Chapterبەش 4 · Lectureوانە 4.3
Inverse Functions and Inverse Trigonometric Functionsپێچەوانەکانی نەخشە و نەخشە سێگۆشەییە پێچەوانەکان
What an inverse function is and when it exists: one-to-one functions, the horizontal line test, finding , the mirror image in and restricted domains — then the six inverse trigonometric functions with their domains and ranges.
چییە و کەی هەیە: ، ، دۆزینەوەی ، وێنەی ئاوێنەیی بەرامبەر و سنووردارکردنی — پاشان ، هەر شەشیان، لەگەڵ و .
What you will learnچی فێر دەبیت
- Explain what an inverse function does and why only one-to-one functions have one.
- Use the horizontal line test and find algebraically, checking both compositions.
- Sketch as the reflection of in and restrict a domain to make a function invertible.
- State the domains and ranges of the six inverse trigonometric functions and evaluate them exactly.
- ڕوونی بکەیتەوە چی دەکات و بۆچی تەنها پێچەوانەیان هەیە.
- بەکار بهێنیت و بە جەبر بدۆزیتەوە و هەردوو ئاوێتەکردنەکە بپشکنیت.
- وەک بەرامبەر بکێشیت و سنووردار بکەیت بۆ ئەوەی پێچەوانەی هەبێت.
- و (هەر شەشیان) بڵێیت و بە وردی هەژماریان بکەیت.
Undoing a functionهەڵوەشاندنەوەی کاری نەخشەیەک
Chapter Two lists inverse trigonometric functions (and, later, logarithms) but never says what an inverse is. This lesson fills that gap first. The idea is simple: a function takes an input to an output; its inverse takes the output back to the input.
بەشی دووەمی تێبینییەکان (و دواتر لۆگاریتمەکان) دەنووسێت، بەڵام هەرگیز ناڵێت پێچەوانە چییە. ئەم وانەیە سەرەتا ئەو کەلێنە پڕ دەکاتەوە. بیرۆکەکە سادەیە: نرخێک دەبات بۆ ئەنجامێک؛ پێچەوانەکەی ئەنجامەکە دەگەڕێنێتەوە بۆ نرخە سەرەتاییەکە.
Take : “double, then add 3”. To undo it, do the opposite steps in the opposite order: “subtract 3, then halve”. So the inverse is . Check: and .
وەربگرە: «دوو هێندەی بکە، پاشان 3 زیاد بکە». بۆ هەڵوەشاندنەوەی، هەنگاوە پێچەوانەکان بە ڕیزبەندیی پێچەوانە بکە: «3 لێ دەربکە، پاشان نیوەی بکە». کەواتە پێچەوانەکەی ـە. پشکنین: و .
In the bazaar a money changer turns dinars into dollars at a fixed rate. Changing the dollars back at the same rate gives you exactly the dinars you started with. The second exchange is the inverse of the first.
لە بازاڕدا سەرافێک بە نرخێکی جێگیر دینار دەکاتە دۆلار. گۆڕینەوەی دۆلارەکان بە هەمان نرخ ڕێک ئەو دینارانەت دەداتەوە کە پێی دەستت پێکرد. گۆڕینەوەی دووەم پێچەوانەی یەکەمە.
Where the analogy stops workingسنووری ئەم نموونەیە
Real money changers buy and sell at slightly different rates, so in real life you lose a little. A mathematical inverse gives back the input exactly.
سەرافی ڕاستەقینە بە دوو نرخی کەمێک جیاواز دەکڕێت و دەفرۆشێت، بۆیە لە ژیانی ڕاستەقینەدا کەمێک دەدۆڕێنیت. بیرکاری ڕێک هەمان نرخی سەرەتا دەداتەوە.
A function as a machine of steps, and its inverse as the opposite steps in reverse order, with a first worked example.
وەک ئامێرێک لە چەند هەنگاوێک و وەک هەنگاوە پێچەوانەکان لە دواوە بۆ پێشەوە، لەگەڵ یەکەم نموونەی چارەسەرکراو.
Watch 0:00–3:52: what an inverse function is (function machines) and the first example of finding one.
