Построение графиков целой и дробной части числа

Рассмотрим интересный вид кусочно-заданных функций.

Определение

Целой частью [x][x] числа xx называется наибольшее целое число, не превосходящее xx.

Например, [1]=1[1] = 1, [0,7]=0[0,7] = 0, а [0,7]=1[−0,7] = −1. Функцию f(x)=[x]f(x) = [x] легко можно задать на промежутках между парами соседних целых чисел:

`[x] = n` при `n<=x<n+1` для всякого фиксированного целого числа `n`.

 Поэтому график этой функции имеет следующий вид (рис. 16).

Рассмотрим более трудный пример.

Пример 4.

Построить график функции f(x)=[2x+3,5]f(x) = [2x + 3,5].

Ясно, что [2x+3,5]=[2x+0,5]+3[2x + 3,5]= [2x + 0,5] + 3. Далее,

из определения целой части числа следует такое представление:

[2x + 3,5] =\lbrack2x\;+\;3,5\rbrack\;=[2x]+3, если n2x<n2+14,[2x]+4, еслиn2+14x<n+12\left\{\begin{array}{l}\lbrack2x\rbrack+3,\;\mathrm{если}\;\dfrac n2\leq x<\dfrac n2+\dfrac14,\\\lbrack2x\rbrack+4,\;\mathrm{если}\dfrac n2+\dfrac14\leq x<\dfrac{n+1}2\end{array}\right.

для всякого целого nn (рис. 17).


Рассмотрим ещё такой пример.


Пример 5.

Изобразим на координатной плоскости xOyxOy множество точек (x,y)(x,y), для которых [x]=[y][x] = [y].

Ясно, что [x]=[y][x] = [y] означает, что для некоторого целого `n` верны неравенства nx<n+1n ≤ x < n + 1 и ny<n+1n ≤ y < n + 1. Набор всех таких точек будет объединением квадратиков так, как показано на рисунке. Жирные участки границ входят в график, а пунктирные и выколотые точки – нет (рис. 18).

С целой частью числа тесно связана такая кусочно-линейная функция.

Определение

Дробной частью {x}\{x\}\ числа xx называется число x=x[x]\left\{x\right\}=x-\lbrack x\rbrack.

К примеру, {1}=0\{1\} = 0, {0,7}=0,7\{0,7\} = 0,7, а {0,7}=0,3\{−0,7\} = 0,3.

Пример 6.

Построим график функции f(x)={x}f(x) = \{x\}. Ясно, что

f(x)=x[x]=xnf(x) = x − [x] = x − n при nx<n+1n ≤ x < n + 1 (рис. 19).