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函数的概念
一:定义:
设A,B是非空的数集,如果按照某种确定的对应关系f,使对于集合A中的任意一个数x,在集合B中都有唯一确定的数f(x)和它对应, 那么就称f:A→B为从集合A到集合B的一个函数,记作 y=f(x),x∈A. 其中,x叫做自变量,与x值相对应的y值叫做函数值.
例题:
1、下列各曲线中,不能表示y是x的函数的是( )
A、 B、 C、 D、
二、待定系数法:在已知函数解析式的构造时,可用待定系数法。
例1 设是一次函数,且,求
解:设 ,则
二、配方法:
例2 已知 ,求 的解析式
解:,
三、换元法:已知复合函数的表达式时,还可以用换元法求的解析式。与配凑法一样,要注意所换元的定义域的变化。
例3 已知,求
解:令,则,
四、代入法:求已知函数关于某点或者某条直线的对称函数时,一般用代入法。
例4已知:函数的图象关于点对称,求的解析式
解:设为上任一点,且为关于点的对称点
则,解得: ,
点在上
把代入得:
整理得
五、构造方程组法:若已知的函数关系较为抽象简约,则可以对变量进行置换,设法构造方程组,通过解方程组求得函数解析式。
例5 设求
解 ①
显然将换成,得:
②
解① ②联立的方程组,得:
例6 设为偶函数,为奇函数,又试求的解析式
解 为偶函数,为奇函数,
又 ① ,
用替换得:
即②
解① ②联立的方程组,得
,
六、赋值法:当题中所给变量较多,且含有“任意”等条件时,往往可以对具有“任意性”的变量进行赋值,使问题具体化、简单化,从而求得解析式。
例7 已知:,对于任意实数x、y,等式恒成立,求
解对于任意实数x、y,等式恒成立,
不妨令,则有
再令 得函数解析式为:
七、递推法:若题中所给条件含有某种递进关系,则可以递推得出系列关系式,然后通过迭加、迭乘或者迭代等运算求得函数解析式。
例8 设是定义在上的函数,满足,对任意的自然数 都有,求
解 ,
不妨令,得:,
又 ①
分别令①式中的 得:
将上述各式相加得:,
复合函数的定义
一般地:若,又,且值域与定义域的交集不空,则函数叫的复合函数,其中叫外层函数,叫内层函数,简言之:复合函数就是:把一个函数中的自变量替换成另一个函数所得的新函数.
例如: ; 复合函数即把里面的换成,
例1. 已知的定义域为,求函数的定义域;
解:由题意得
所以函数的定义域为.
练1. 已知的定义域为,求定义域。
解 因为复合函数中内层函数值域必须包含于外层函数定义域中,即
即或
故的定义域为
例2. 若函数的定义域为,求函数的定义域
解:由题意得
所以函数的定义域为:
例3. 已知的定义域为,求的定义域。
解 由的定义域为得,故
即得定义域为,从而得到,所以
故得函数的定义域为
例4. 已知函数定义域为是,且,求函数的定义域
解: ,
,又
要使函数的定义域为非空集合,必须且只需,即,这时函数的定义域为
函数的值域的求法
& 常用求值域方法
直接观察法:利用已有的基本函数的值域观察直接得出所求函数的值域
对于一些比较简单的函数,如正比例,反比例,一次函数,指数函数,对数函数,等等,
其值域可通过观察直接得到。
例1、求函数的值域。
例2、 求函数的值域。
答案:值域是:
例3、函数的值域.
解:
配方法:二次函数或可转化为形如类的函数的值域问题,均可用配方法,而后一情况要注意的范围;配方法是求二次函数值域最基本的方法之一。
例1、求函数的值域。
例2、求函数的值域。
解:将函数配方得: ∵
由二次函数的性质可知:当x=1时,,当时,
故函数的值域是:[4,8]
换元法:(三角换元法)有时候为了沟通已知与未知的联系,我们常常引进一个(几个)新的量来代替原来的量,实行这种“变量代换”往往可以暴露已知与未知之间被表面形式掩盖着的实质,发现解题方向,这就是换元法.在求值域时,我们可以通过换元将所给函数化成值域容易确定的另一函数,从而求得原函数的值域.