لە 0:00 تا 3:52 سەیر بکە: چییە (ئامێری ) و یەکەم نموونەی دۆزینەوەی.
Definition and notationپێناسە و نیشانەکان
The function that undoes f: if then . Only a function has one; its graph is the mirror image of f's graph in the line .
نەخشەی کە کاری f هەڵدەوەشێنێتەوە: ئەگەر ، ئەوا . تەنها پێچەوانەی هەیە؛ هێڵکارییەکەی وێنەی ئاوێنەی هێڵکاریی fـە بەرامبەر هێڵی .
Let be a one-to-one function with domain and range . Its inverse has domain and range , and
با بێت بە و . پێچەوانەکەی، ، ـە و ـە و
Domain and range swap places.
و جێگۆڕکێ دەکەن.
The first holds for every in , the second for every in . Doing and then (or the other way round) changes nothing: the composition of the two acts like the identity function.
یەکەمیان بۆ هەموو ێک لە ڕاستە و دووەمیان بۆ هەموو ێک لە . کردنی و پاشان (یان بە پێچەوانەوە) هیچ ناگۆڕێت: ئاوێتەکردنی نەخشەکانی هەردووکیان وەک نەخشەی هەرئەوێتی کار دەکات.
Only one-to-one functions have an inverseتەنها نەخشە یەک بۆ یەکەکان پێچەوانەیان هەیە
Look at . It sends both and to . An inverse would have to send back to and to at the same time — but a function gives only one output for each input. So a function has an inverse only when it is one-to-one: different inputs always give different outputs (see one-to-one functions).
سەیری بکە. هەم و هەم دەبات بۆ . پێچەوانەیەک دەبێت لە یەک کاتدا بگەڕێنێتەوە بۆ و بۆ — بەڵام بۆ هەر نرخێک تەنها یەک ئەنجام دەدات. کەواتە تەنها کاتێک پێچەوانەی هەیە کە یەک بۆ یەک بێت: نرخی جیاواز هەمیشە ئەنجامی جیاواز دەدات (بڕوانە نەخشە یەک بۆ یەکەکان).
You met this test in the horizontal line test. Why does it fit inverses so well? A horizontal line collects every input that gives the output . One hit means exactly one input — just what needs.
ئەم تاقیکردنەوەیەت لە تاقیکردنەوەی هێڵی ئاسۆیی ناسی. بۆچی ئەوەندە بۆ پێچەوانە گونجاوە؟ هێڵی ئاسۆیی هەموو ئەو نرخانە کۆ دەکاتەوە کە ئەنجامی دەدەن. یەک خاڵی بڕین واتە ڕێک یەک نرخ — ڕێک ئەوەی پێویستی پێیەتی.
Finding the inverse step by stepدۆزینەوەی پێچەوانە هەنگاو بە هەنگاو
Check that is one-to-one (horizontal line test or algebra).
دڵنیا ببەرەوە کە ( یان جەبر).
Write and solve the equation for .
بنووسە و بۆ شیکار بکە.
Swap the letters and . The result is .
پیتەکانی و جێگۆڕکێ پێ بکە. ئەنجامەکە ـە.
Check both compositions: and . The domain of is the range of .
هەردوو ئاوێتەکردنەکە بپشکنە: و . هەمان ـە.
Solve for , swap, and check:
بۆ شیکار بکە، جێگۆڕکێیان پێ بکە و بیپشکنە:
is one-to-one on , so the inverse exists everywhere:
لەسەر ، بۆیە پێچەوانەکەی لە هەموو شوێنێک هەیە:
Check with one point: and .
بە یەک خاڵ بیپشکنە: و .
What an inverse function is, how to find it with algebra, why domain and range swap, how to check it, and its mirror-image graph.
چییە، چۆن بە دەیدۆزیتەوە، بۆچی و شوێن دەگۆڕنەوە، چۆن دەیپشکنیت و بۆچی هێڵکارییەکەی وێنەی ئاوێنەییە.
The method (swap and solve), why domain and range swap, checking with both compositions, and the mirror-image graph.
