기함수를 먼저 넣고 우함수를 계산하면 대칭은 어떻게 남을까

기함수를 먼저 넣고 우함수를 계산하면 대칭은 어떻게 남을까

여러 돌 아치가 수면에 비치는 석조 교량

사진: Diego Delso · CC BY-SA 3.0 · 원본 출처

f,g:R→Rf,g:\mathbb R\to\mathbb R
f(−x)=f(x),g(−x)=−g(x)f(-x)=f(x),\quad g(-x)=-g(x)

f∘g와 g∘f의 대칭을 각각 판단하자.

f(g(−x))=f(−g(x))=f(g(x))f(g(-x))=f(-g(x))=f(g(x))
g(f(−x))=g(f(x))g(f(-x))=g(f(x))

두 합성함수는 모두 우함수다. 첫 등식에서는 g의 기함수 조건과 f의 우함수 조건을 차례로 썼다. 두 번째 합성은 안쪽 f의 우함수 조건만으로 성립한다. ‘우와 기를 곱하면 기’라는 곱셈 규칙을 합성에 옮길 수 없다.

같은 대칭이면 같은 함수일까? f(x)=x²+1, g(x)=x³을 넣으면 f∘g=x⁶+1, g∘f=(x²+1)³이다. x=1의 값은 각각 2와 8로 다르다. 각 등식 옆에 사용한 가정을 표시한 뒤, ‘둘 다 우함수’와 ‘두 함수가 같다’를 따로 채점하자.

출처·착안: Lin McMullin, 「Seeing the Chain Rule」. 문항과 풀이는 새로 작성했다.