Una funzione può cambiare “formula” a seconda dell’intervallo in cui cade : sono le funzioni definite a tratti, che avevamo già incontrato studiando il valore assoluto. Qui le trattiamo come oggetto autonomo: la definizione con il sistema di casi, come costruirle e disegnarle, il controllo della continuità nei punti di raccordo e il loro uso come modelli reali (tariffe a scaglioni, costi con franchigia).
A function can change “formula” depending on the interval in which falls: these are piecewise functions, which we had already met when studying the absolute value. Here we treat them as an object in their own right: the definition using the system of cases, how to build and draw them, checking continuity at the junction points and their use as real-world models (tiered tariffs, costs with a free allowance).
Una funzione definita a tratti (o a pezzi) è una funzione che cambia “formula” a seconda di in quale intervallo cade . Le abbiamo già incontrate nello studio del valore assoluto: ora le trattiamo come oggetto autonomo.
Definizione — Funzione definita a tratti
Una funzione è definita a tratti se è suddiviso in intervalli con e su ciascun si assegna una formula :
Esempio — Funzione segno
Tre tratti costanti. Non è continua in : salto di altezza .
Esempio — Valore assoluto come funzione a tratti
. Due tratti lineari che si incontrano in con la stessa altezza: continua ma non derivabile in (punto angoloso, che vedremo in Quinta).
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Argomenti: Funzioni proprieta
Concetti: Funzione definita a tratti · Funzione segno · Valore assoluto
Funzioni: Funzione segno · Valore assoluto
A piecewise function (or piecewise-defined function) is a function that changes “formula” depending on which interval falls into. We have already met them in the study of the absolute value: now we treat them as an object in their own right.
Definition — Piecewise function
A function is piecewise defined if is split into intervals with and on each a formula is assigned:
Example — Sign function
Three constant pieces. It is not continuous at : a jump of height .
Example — Absolute value as a piecewise function
. Two linear pieces meeting at at the same height: continuous but not differentiable at (a corner point, which we shall see in Year Five).
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Concepts: Piecewise function · Sign function · Absolute value
Functions: Sign function · Absolute value
Per disegnare una funzione a tratti si traccia ciascun pezzo solo sul proprio intervallo, prestando attenzione ai punti di raccordo.
Esempio — Costruzione
Dominio: tutto (i tre tratti coprono ). Tratti: retta, parabola, costante. Nei punti di raccordo e i tratti hanno la stessa altezza ( e rispettivamente): la funzione è continua su tutto .
Grafico di : il tratto lineare per , l’arco di parabola per e la costante per si raccordano senza salti.
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Argomenti: Funzioni proprieta
Concetti: Continuita · Funzione definita a tratti
Competenze: Tracciare grafico
To draw a piecewise function you plot each piece only on its own interval, paying attention to the junction points.
Example — Construction
Domain: all of (the three pieces cover ). Pieces: line, parabola, constant. At the junction points and the pieces have the same height ( and respectively): the function is continuous on all of .
Graph of : the linear piece for , the arc of parabola for and the constant for join up without jumps.
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Concepts: Continuity · Piecewise function
Skills: Plotting a graph
Sui tratti aperti la funzione eredita la continuità della formula . Nei punti di raccordo tra due tratti vicini bisogna controllare a mano che i due valori coincidano: se nel punto di confine tra e si ha
la funzione è continua in ; altrimenti presenta un salto.
Esempio — Determinare un parametro per avere continuità
. Per quale la funzione è continua in ?
A sinistra ; a destra ; continuità .
Esempio — Intersezione con una retta
Trovare i punti di che soddisfano .
Su : , fuori intervallo scartato. Su : ( fuori). Punto .
Inoltre il tratto ha limite a destra in : — il valore è “avvicinato” da sinistra senza essere raggiunto. Importante leggere il dominio del tratto.
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Argomenti: Funzioni proprieta
Concetti: Continuita · Funzione definita a tratti
Competenze: Ragionare per casi · Risolvere equazioni
On the open pieces the function inherits the continuity of the formula . At the junction points between two neighbouring pieces you must check by hand that the two values coincide: if at the boundary point between and we have
the function is continuous at ; otherwise it has a jump.
Example — Finding a parameter to obtain continuity
. For which is the function continuous at ?
On the left ; on the right ; continuity .
Example — Intersection with a line
Find the points of that satisfy .
On : , outside the interval discarded. On : ( outside). Point .
Moreover the piece has a right-hand limit at : — the value is “approached” from the left without being reached. It is important to read the domain of the piece.
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Topics: Functions and properties
Concepts: Continuity · Piecewise function
Skills: Reasoning by cases · Solving equations
Le funzioni a tratti sono comode per scrivere modelli reali con regole differenti su intervalli diversi: tariffe a scaglioni, deformazione di un materiale prima e dopo il limite elastico, costo di un’utenza con franchigia. Risolvere un’equazione o una disequazione si fa pezzo per pezzo, controllando alla fine la compatibilità con l’intervallo di ciascun tratto.
Esempio — Tariffa a scaglioni
Una compagnia telefonica fattura: €/min per i primi minuti del mese, €/min oltre. Costo totale in funzione dei minuti : Per quanti minuti si paga euro? Su : , fuori intervallo. Su : . Soluzione: minuti.
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Argomenti: Funzioni proprieta
Concetti: Funzione definita a tratti
Competenze: Modellizzare · Risolvere equazioni
Tipo di esercizio: Problema modellizzazione
Piecewise functions are handy for writing real-world models with different rules on different intervals: tiered tariffs, deformation of a material before and after the elastic limit, the cost of a utility with a free allowance. Solving an equation or an inequality is done piece by piece, checking at the end the compatibility with the interval of each piece.
Example — Tiered tariff
A telephone company charges: €/min for the first minutes of the month, €/min beyond that. Total cost as a function of the minutes : For how many minutes does one pay euros? On : , outside the interval. On : . Solution: minutes.
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Concepts: Piecewise function
Skills: Modelling · Solving equations
Exercise types: Modelling problem