ڕێگاکە (شوێن گۆڕینەوە و چارەسەرکردن)، بۆچی و شوێن دەگۆڕنەوە، پشکنین بە و ، هەروەها هێڵکارییە ئاوێنەییەکە.
The graph of is a mirror imageهێڵکاریی وێنەیەکی ئاوێنەییە
If the point is on the graph of (so ), then , so is on the graph of . Swapping the two coordinates of every point is exactly a reflection in the line .
ئەگەر خاڵی لەسەر هێڵکاریی بێت (واتە )، ئەوا ، بۆیە لەسەر هێڵکاریی ـە. جێگۆڕکێی هەردوو هەموو خاڵێک ڕێک بەرامبەر هێڵی .
Restricting the domainسنووردارکردنی بوار
A function that is not one-to-one can still get an inverse if we keep only a piece of its domain where it is one-to-one. Choose the piece so that the function still takes every value of its range. For there are two natural choices:
کە یەک بۆ یەک نییە هێشتا دەتوانێت پێچەوانەی هەبێت، ئەگەر تەنها پارچەیەک لە بهێڵینەوە کە تێیدا یەک بۆ یەکە. پارچەکە بە شێوەیەک هەڵبژێرە کە هێشتا هەموو نرخەکانی وەربگرێت. بۆ دوو هەڵبژاردەی سروشتی هەن:
| Restricted domain سنووردارکراو | Inverseپێچەوانە | Domain of the inverse پێچەوانەکە | Range of the inverse پێچەوانەکە |
|---|---|---|---|
This is why is not always : the square root undoes squaring only on . For negative you get (see absolute value) — the same fact that put the absolute value into the trigonometric identities homework.
بۆیە هەمیشە نییە: تەنها لەسەر کاری دووجاکردن هەڵدەوەشێنێتەوە. بۆ ـی سالب دەبێت (بڕوانە نرخی ڕووت) — هەمان ڕاستی کە هێنایە ناو ئەرکی ماڵەوەی هاوئەنجامە سێگۆشەییەکان.
Inverse trigonometric functionsنەخشە سێگۆشەییە پێچەوانەکان
The notes list the inverse trigonometric functions “such as , , , …”. But the trigonometric functions are periodic, so they fail the horizontal line test badly: at , , , … To build an inverse we restrict each one to a piece where it is one-to-one.
تێبینییەکان دەنووسن «وەک ، ، ، …». بەڵام خولاوەن، بۆیە بە خراپی لە دەکەون: ـە لە ، ، ، … بۆ دروستکردنی پێچەوانە، هەریەکەیان بە پارچەیەک سنووردار دەکەین کە تێیدا یەک بۆ یەکە.
The inverse of a trigonometric function on a restricted domain, such as : it gives back the angle. is not .
پێچەوانەی لەسەر بوارێکی سنووردارکراو، وەک : گۆشەکە دەگەڕێنێتەوە. هەمان نییە.
For sine the chosen piece is : there sine increases from to and takes each value exactly once. So (also written ) is the angle in whose sine is . Its domain is and its range is .
بۆ پارچە هەڵبژێردراوەکە ـە: لەوێدا لە ـەوە بۆ بەرز دەبێتەوە و هەر نرخێک ڕێک یەک جار وەردەگرێت. کەواتە (هەروەها دەنووسرێت ) ئەو گۆشەیەیە لە دا کە ـە. ـە و .
Inverse trigonometric functionsنەخشە سێگۆشەییە پێچەوانەکان
Watch sine turn into arcsinسەیری گۆڕانی ساین بۆ arcsin بکە
The animation puts the three ideas of this lesson together: a horizontal line shows that sine is not one-to-one, one piece is kept, and that piece is reflected in .
ئەنیمەیشنەکە سێ بیرۆکەکەی ئەم وانەیە پێکەوە دادەنێت: هێڵێکی ئاسۆیی پیشان دەدات کە یەک بۆ یەک نییە، پارچەیەک دەهێڵرێتەوە و ئەو پارچەیە بەرامبەر بۆ دەکرێت.