例1、求的值域.
解:令,则,
,
所以函数值域为.
例2、求函数的值域。
解:由,得。令
得,于是,因为,所以。故所求函数值域为[-∞,]。
例3、求函数的值域.
数形结合法。
例1、 求函数的值域.
分析:求分段函数的值域可作出它的图象,则其函数值的整体变化情况就一目了然了,从而可以快速地求出其值域.
解:作图象如图所示.
,,,,
函数的最大值、最小值分别为和,即函数的值域为.
例2、 求函数的值域.
解:原函数可化简得:
上式可以看成数轴上点P(x)到定点A(2),间的距离之和。
由上图可知,当点P在线段AB上时,
当点P在线段AB的延长线或反向延长线上时,
故所求函数的值域为:
1、求函数的值域.
2、求函数的值域.
均值不等式法:
例1、求函数的值域
解:原函数可化为
当且仅当时取等号,故值域为
例3、 求函数的值域。
解:令,则
(1)当时,,当且仅当t=1,即时取等号,所以
(2)当t=0时,y=0。
综上所述,函数的值域为:
注:先换元,后用不等式法
根判别式法:对于形如(,不同时为)的函数常采用此法,就是把函数转化成关于的一元二次方程(二次项系数不为时),通过方程有实数根,从而根的判别式大于等于零,求得原函数的值域.
对二次函数或者分式函数(分子或分母中有一个是二次)都可通用,但这类题型有时也可以用其他方法进行化简
例1、求函数的值域.
解:原函数化为关于的一元二次方程.
(1)当时,,,解得;
(2)当时,,而.
故函数的值域为.
1、 求函数的值域.
分离常数法:例1、求函数的值域.
解:.
,,,,
.
函数的值域为.
求的值域.
解:(利用部分分式法)由 ,可得值域
小结:已知分式函数,如果在其自然定义域(代数式自身对变量的要求)内,值域为;
如果是条件定义域(对自变量有附加条件),采用部分分式法将原函数化为,用复合函数法来求值域。
倒数法
有时,直接看不出函数的值域时,把它倒过来之后,你会发现另一番境况
例1、求函数的值域.
多种方法综合运用
总之,在具体求某个函数的值域时,
首先要仔细、认真观察其题型特征,然后再选择恰当的方法,
一般优先考虑直接法,函数单调性法和基本不等式法,然后才考虑用其他各种特殊方法。
【例题综合分析】
例1、求下列函数的值域:
(1); (2); (3);
(4); (5); (6);
(7); (8); (9)
解:
(1)法一:公式法(略)
法二:(配方法),
∴的值域为.
【拓展】求函数,的值域.
解:(利用函数的单调性)函数在上单调增,
∴当时,原函数有最小值为;当时,原函数有最大值为.
∴函数,的值域为.
(2)求复合函数的值域:设(),则原函数可化为.
又∵,∴,故,
∴的值域为.
(3)(法一)反函数法:的反函数为,其定义域为,
∴原函数的值域为.
(法二)分离变量法:,
∵,∴,
∴函数的值域为.
(4)换元法(代数换元法):设,则,
∴原函数可化为,∴,
∴原函数值域为.
说明:总结型值域,变形:或
(5)三角换元法:∵,∴设,
则
∵,∴,∴,
∴,
∴原函数的值域为.
(6)数形结合法:,∴,
∴函数值域为.
(7)判别式法:∵恒成立,∴函数的定义域为.
由得: ①
①当即时,①即,∴
②当即时,∵时方程恒有实根,
∴,∴且,
∴原函数的值域为.
(8),
∵,∴,∴,当且仅当时,即时等号成立.∴,∴原函数的值域为.
(9)(法一)方程法(函数有界性):原函数可化为:,
∴(其中),
∴,∴,∴,∴,
∴原函数的值域为.
(法二)数形结合法:可看作求点与圆上的点的连线的斜率的范围,解略.
例2、若关于的方程有实数根,求实数的取值范围.(综合)
解:原方程可化为,
令,则,,又∵在区间上是减函数,
∴,即,
故实数的取值范围为:.
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