Domínio, imagem e classificação

Entradas permitidas e saídas possíveis

Determine onde uma função existe, quais valores ela produz e como ela se comporta na associação entre conjuntos.

Domínio, contradomínio e imagem

Em uma função f: A → B, o conjunto A é o domínio, B é o contradomínio e a imagem é o subconjunto de B formado pelos valores realmente atingidos.

D(f) = entradas permitidas
Im(f) = {f(x) : x ∈ D(f)}

Domínio: onde x pode variar.

Contradomínio: conjunto de chegada declarado.

Imagem: valores efetivamente produzidos.

Restrições algébricas do domínio

Quando o domínio não é declarado, consideramos todos os números reais para os quais a expressão está definida.

Denominador: nunca pode ser zero.

Raiz de índice par: o radicando deve ser maior ou igual a zero.

Logaritmo: o logaritmando deve ser estritamente positivo.

f(x) = √(2x − 6).

2x − 6 ≥ 0.

x ≥ 3. Logo, D(f) = [3, +∞).

Como determinar a imagem

A imagem pode ser encontrada pela lei, pelo gráfico, por uma tabela ou pelas restrições do contexto. Em muitos casos, escrevemos y = f(x) e investigamos quais valores de y são possíveis.

f(x) = x² + 4, com x real.

Como x² ≥ 0, temos x² + 4 ≥ 4.

O valor 4 ocorre em x = 0.

Im(f) = [4, +∞).

Função injetora

Uma função é injetora quando entradas diferentes sempre produzem imagens diferentes.

f(x₁) = f(x₂) ⇒ x₁ = x₂

No gráfico, toda reta horizontal deve cortar a curva no máximo uma vez. A função f(x) = 2x + 1 é injetora em ℝ; já f(x) = x² não é injetora em ℝ.

Sobrejetora e bijetora

Uma função é sobrejetora quando sua imagem coincide com o contradomínio. Ela é bijetora quando é simultaneamente injetora e sobrejetora.

Sobrejetora: todo elemento do contradomínio é atingido.

Bijetora: cada elemento do contradomínio corresponde a exatamente uma entrada.

Somente funções bijetoras possuem inversa definida em todo o contradomínio declarado.

Restrição de domínio e contradomínio

A classificação depende dos conjuntos escolhidos. A mesma lei pode mudar de classificação quando restringimos domínio ou contradomínio.

f(x) = x² não é injetora de ℝ em ℝ.

Restringindo o domínio a [0, +∞), ela passa a ser injetora.

Declarando f: [0, +∞) → [0, +∞), ela se torna bijetora.

Pegadinhas

  • Confundir imagem com contradomínio.
  • Cancelar um fator e esquecer o ponto excluído do domínio original.
  • Usar radicando > 0 quando a raiz quadrada também admite zero.
  • Permitir logaritmando igual a zero.
  • Classificar uma função sem observar domínio e contradomínio.
  • Achar que entradas diferentes não podem ter a mesma imagem em qualquer função.

Questões resolvidas

1. Domínio de uma função racional

Determine o domínio de f(x) = (x + 1)/(x − 4).

O denominador deve ser diferente de zero.

x − 4 ≠ 0, então x ≠ 4.

D(f) = ℝ {4}.

2. Domínio com raiz e fração

Determine o domínio de g(x) = √(x + 2)/(x − 1).

Pela raiz: x + 2 ≥ 0, logo x ≥ −2.

Pelo denominador: x ≠ 1.

D(g) = [−2, 1) ∪ (1, +∞).

3. Classificação

Analise f: ℝ → ℝ, f(x) = 3x − 5.

A reta de coeficiente angular não nulo é injetora.

Para qualquer y real, x = (y + 5)/3 produz f(x) = y.

A função é sobrejetora e, portanto, bijetora.

Exercícios

Fácil

1. O domínio reúne:

A) as entradas permitidasB) somente as raízesC) todos os coeficientesD) apenas as imagens positivas
Fácil

2. O domínio de 1/(x + 2) exclui:

A) 0B) 2C) −2D) 1
Médio

3. A imagem de f(x)=x², com x real, é:

A) ℝB) (−∞,0]C) [0,+∞)D) (0,+∞)
Médio

4. Uma função injetora:

A) atinge necessariamente todo contradomínioB) não repete imagem para entradas distintasC) possui sempre imagem positivaD) é sempre quadrática
Difícil

5. O domínio de √(5−x) é:

A) x ≥ 5B) x > 5C) x ≤ 5D) x < 5
Difícil

6. Uma função bijetora é:

A) apenas injetoraB) apenas sobrejetoraC) injetora e sobrejetoraD) nem injetora nem sobrejetora

Gabarito comentado:

1-A: Domínio é o conjunto das entradas para as quais a função está definida.

2-C: x + 2 não pode ser zero, logo x ≠ −2.

3-C: Todo quadrado é não negativo e o zero é atingido.

4-B: Na injetora, f(x₁)=f(x₂) implica x₁=x₂.

5-C: 5−x ≥ 0 fornece x ≤ 5.

6-C: Bijetividade combina as duas propriedades.

Resumo final

  • Domínio contém as entradas permitidas.
  • Imagem contém as saídas realmente atingidas.
  • Denominadores não podem zerar; raízes pares exigem radicando não negativo.
  • Injetoras não repetem imagem para entradas distintas.
  • Sobrejetoras atingem todo o contradomínio.
  • Bijetoras são injetoras e sobrejetoras e admitem função inversa.