![Animation in six steps. 1: the sine wave from −2π to 2π with the dashed line y = 1/2 crossing it at four marked points; sine is not one-to-one. 2: only the piece from −π/2 to π/2 stays bold, the rest fades; this piece is one-to-one. 3: a zoomed view with the dashed mirror line y = x. 4 and 5: the piece moves across the mirror line. 6: its mirror image, the graph of y = sin⁻¹ x from (−1, −π/2) to (1, π/2), with the end point (π/2, 1) of sine joined to its image (1, π/2); a box says sin⁻¹ takes [−1, 1] to [−π/2, π/2].](/_astro/calc-inverse-functions-arcsin.en.stAKrMqr.gif)
![Animation in six steps. 1: the sine wave from −2π to 2π with the dashed line y = 1/2 crossing it at four marked points; sine is not one-to-one. 2: only the piece from −π/2 to π/2 stays bold, the rest fades; this piece is one-to-one. 3: a zoomed view with the dashed mirror line y = x. 4 and 5: the piece moves across the mirror line. 6: its mirror image, the graph of y = sin⁻¹ x from (−1, −π/2) to (1, π/2), with the end point (π/2, 1) of sine joined to its image (1, π/2); a box says sin⁻¹ takes [−1, 1] to [−π/2, π/2].](/_astro/calc-inverse-functions-arcsin.ckb.DgtnRor6.gif)
Inverse trigonometric functionsنەخشە سێگۆشەییە پێچەوانەکان
All six inverse trigonometric functionsهەموو نەخشە سێگۆشەییە پێچەوانەکان
Each function is restricted to a piece where it is one-to-one; the inverse then has that piece as its range. The table follows the notes (the same choices as most calculus textbooks).
هەر بە پارچەیەک سنووردار دەکرێت کە تێیدا یەک بۆ یەکە؛ پاشان ئەو پارچەیە دەبێتە پێچەوانەکە. خشتەکە شوێنی تێبینییەکان دەکەوێت (هەمان هەڵبژاردەی زۆربەی کتێبەکانی کالکولەس).
| Function | Domain | Range |
|---|---|---|
| or یان | ||
| or یان | ||
Inverse trigonometric functionsنەخشە سێگۆشەییە پێچەوانەکان
Evaluating inverse trigonometric functionsهەژمارکردنی نەخشە سێگۆشەییە پێچەوانەکان
To find , ask: “which angle in the range has sine ?” Many angles have that sine, but only one is in the range.
بۆ دۆزینەوەی بپرسە: «کام گۆشە لە ناو دا ـە؟» زۆر گۆشە ئەو هەیە، بەڵام تەنها یەکیان لە ناو .
is , not : only is in the range. does not exist: no angle has sine 2, so 2 is not in the domain .
یەکسانە بە ، نەک : تەنها لە ناو . بوونی نییە: هیچ گۆشەیەک 2 نییە، بۆیە 2 لە دا نییە.
Composing a function with its inverse needs care. for every in . But only when is in : for example , not .
ئاوێتەکردنی لەگەڵ پێچەوانەکەی وریایی دەوێت. بۆ هەموو ێک لە . بەڵام تەنها کاتێک ڕاستە کە لە دا بێت: بۆ نموونە ، نەک .
How to find arcsin, arccos and arctan of a value with the unit circle, choosing the one angle that lies in the allowed range.
چۆن ، و بۆ ژمارەیەک بە دەدۆزیتەوە، بە هەڵبژاردنی تاکە گۆشەیەک کە لە .
Exact values of sin⁻¹, cos⁻¹ and tan⁻¹ read from the unit circle, with the restricted ranges.
نرخە وردەکانی ، و لەسەر دەخوێنرێنەوە، لەگەڵ .
is not هەمان نییە
Left: the angle whose sine is . Right: the reciprocal of . The same symbols, two very different numbers.
لای چەپ: ئەو گۆشەیەی ـە. لای ڕاست: . هەمان هێماکان، دوو ژمارەی زۆر جیاواز.
Inverse functions in your codeپێچەوانەکانی نەخشە لە کۆدەکەتدا
You will meet one more famous pair in this chapter: the exponential function and its inverse, the logarithm.
