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O que é uma função

Associar cada número de 1 a 5 ao seu dobro dá cinco pares, de (1, 2) a (5, 10). Como cada entrada tem exatamente uma saída, essa associação é uma função.

Uma máquina de bebidas em que cada botão libera uma bebida

Imagine uma máquina de bebidas perto da cantina de uma escola. Este exemplo é fictício. O botão 1 libera uma lata de sidra. O botão 2 dá suco de laranja. O botão 3 também dá sidra, sem problema: dois botões podem oferecer a mesma bebida. Agora imagine que o botão 1 dê sidra na segunda-feira e água na terça, sem nenhuma outra mudança. Já não seria possível dizer o que ele faz. É esse limite que define uma função. Cada entrada, aqui um botão, precisa levar a exatamente uma saída, aqui uma bebida.

Pares ordenados: primeiro a entrada, depois a saída

Muitas grandezas dependem de outras. O peso de uma criança muda com a idade; a altitude de um avião muda com a distância percorrida. O OpenStax começa pela ideia de relação, que é um conjunto de pares ordenados. Nos pares (1, 2), (2, 4), (3, 6), (4, 8) e (5, 10), os primeiros números são as entradas e os segundos, as saídas. O conjunto de entradas, {1, 2, 3, 4, 5}, é o domínio, e o de saídas, {2, 4, 6, 8, 10}, é a imagem. As entradas também são chamadas de variável independente, geralmente x, e as saídas, de variável dependente, geralmente y.

Uma função é uma relação em que cada entrada leva a exatamente uma saída. A relação do dobro atende à definição: 3 leva a 6 e a nenhum outro valor. Agora associe as palavras ímpar e par aos números de 1 a 5: (ímpar, 1), (par, 2), (ímpar, 3), (par, 4), (ímpar, 5). A entrada ímpar leva a três saídas diferentes, 1, 3 e 5, portanto essa relação não é uma função. Note o que a regra não proíbe. Duas entradas podem ter a mesma saída: em uma tabela de preços, duas bebidas podem custar o mesmo, e o preço continua sendo função do produto.

Uma função: de cada entrada à esquerda sai exatamente uma seta.

f(4) significa: substitua x por 4

Damos nomes às funções usando letras e escrevemos f(x), lido como “f de x”, para indicar a saída de f na entrada x. Isso não significa f vezes x. Se f(x) = 3x − 2, então f(4) pede que você substitua x por 4 e calcule: 3 × 4 − 2 = 10. O par (4, 10) está no gráfico de f. Também é possível fazer o caminho inverso: para descobrir qual entrada dá f(x) = 13, resolva 3x − 2 = 13, obtendo x = 5. Pense na função como uma máquina com uma regra escrita na lateral. Um número entra, a regra é aplicada e um número sai.

A entrada 4 passa por f e produz a saída f(4) = 10.

Uma reta vertical que atravessa um círculo o encontra duas vezes

Em um gráfico, a entrada é uma posição no eixo x, e suas saídas são as alturas do gráfico acima ou abaixo dela. Um teste rápido é passar uma reta vertical pela figura. Se alguma reta vertical cruzar o gráfico mais de uma vez, esse x terá mais de uma saída, e o gráfico não representará uma função. Uma parábola passa no teste; um círculo não, pois uma reta vertical pelo centro o encontra em cima e embaixo. O gráfico de x = y² − 2, uma parábola deitada, também não passa.

Um segundo teste, com uma reta horizontal, responde a outra pergunta. Se toda reta horizontal cruzar o gráfico de uma função no máximo uma vez, cada saída virá de uma única entrada, e a função será chamada de injetora. A reta y = 2x − 1 é injetora; y = x² − 3 não é, pois 1 e −1 dão −2. As funções injetoras importam na última unidade, porque são justamente as que permitem fazer o caminho inverso. No laboratório, escolha uma curva, arraste a reta vertical e ative o teste da reta horizontal.

Carregando

Arraste para girar. Use a rolagem ou afaste e aproxime dois dedos para ajustar o zoom.

