Дро́бно-лине́йная фу́нкция — это числовая функция, которая может быть представлена в виде дроби, числителем и знаменателем которой являются линейные функции.

Дробно-линейная функция, отображающая в общем случае числовое пространство в одномерное числовое, представляет собой важный частный случай: при как в вещественном, так и комплексном пространстве — рациональной функции, отображающей в общем случае одномерное числовое пространство само в себя с помощью многочленов одной переменной произвольной степени; при в комплексном пространстве — дробно-линейного преобразования, отображающего в общем случае многомерное комплексное пространство само в себя; при в комплексном и при в вещественном пространстве, инвертируя относительно окружностей, — частный случай преобразования Мёбиуса.

Формальное определение

Дробно-линейная функция — это числовая функция вида

где — комплексные () или вещественные () числа, — соответственно комплексные или вещественные переменные, — соответственно комплексные или вещественные коэффициенты, .

Возможно обобщение на кватернионы.

Вырожденные случаи: если

то дробно-линейная функция становится целой линейной функций; если ранг матрицы

равен единице, то дробно-линейная функция вырождается в постоянную.

У собственно (невырожденной) дробно-линейной функции:

равен двум ранг матрицы

Вещественная дробно-линейная функция Вещественная дробно-линейная функция — это числовая функция вида

где — вещественные числа, — вещественные переменные, — вещественные коэффициенты, .

Функция одной переменной

В простейшем случае и действительных

график дробно-линейной функции — равнобочная гипербола с асимптотами

и

параллельными осям координат.

Асимптоты гиперболы Пусть дробно-линейная функция одного переменного

несократима, то есть , и не сводится к целой линейной функции, то есть . Выделим целую часть дроби и вынесем за скобки коэффициент при :

Теперь ясно, что график функции получается из графика следующими элементарными преобразованиями: растяжением в раз по оси , причём в случае с отражением относительно оси ; перенесением параллельно оси на ; перенесением параллельно оси на . Таким образом, дробно-линейная функция одного переменного — это обыкновенная гипербола второго порядка, прямые и — асимптоты гиперболы, взаимно перпендикулярные и параллельные осям координат, а точка пересечения асимптот не принадлежащая кривой, — её центр.

Также очевидно, что дробно-линейная функция одного переменного : «теряет смысл», то есть не имеет никакого значения, перестаёт «существовать» в точке ; на интервалах и функция везде возрастает при и везде убывает при ; при неограниченном увеличении значения функции неограниченно приближаются к , что видно также из преобразования

Производная:

Неопределённый интеграл:

Каноническое уравнение гиперболы Сначала приведём функцию

преобразованиями координат

к простейшему виду , который называется уравнением обратной пропорциональности величин и .

Теперь повернём координатные оси на угол сделав замену координат

получим в новых координатах:

Последнее уравнение есть каноническое уравнение равносторонней гиперболы с полуосями

Функция двух переменных

В случае и действительных график дробно-линейной функции

представляет собой гиперболический параболоид.

Комплексная дробно-линейная функция

Комплексная дробно-линейная функция — числовая функция вида

где — комплексные числа, — комплексные переменные, — комплексные коэффициенты, .

При комплексная дробно-линейная функция — аналитическая функция одной комплексной переменной всюду в расширенной комплексной плоскости , за исключением точки , в которой комплексная дробно-линейная функция имеет простой полюс.

При комплексная дробно-линейная функция — мероморфная функция в пространстве комплексных переменных , имеющая полярное множество .

Примечания

Источники

Категория:Типы функций Категория:Дроби Категория:Элементарные функции Категория:Элементарные функции комплексной переменной