لەم بەشەدا جووتێکی ناسراوی تر دەبینیت: نەخشەی توانی و پێچەوانەکەی، لۆگاریتم.
Common mistakesهەڵە باوەکان
| Mistakeهەڵە | Why it is wrongبۆچی هەڵەیە | Correctڕاست |
|---|---|---|
| is not an exponent hereلێرەدا نییە | undoes ; is the reciprocal کاری هەڵدەوەشێنێتەوە؛ | |
| Looking for the inverse of on all of گەڕان بەدوای پێچەوانەی لەسەر هەموو | is not one-to-one: and both give یەک بۆ یەک نییە: و هەردووکیان دەدەن | Restrict first: gives سەرەتا سنووردار بکە: دەکاتە |
| Undoing the steps in the same orderهەڵوەشاندنەوەی هەنگاوەکان بە هەمان ڕیزبەندی | For , “halve then subtract 3” gives , which is wrongبۆ ، «نیوەی بکە پاشان 3 لێ دەربکە» دەدات کە هەڵەیە | Undo the last step first: دوایین هەنگاو یەکەم جار هەڵبوەشێنەوە: |
| has sine but is outside یەکسانە بە بەڵام لە دەرەوەی ـە | The answer must lie in the range: وەڵامەکە دەبێت لە ناو بێت: | |
| for every بۆ هەموو ێک | , not ، نەک | True only for in تەنها بۆ لە دا ڕاستە |
| Calculator in degree mode for لە دۆخی بۆ | You get 30 instead of 0.5236لە جیاتی 0.5236 ئەنجامی 30 وەردەگریت | In calculus give inverse trig values in radiansلە کالکولەسدا نرخی بە بدە |
Exercisesڕاهێنانەکان
On their whole domain, which of these have an inverse? (a) (b) (c) (d)
لەسەر هەموو ، کامیان پێچەوانەیان هەیە؟ (أ) (ب) (ج) (د)
Show answerوەڵامەکە پیشان بدە
- (a) Yes: a line that is not horizontal passes the horizontal line test. .
- (b) No: .
- (c) Yes: always increases; .
- (d) No: .
- (أ) بەڵێ: هێڵێکی ڕاست کە ئاسۆیی نەبێت لە دەردەچێت. .
- (ب) نەخێر: .
- (ج) بەڵێ: هەمیشە بەرز دەبێتەوە؛ .
- (د) نەخێر: .
Find the inverse of (). Give the domain and range of .
پێچەوانەی () بدۆزەرەوە. و بنووسە.
Hintئاماژە
Multiply by , collect the terms on one side and factor out .
لێکدان لە بکە، بڕەکانی بخە یەک لا و دەربهێنە دەرەوەی کەوانە.
Show answerوەڵامەکە پیشان بدە
Domain of : (the range of ). Range of : (the domain of ).
: ( ). : ( ).
is not one-to-one. Restrict its domain so that it has an inverse, and find the inverse with its domain and range.
نییە. سنووردار بکە بۆ ئەوەی پێچەوانەی هەبێت و پێچەوانەکەی لەگەڵ و بدۆزەرەوە.
Show answerوەڵامەکە پیشان بدە
Keep (the right half of the parabola). Then (positive, because ), so with domain and range . (Keeping instead gives .)
بهێڵەوە (نیوەی ڕاستی ). پاشان (موجەبە، چونکە )، کەواتە بە و . (ئەگەر لە جیاتی ئەوە بهێڵیتەوە، دەردەچێت.)
Find exactly: , , , , .
بە وردی بیدۆزەرەوە: ، ، ، ، .
Hintئاماژە
and .
و .
Show answerوەڵامەکە پیشان بدە
Find , and .
، و بدۆزەرەوە.
Show answerوەڵامەکە پیشان بدە
- ; the angle in with this cosine is .
- ; the angle in with tangent is .
- Let , so and , where cosine is not negative: .
- ؛ ئەو گۆشەیەی لە دا ئەم هەیە ـە.
- ؛ ئەو گۆشەیەی لە دا ـە ـە.
- با بێت، کەواتە و ، کە تێیدا سالب نییە: .
