初等函數

初等函數(基本函數)是由常函數冪函數指數函數對數函數三角函數反三角函數等經過有限次的有理運算乘方開方)及有限次函數複合所產生、並且在定義域上能用一個方程式表示的函數[1]

一般來說,分段函數不是初等函數,因為在這些分段函數的定義域上不能用一個解析式表示。

初等函數的全體對算術運算、複合和微分(求導)是封閉的,但對求極限無窮級數以及積分不封閉。只有劉維爾函數英語Liouvillian function(初等函數及其積分)的全體對積分才是封閉的。

此外,部分初等函數不是整函數,或者在複數域上是多值函數

名稱來源

之所以稱這些函數為「初等函數」或「基本函數」(法語fonction élémentaire),需要從微分代數的角度考慮。儘管「初等函數」這個概念最初是由約瑟夫·劉維爾引入的,但目前的通行定義是由約瑟夫·里特給出的:

一個微分域 ,定義為某一個域 再加上一個函數對函數的映射 。其中, 滿足以下條件:

  且該域內的任意常數 都滿足 

在以上定義滿足時,一個函數 被稱為 上的初等函數,若且唯若該函數至少滿足以下三者之一:

  •  上的代數函數
  •  上的指數性函數,意即 
  •  上的對數性函數,意即 


常函數

 為常數函數,其中C常數,它的定義域為 
 

冪函數

稱形如 的函數為冪函數,其中C, r為常數。冪函數的定義域與r的值有關,但是不管r取何值,該函數在 上總有意義
 

指數函數

稱形如 的函數為指數函數,其中a是常數,  。該函數的定義域為 值域 
 

對數函數

稱形如 的函數為對數函數,其中  ,是指數函數 反函數。該函數定義域為 ,值域為 
 

三角函數

正弦函數

稱形如 的函數為正弦函數,它的定義域為 ,值域為 ,最小正周期為 
 

餘弦函數

稱形如 的函數為餘弦函數,它的定義域為 ,值域為 ,最小正周期為 
 

正切函數

稱形如 的函數為正切函數,它的定義域為 ,值域為 ,最小正周期為 
 

餘切函數

稱形如 的函數為餘切函數,它的定義域為 ,值域為 ,最小正周期為 
 

正割函數

稱形如 的函數為正割函數,它的定義域為 ,值域為 ,最小正周期為 
 

餘割函數

稱形如 的函數為餘割函數,它的定義域為 ,值域為 ,最小正周期為 
 

反三角函數

其它常見初等函數

雙曲函數

雙曲正弦函數: 
雙曲餘弦函數: 
雙曲正切函數: 

反雙曲函數

反雙曲正弦函數: 
反雙曲餘弦函數: 

擴展閱讀

  • Davenport, J. H.: What Might "Understand a Function" Mean. In: Kauers, M.; Kerber, M., Miner, R.; Windsteiger, W.: Towards Mechanized Mathematical Assistants. Springer, Berlin/Heidelberg 2007, p. 55-65. [1]頁面存檔備份,存於互聯網檔案館

外部連結

  1. ^ 伍勝健. 数学分析 第一册. 北京大學出版社. 2009: 24. ISBN 9787301156858.