In matematica il termine funzione indica un rapporto preciso che associa a ogni elemento di un insieme di partenza uno (e un solo) elemento di un insieme di arrivo. È utile immaginare la funzione come una macchina di trasformazione: riceve un input e produce una uscita. L'input può essere ad esempio un numero, un vettore o, più in generale, un elemento di un insieme.

Definizione formale

Formalmente una funzione f è una regola che da un insieme X (il dominio) assegna a ciascun x in X uno e un solo elemento y in Y, scritto f: X → Y e y = f(x). L'insieme Y è chiamato codominio. L'insieme di tutti i valori effettivamente raggiunti da f si chiama immagine o insieme immagine (image) di f.

Proprietà e tipi di funzioni

Le funzioni si classificano secondo alcune proprietà fondamentali:

  • Iniettiva: elementi diversi del dominio hanno immagini diverse.
  • Suriettiva: ogni elemento del codominio è immagine di almeno un elemento del dominio.
  • Biiettiva: iniettiva e suriettiva insieme; in questo caso esiste un'inversa ben definita.
  • Parziale vs totale: una funzione totale è definita su tutto il dominio previsto; una parziale può non assegnare valore ad alcuni argomenti.

Esempi e notazione comune

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Un esempio elementare è la funzione f(x)=x+1 definita sui numeri naturali: a ciascun naturale x si associa il naturale x+1. Altri esempi tipici sono funzioni polinomiali (es. f(x)=x^2), funzioni trigonometriche, funzioni reali di più variabili o funzioni che prendono e restituiscono vettori. La notazione può variare: f(x), g, T o persino simboli con indici quando si lavora con famiglie di funzioni.

Composizione, inversa e relazioni

y

Due funzioni f: X→Y e g: Y→Z si possono comporre ottenendo g∘f: X→Z, definita da (g∘f)(x)=g(f(x)). Se f è biiettiva esiste l'inversa f^{-1}: Y→X tale che f^{-1}(f(x))=x. È importante distinguere la nozione di funzione da quella di relazione: una relazione può associare più immagini allo stesso elemento del dominio; una funzione no.

Storia, applicazioni e note

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Il concetto di funzione si è sviluppato gradualmente tra XVII e XIX secolo, con contributi che hanno portato alla formulazione moderna e alla notazione compatta. Le funzioni sono strumenti fondamentali in quasi tutte le branche della matematica, dalla teoria degli insiemi all'analisi, dalla geometria alle applicazioni in fisica, ingegneria, economia e informatica. Per approfondimenti introduttivi e risorse didattiche vedere le voci correlate: oggetto matematico, vettori e altre introduzioni accessibili ai numeri.

Per ulteriori letture e riferimenti introduttivi consultare anche i link interni: insiemi, dominio, codominio, e materiali didattici per esempi concreti sugli input e sulle funzioni.