O círculo x² + y² = 16 com uma reta vertical em x = 1: dois cruzamentos, portanto não é uma função de x. Troque para a parábola ou a cúbica, e a reta nunca cruzará duas vezes.
ContextoA palavra função entrou aos poucos na matemática. O MacTutor registra que Leibniz escreveu, em agosto de 1673, sobre linhas que “desempenham alguma função” em uma figura, no sentido cotidiano da palavra. Johann Bernoulli, em carta de 2 de setembro de 1694, descreveu uma função como uma quantidade formada por quantidades variáveis e constantes. Euler deu destaque à ideia em seu Introductio in analysin infinitorum, de 1748, e em 1755 apresentou uma definição bem mais ampla: se algumas quantidades dependem de outras, de modo que alterar estas muda aquelas, as primeiras são funções das segundas. Em 1837, Dirichlet foi além e aceitou regras sem fórmula, como a que dá 0 para todo número racional e 1 para todo irracional. A frase dos livros “a um valor de x corresponde um valor de y, escrito y = f(x)” é próxima da definição dada por Goursat em 1923.
  1. {(1, 2), (2, 4), (3, 6)} é uma função?
    • Sim
    • Não
  2. {(ímpar, 1), (par, 2), (ímpar, 3)} é uma função?
    • Não
    • Sim
  3. Se f(x) = 3x − 2, quanto vale f(4)?
  4. Se f(x) = x² + 1, quanto vale f(−3)?
  5. Qual gráfico não passa no teste da reta vertical?
    • x² + y² = 16
    • y = x² − 3
    • y = 2x − 1
    • y = |x| − 2
  6. Na relação x = y², y é função de x?
    • Não
    • Sim
  7. Se f(x) = 2x + 5, qual x dá f(x) = 11?
  8. Se f(x) = x², quanto vale f(2) + f(3)?
  9. Qual função é injetora?
    • y = 2x − 1
    • y = x² − 3
    • y = |x| − 2
    • y = 5
  10. Em qual livro Euler deu destaque ao conceito de função, em 1748?
    • Introductio in analysin infinitorum
    • La Géométrie
    • Ars Magna
    • Liber embadorum
FunçãoRelação em que cada entrada tem exatamente uma saída
DomínioO conjunto das entradas
ImagemO conjunto das saídas
Teste da reta verticalSe cruzar duas vezes em algum lugar, não é função
InjetoraCada saída vem de uma única entrada
Erros comuns
  • Ler f(0) como f × 0 = 0 para f(x) = 3x − 2. f(0) é a saída quando entra 0: 3 × 0 − 2 = −2. Não há multiplicação por f.
  • Concluir que {(1, 5), (2, 5), (3, 7)} não é função porque 5 aparece duas vezes. É uma função. A regra só proíbe uma entrada com duas saídas. As entradas 1 e 2 podem levar a 5, como dois botões da máquina que dão a mesma sidra.
  • Escrever f(2 + 1) = f(2) + f(1) para f(x) = x². Calcule primeiro a entrada. f(3) = 9, mas f(2) + f(1) = 4 + 1 = 5.
  • Dizer que y = x² − 3 “não é função” porque uma reta horizontal a encontra duas vezes. O teste da reta horizontal verifica se a função é injetora, não se é função. Toda reta vertical encontra y = x² − 3 uma vez, portanto é uma função. Apenas não é injetora.
Nota do professorComece com diagramas de setas e listas de pares, não com fórmulas. Quem conhece funções primeiro por fórmulas costuma travar no exemplo de ímpar e par, em que não há nada para substituir. Repita uma pergunta: para esta entrada, quantas saídas existem? Introduza f(x) só quando essa pergunta já for familiar. Nos primeiros exercícios, peça que os alunos digam “f de 4” em voz alta. Separe os testes da reta vertical e da horizontal no quadro, escrevendo ao lado o que cada um verifica.
