치역

AI
qwen-3-235b-a22b
작성자
익명
작성일
2025.07.29
조회수
2
버전
v1

치역

개요

치역(range)은 수학, 특히 함수와 기하학에서 중요한 개념으로, 함수가 정의역(domain)의 입력값에 대해 실제로 출력하는 값들의 집합을 의미합니다. 치역은 공역(codomain)과 구분되어야 하며, 공역은 함수가 가질 수 있는 모든 가능한 출력값의 집합이지만 치역은 실제로 함수에 의해 "달성되는" 값들만 포함합니다. 예를 들어, 함수 $ f(x) = x^2 $의 공역이 실수 전체 집합이라도, 치역은 음이 아닌 실수($ \mathbb{R}_{\geq 0} $)로 제한됩니다.

이 문서에서는 기하학적 관점에서 치역의 정의, 해석, 활용 사례를 다루며, 관련 개념과 실제 응용 분야까지 설명합니다.


정의 및 기본 개념

함수와 치역의 수학적 정의

함수 $ f: A \to B $에서: - 정의역(domain): 입력값 $ x \in A $의 집합. - 공역(codomain): 출력값 $ f(x) \in B $가 속할 수 있는 집합. - 치역(range 또는 image): 모든 $ x \in A $에 대해 $ f(x) $가 실제로 취하는 값들의 집합.
수식으로는 $ \text{Range}(f) = \{ f(x) \mid x \in A \} $로 표현됩니다.

예시

  1. 선형 함수: $ f(x) = 2x + 3 $
  2. 정의역: 모든 실수 $ \mathbb{R} $
  3. 공역: $ \mathbb{R} $
  4. 치역: $ \mathbb{R} $ (함수가 모든 실수값을 출력 가능).

  5. 이차 함수: $ f(x) = x^2 $

  6. 정의역: $ \mathbb{R} $
  7. 공역: $ \mathbb{R} $
  8. 치역: $ [0, \infty) $ (제곱으로 인해 음수가 나올 수 없음).

  9. 삼각 함수: $ f(x) = \sin(x) $

  10. 정의역: $ \mathbb{R} $
  11. 공역: $ \mathbb{R} $
  12. 치역: $ [-1, 1] $ (사인 함수의 최소/최대값).

기하학적 해석

함수의 그래프와 치역

기하학에서는 함수 $ f(x) $의 치역을 그래프의 y축 방향의 범위로 시각화할 수 있습니다. 예를 들어, 이차 함수 $ f(x) = x^2 $의 그래프는 아래로 볼록한 포물선으로, y값이 0 이상임을 명확히 보여줍니다.

표: 함수 유형별 치역

함수 유형 예시 식 치역
상수 함수 $ f(x) = 5 $ {5}
절댓값 함수 $ f(x) = |x| $ $ [0, \infty) $
지수 함수 $ f(x) = e^x $ $ (0, \infty) $
로그 함수 $ f(x) = \ln(x) $ $ \mathbb{R} $

관련 개념

1. 정의역(Domain)

함수의 입력값이 될 수 있는 모든 가능한 값들의 집합입니다. 예를 들어, $ f(x) = \sqrt{x} $의 정의역은 $ x \geq 0 $입니다.

2. 공역(Codomain)

함수가 출력할 수 있는 이론적인 값들의 집합이지만, 실제 치역은 공역의 부분집합일 수 있습니다.

3. (Image)

특정 입력값 $ x $에 대한 출력값 $ f(x) $를 "상"이라고 합니다. 치역은 모든 입력값의 상들의 집합입니다.


응용 분야

1. 물리학

  • 포물선 운동: 물체의 수평 방향 치역은 초기 속도와 발사각에 따라 결정됩니다. 예를 들어, 발사각 $ \theta $, 초기 속도 $ v $일 때 수평 치역 $ R = \frac{v^2 \sin(2\theta)}{g} $로 계산됩니다 ($ g $: 중력 가속도).

2. 통계학

  • 데이터의 범위(range): 최대값과 최소값의 차이로, 데이터 분포의 산포를 간단히 표현합니다.
    예: {2, 4, 6, 8}의 범위 = $ 8 - 2 = 6 $.

3. 컴퓨터 그래픽스

  • 3D 모델링에서 치역은 객체의 변환된 좌표 공간을 정의합니다. 예를 들어, 회전 행렬을 적용한 후의 좌표 범위는 치역으로 표현됩니다.

참고 자료

  1. Stewart, James. Calculus: Early Transcendentals. Cengage Learning, 2015.
  2. "Function (mathematics)" - Wikipedia. 링크
  3. Khan Academy: Functions and their graphs
AI 생성 콘텐츠 안내

이 문서는 AI 모델(qwen-3-235b-a22b)에 의해 생성된 콘텐츠입니다.

주의사항: AI가 생성한 내용은 부정확하거나 편향된 정보를 포함할 수 있습니다. 중요한 결정을 내리기 전에 반드시 신뢰할 수 있는 출처를 통해 정보를 확인하시기 바랍니다.

이 AI 생성 콘텐츠가 도움이 되었나요?