Lana computes as . What went wrong?
لانا وەها هەژمار دەکات: . چی هەڵە بوو؟
Show answerوەڵامەکە پیشان بدە
She read as a power and computed the reciprocal of a sine. is the angle in whose sine is : .
ـی وەک خوێندەوە و هەژمار کرد. ئەو گۆشەیەیە لە دا کە ـە: .
Summaryپوختە
- The inverse undoes : exactly when . Domain and range swap.
- Only one-to-one functions have an inverse; the horizontal line test checks this on a graph.
- To find : solve for , swap and , check both compositions.
- The graph of is the reflection of the graph of in the line .
- Trigonometric functions are restricted before inverting: to , to , to . The results are , and (and , , ).
- is an angle, not .
- کاری هەڵدەوەشێنێتەوە: تەنها کاتێک کە . و جێگۆڕکێ دەکەن.
- تەنها پێچەوانەیان هەیە؛ ئەمە لەسەر هێڵکاری دەپشکنێت.
- بۆ دۆزینەوەی : بۆ شیکار بکە، و جێگۆڕکێ پێ بکە و هەردوو ئاوێتەکردنەکە بپشکنە.
- هێڵکاریی هێڵکاریی ـە بەرامبەر هێڵی .
- پێش پێچەوانەکردن سنووردار دەکرێن: بە ، بە ، بە . ئەنجامەکان ، و ن (هەروەها ، و ).
- گۆشەیەکە، نەک .
Why does have no inverse on ?بۆچی لەسەر پێچەوانەی نییە؟
Because it is not one-to-one: and give the same square, so would not know which one to return.
چونکە یەک بۆ یەک نییە: و هەمان دووجا دەدەن، بۆیە نازانێت کامیان بگەڕێنێتەوە.
What are the domain and range of ?بوار و مەودای چین؟
Domain all real numbers; range the open interval .
: هەموو ؛ : .
Is equal to ?ئایا یەکسانە بە ؟
No. and , because the answer must lie in .
نەخێر. و ، چونکە وەڵامەکە دەبێت لە دا بێت.
Videoڤیدیۆ
Watch a videoسەیری ڤیدیۆیەک بکە
A video that viewers liked a lot and praised in their comments, chosen for this lesson.ڤیدیۆیەک کە بینەران زۆریان پێ خۆش بووە و لە کۆمێنتەکانیاندا ستایشیان کردووە، بۆ ئەم وانەیە هەڵبژێردراوە.
In Kurdish: the inverse of a function, from the Grade 11 book, lesson 4-2, page 219.
بە کوردی: ، لە کتێبی پۆلی 11، وانەی 4-2، لاپەڕە 219.
Sorani, Grade 11 science lesson (4-2) Inverse Function (پێچەوانەی نەخشە), page 219.
بە سۆرانی، وانەی پۆلی 11ـی زانستی (4-2): ، لاپەڕە 219.
Lesson complete!وانەکە تەواو بوو!
Well done. Review the key terms, then go on to the next lesson.دەستخۆش. سەیرێکی زاراوە سەرەکییەکان بکەرەوە، پاشان بڕۆ بۆ وانەی داهاتوو.
Key termsزاراوە سەرەکییەکان
Exponential Functions and the Number eنەخشە توانییەکان و ژمارەی e
Related lecturesوانە پەیوەندیدارەکان
References and further readingسەرچاوەکان و خوێندنەوەی زیاتر
- OpenStax, Calculus Volume 1, 1.4 Inverse Functions (one-to-one, horizontal line test, graphing inverses, restricting domains, inverse trigonometric functions)
- OpenStax, Precalculus 2e, 6.3 Inverse Trigonometric Functions (restricted domains, evaluating, compositions)
- Python documentation: math — Mathematical functions (asin, acos, atan, atan2 and their result ranges)
This lecture is a first edition. The Kurdish text and terminology are waiting for review by Kurdish IT teachers.ئەم وانەیە چاپی یەکەمە. دەقە کوردییەکە و زاراوەکانی چاوەڕێی پێداچوونەوەی مامۆستایانی کوردی بواری IT ن.