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输入计算

模型为 f(x) = (a·x + b) / (c·x + d)。若为普通线性函数 f(x)=a·x+b,请设 c=0、d=1。

数学公式

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结果

反函数 f⁻¹(x)
f⁻¹(x) = (1x − 3) / (-0x + 2)
通过交换 x 与 y、再解出 y 得到
f⁻¹ 在所选 x 处的取值 1
分子 x 系数(d) 1
分子常数项(−b) -3
分母 x 系数(−c) -0
分母常数项(a) 2
行列式 ad − bc(必须 ≠ 0) 2

反函数计算器是什么?

反函数 f⁻¹(x) 的作用是“撤销”函数 f(x) 所做的运算:如果 f(p) = q,那么 f⁻¹(q) = p。这个计算器可以求出任意线性函数 f(x) = ax + b 的反函数,更一般地,也能求分式(莫比乌斯)函数 f(x) = (ax + b)/(cx + d) 的反函数。它会给出一个简洁的 f⁻¹(x) 公式,并且能在你指定的任意 x 值处对反函数求值。

使用方法

输入描述函数 f(x) = (a·x + b) / (c·x + d) 的四个系数 a、b、c、d。如果你的函数是一条简单的直线,例如 f(x) = 2x + 3,那就设 a = 2、b = 3、c = 0、d = 1。你还可以在“在 x 处求值”框中填入一个数值,得到反函数在该点的数值结果。结果面板会显示反函数的符号表达式以及它的各个系数。

公式推导

要求 f 的反函数,先写出 y = (ax + b)/(cx + d),再交换 x 和 y 的角色,得到 x = (ay + b)/(cy + d),然后解出 y。交叉相乘得到 x(cy + d) = ay + b,于是 y(cx − a) = b − dx,整理后得到 y = (dx − b)/(−cx + a)。只有当行列式 ad − bc ≠ 0 时反函数才存在;若它等于零,则该函数为常数函数或不是一一对应,无法求反函数。

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关于对角线 y 等于 x 对称的两条曲线
函数与其反函数关于直线 y = x 对称。

例题演示

取 f(x) = (2x + 3)/(x + 4),即 a = 2、b = 3、c = 1、d = 4。其反函数为 f⁻¹(x) = (4x − 3)/(−x + 2)。代入 x = 1 验证:f⁻¹(1) = (4 − 3)/(−1 + 2) = 1/1 = 1,而 f(1) = (2 + 3)/(1 + 4) = 5/5 = 1。两者吻合 ✓

交换 x 和 y 后求解以得到反函数公式
交换 x 和 y,再解出 y,即可求出反函数。

常见问题

它能求二次函数或三角函数的反函数吗? 不能——本工具只处理形如 (ax + b)/(cx + d) 的线性函数和分式函数,这类函数只需一次代数变形即可求解。

行列式说明了什么? 数值 ad − bc 必须不为零,反函数才存在。如果它等于零,f 就不是一一对应的,没有反函数。

如果反函数的分母在我选的 x 处为零怎么办? 那么 f⁻¹ 在该点没有定义(存在一条竖直渐近线);请换一个 x 值。

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