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反函数与原函数的关系公式 图像对称公式

2026-10-16 16:14:00 来源:网易 用户:洪梅欣 

反函数与原函数的关系公式,核心表达是:如果原函数写作 y=f(x),反函数写作 y=f^{-1}(x),那么两者满足 f^{-1}(f(x))=x 与 f(f^{-1}(x))=x。原函数与反函数之间是输入与输出互换的关系:原函数把 x 送到 y,反函数把 y 送回到 x。这样的互换让定义域与值域形成对应,也让图像形成关于直线 y=x 的对称。想要得到反函数公式,可按“先解出 x,再对调 x 与 y,最后写出定义域”的步骤整理,得到清晰稳定的关系式。

核心公式一览

  • 原函数形式:y=f(x)
  • 反函数形式:y=f^{-1}(x)
  • 复合公式1:f^{-1}(f(x))=x
  • 复合公式2:f(f^{-1}(x))=x
  • 对称关系:原函数图像与反函数图像关于直线 y=x 对称
  • 对应关系:原函数中的点 (a,b) 与反函数中的点 (b,a) 成对出现

原函数与反函数关系对照表

比较项原函数 y=f(x)反函数 y=f^{-1}(x)
输入变量xx
输出变量yy
定义域f(x) 的定义域f^{-1}(x) 的定义域
值域f(x) 的值域f^{-1}(x) 的值域
定义域关系等于反函数的值域等于原函数的值域
值域关系等于原函数的定义域等于反函数的定义域
图像特征原函数图像反函数图像
对称轴与反函数图像关于 y=x 对称与原函数图像关于 y=x 对称
复合关系f^{-1}(f(x))=xf(f^{-1}(x))=x

求反函数公式的步骤整理

  1. 写出原函数

例:y=f(x)

  1. 把 x 当作目标变量,从 y=f(x) 中解出 x

例:x=g(y)

  1. 将 x 与 y 对调,写成反函数形式

例:y=g(x)

  1. 记作反函数

例:y=f^{-1}(x)

  1. 标注定义域

反函数 f^{-1}(x) 的定义域,取自原函数 f(x) 的值域。

常见例子速查表

原函数 y=f(x)反函数 y=f^{-1}(x)关系说明
f(x)=2x+3f^{-1}(x)=(x-3)/2一次函数按“解出 x,再对调 x 与 y”得到
f(x)=x/2f^{-1}(x)=2x反函数可看作把原函数的对应关系反转
f(x)=ln xf^{-1}(x)=e^x对数函数与指数函数形成典型互反关系
f(x)=e^xf^{-1}(x)=ln x指数函数与对数函数图像关于 y=x 对称
f(x)=1/xf^{-1}(x)=1/x反函数与原函数形式相同时,图像仍关于 y=x 对称
f(x)=x+1f^{-1}(x)=x-1加减关系在反函数中形成对应反转

图像关系说明

原函数图像与反函数图像的关系可用一句话概括:

  • 反函数与原函数的关系公式,在图像上表现为关于直线 y=x 对称。

可观察的点关系:

原函数上的点反函数上的对应点说明
(a,b)(b,a)横坐标与纵坐标互换
(0,1)(1,0)常见一次函数、指数函数中的对应点
(1,2)(2,1)图像沿直线 y=x 对折后形成对应

复合公式的使用方式

  1. 已知 f(x),求 f^{-1}(x)

思路:把 y=f(x) 改写成 x=...,再对调 x 与 y。

  1. 已知 f^{-1}(x),求 f(x)

思路:把反函数关系再反转一次,得到原函数公式。

  1. 验证两个函数是否构成反函数关系

方法:分别计算 f^{-1}(f(x)) 与 f(f^{-1}(x)),如果结果对应 x,就说明关系成立。

  1. 用表格核对定义域与值域

方法:把原函数的定义域与反函数的值域对应起来,把原函数的值域与反函数的定义域对应起来。

定义域与值域的对应模板

原函数 f(x)反函数 f^{-1}(x)
定义域为 A值域为 A
值域为 B定义域为 B
图像过点 (a,b)图像过点 (b,a)
对应关系 x→y对应关系 y→x

函数类型中的关系公式模板

函数类型原函数反函数关键步骤
一次函数f(x)=ax+bf^{-1}(x)=(x-b)/a解出 x,再对调
指数函数f(x)=a^xf^{-1}(x)=log_a x用对数反解 x
对数函数f(x)=log_a xf^{-1}(x)=a^x用指数反解 x
分式函数f(x)=(ax+b)/(cx+d)f^{-1}(x)=(dx-b)/(-cx+a)整理方程,解出 x
二次函数f(x)=x^2可在指定区间上使用 f^{-1}(x)=√x在指定区间内形成一一对应关系

【常见问题】

问题1:反函数与原函数的关系公式是什么?

回答1:反函数与原函数的关系公式核心是 f^{-1}(f(x))=x 与 f(f^{-1}(x))=x。这个公式说明原函数与反函数可以互相还原:原函数把 x 变成 y,反函数把 y 变回 x。

问题2:反函数与原函数的关系公式怎么求?

回答2:求反函数与原函数的关系公式时,先从 y=f(x) 出发,把 x 解出来,写成 x=...,再把 x 与 y 对调,得到 y=f^{-1}(x)。最后按原函数的值域写出反函数的定义域,就得到完整公式。

问题3:反函数与原函数的关系公式在图像上怎样体现?

回答3:反函数与原函数的关系公式在图像上体现为两个函数图像关于直线 y=x 对称。原函数上的点 (a,b) 与反函数上的点 (b,a) 形成一一对应。

问题4:反函数与原函数的关系公式适用于哪些函数?

回答4:反函数与原函数的关系公式适用于具备一一对应关系的函数。一次函数、指数函数、对数函数、分式函数都可用公式整理。二次函数可在指定区间上使用,让输入与输出形成稳定对应。

免责声明:以上内容围绕“反函数与原函数的关系公式”进行说明,适合学习参考;具体书写可按教材符号约定调整。

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