Pontos-chave
  • Uma função dá exatamente uma saída para cada entrada.
  • f(x) é a saída em x; não é f vezes x.
  • Teste da reta vertical: cruzar duas vezes significa que não é função.
  • Teste da reta horizontal: cruzar no máximo uma vez significa que é injetora.
Fontes deste curso (8)
  • Curriculum: 교육부 고시 제2022-33호 [별책 8] 수학과 교육과정 (ncic.re.kr/inv/org/download.do?year=2022&seq=10003559&orgType=ogi4, PDF read 2026-10-19: 중학교 1~3학년군 [9수02-06] 그래프 해석(증가와 감소), [9수02-14] 함수의 개념·함숫값, 용어 함수·함숫값·기울기·평행이동, 고려 사항 「한 양이 변함에 따라 다른 양이 하나씩 정해지는 두 양 사이의 대응 관계를 이용하여 도입」; 고등학교 공통수학2 [10공수2-01-06] 평행이동, [10공수2-01-07] 원점·x축·y축·직선 y = x에 대한 대칭이동, [10공수2-03-01] 함수의 개념(두 집합 사이의 대응 관계), [10공수2-03-02] 합성함수, [10공수2-03-03] 역함수, 용어 정의역·치역·공역·대응·일대일대응·일대일함수·합성함수·역함수, 기호 f: X → Y, g ∘ f, (g ∘ f)(x), y = g(f(x)), f⁻¹, y = f⁻¹(x), 교수·학습 용어 조건제시법; 미적분Ⅰ 용어 구간·닫힌구간·열린구간 [a, b], (a, b), 평균변화율, [12미적Ⅰ-02-07] 증가와 감소, 극댓값·극솟값)
  • Textbook: OpenStax, College Algebra 2e, 3.1 Functions and Function Notation (relation, domain and range of ordered pairs, {(1, 2), (2, 4), (3, 6), (4, 8), (5, 10)}, the odd/even relation that is not a function, coffee menu prices, vertical line test, horizontal line test, one-to-one: openstax.org/books/college-algebra-2e/pages/3-1-functions-and-function-notation)
  • Textbook: OpenStax, College Algebra 2e, 3.2 Domain and Range (no even root of a negative number, no division by 0, interval notation with brackets and parentheses, (0, 100] for "more than 0 and at most $100", {(2, 10), (3, 10), (4, 20), (5, 30), (6, 40)}: .../pages/3-2-domain-and-range)
  • Textbook: OpenStax, College Algebra 2e, 3.3 Rates of Change and Behavior of Graphs (average rate of change, increasing and decreasing intervals, local maxima and minima: .../pages/3-3-rates-of-change-and-behavior-of-graphs)
  • Textbook: OpenStax, College Algebra 2e, 3.4 Composition of Functions (f(g(x)); f(x) = 2x + 1 and g(x) = 3 − x give f(g(x)) = 7 − 2x and g(f(x)) = −2x + 2, so composition is not commutative; c(s) calories and s(t) sit-ups; f(x) = 1/x and g(x) = x − 3: .../pages/3-4-composition-of-functions)
  • Textbook: OpenStax, College Algebra 2e, 3.5 Transformation of Functions (g(x) = f(x) + k vertical shift, f(x − h) horizontal shift, −f(x) and f(−x) reflections, af(x) stretches and compressions, roof vent example S(t) = V(t) + 20 (open vent area in square feet plus 20): .../pages/3-5-transformation-of-functions)
  • Textbook: OpenStax, College Algebra 2e, 3.7 Inverse Functions (f⁻¹ is not an exponent and not 1/f, C = (5/9)(F − 32), 75 °F is about 24 °C, 26 °C is about 79 °F, x² restricted to [0, ∞), reflection about y = x: .../pages/3-7-inverse-functions)
  • History block only: MacTutor, University of St Andrews, The function concept (Leibniz, August 1673, the word "function"; Johann Bernoulli's letter of 2 September 1694; Euler, Introductio in analysin infinitorum 1748 and Institutiones calculi differentialis 1755; Dirichlet 1837; Goursat 1923 "y = f(x)": mathshistory.st-andrews.ac.uk/HistTopics/Functions)

Data de verificação: 2026-10-18