Przegląd

Funkcja stała to funkcja, której wartość przyjmuje tę samą liczbę lub element obrazu dla każdego argumentu z dziedziny. Najprostszy przykład to y(x) = 4 — niezależnie od x wartość y wynosi 4. W praktyce pojęcie to pojawia się w różnych działach matematyki, od analizy po teorię mnogości, i służy jako podstawowy przykład o bardzo prostych własnościach. {\displaystyle y(x)=4}

Definicja i wykres

Formalnie: funkcja f: X → Y jest stała, jeśli istnieje c ∈ Y takie, że dla każdego x ∈ X zachodzi f(x) = c. Istotne są tu pojęcia dziedziny X i przeciwdziedziny Y — funkcja może być stała niezależnie od tego, jak duża jest dziedzina. W przypadku funkcji rzeczywistych f: R → R wykresem funkcji stałej jest linia pozioma w układzie współrzędnych. {\displaystyle y(x)}

Typowe własności

  • Ciagłość: każdy odwzorowanie stałe między przestrzeniami topologicznymi jest ciągłe.
  • Pochodna: dla funkcji rzeczywistej stałej na przedziale pochodna wynosi 0 wszędzie na tym przedziale.
  • Różne typy ekstremów: wartość stała jest jednocześnie minimum i maksimum globalnym (jeśli rozważamy porządek w zbiorze wartości).
  • Iniektywność i surjektywność: funkcja stała może być injektywna tylko wtedy, gdy dziedzina ma co najwyżej jeden element; surjektywność zależy od tego, czy stała wartość należy do przeciwdziedziny.

Historia i kontekst

Pojęcie funkcji stałej jest elementarne i występuje w matematyce od bardzo dawna jako przykład najprostszej niezmiennej zależności. W analizie służy do ilustrowania pojęć granicy, pochodnej i całki; w algebrze i teorii wielomianów traktuje się funkcje stałe jako wielomiany stopnia zerowego (z zastrzeżeniem pewnych konwencji dotyczących wielomianu zerowego). W topologii i teorii homologii funkcje stałe występują jako podstawowe przykłady map o prostych własnościach homotopijnych.

Zastosowania i przykłady

Funkcje stałe pojawiają się w modelowaniu jako opis wartości odniesienia lub stanu spoczynkowego (np. sygnał o stałym poziomie). W analizie matematycznej służą jako przykładowe funkcje ciągłe i całkowalne; całka z funkcji stałej f(x)=c na przedziale [a,b] równa jest c(b-a). W topologii prosta mapą stałą bywa wykorzystywana do konstrukcji homotopii i jako przykład mapy nieistotnej homotopijnie. x

Różnice i uwagi

Warto rozróżnić funkcję stałą od funkcji okresowej: każda funkcja stała jest okresowa dla dowolnego niezerowego okresu, ale nie każda funkcja okresowa jest stała. Funkcja zerowa (f(x)=0) to szczególny przypadek funkcji stałej o istotnych własnościach algebraicznych i analitycznych. Ponadto funkcje stałe są zawsze ograniczone, mierzalne i (dla rzeczywistych zmiennych) Riemannowsko i Lebesgue'owsko całkowalne. Dalsze informacje o funkcjach i ich własnościach można znaleźć w źródłach: podstawy funkcji oraz funkcje w teorii mnogości.