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.
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.
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.
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.




