1、疯狂国际教育(内部) 函数的有关概念 1.函数的概念:设A、B是非空的数集,如果按照某个确定的对应关系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,x的取值范围A叫做函数的定义域;与x的值相对应的y值叫做函数值,函数值的集合{f(x)| x∈A }叫做函数的值域. 经典例题透析 类型一、函数概念 1.下列各组函数是否表示同一个函数? (1) (2) (3) (4) 思路点拨:对于根式、分式、绝对值式,要先化简再判
2、断,在化简时要注意等价变形,否则等号不成立. 解:(1),对应关系不同,因此是不同的函数; (2)的定义域不同,因此是不同的函数; (3)的定义域相同,对应关系相同,因此是相同的函数; (4)定义域相同,对应关系相同,自变量用不同字面表示,仍为同一函数. 注意: 1.定义域:能使函数式有意义的实数x的集合称为函数的定义域。 求函数的定义域时列不等式组的主要依据是: (1)分式的分母不等于零; (2)偶次方根的被开方数不小于零; (3)对数式的真数必须大于零; (4)指数、对数式的底必须大于零且不等于1. (5)如果函数是由一些
3、基本函数通过四则运算结合而成的.那么,它的定义域是使各部分都有意义的x的值组成的集合. (6)指数为零底不可以等于零, (7)实际问题中的函数的定义域还要保证实际问题有意义. 相同函数的判断方法:①表达式相同(与表示自变量和函数值的字母无关);②定义域一致 (两点必须同时具备) 2.求下列函数的定义域(用区间表示). (1); (2); (3). 思路点拨:由定义域概念可知定义域是使函数有意义的自变量的取值范围. 解:(1)的定义域为x2-2≠0, ; (2); (3). 总结升华:使解析式有意义的常见形式有
4、①分式分母不为零;②偶次根式中,被开方数非负.当函数解析式是由多个式子构成时,要使这多个式子对同一个自变量x有意义,必须取使得各式有意义的各个不等式的解集的交集,因此,要列不等式组求解. 2.值域 : (先考虑其定义域) 实际上求函数的值域是个比较复杂的问题,虽然给定了函数的定义域及其对应法则以后,值域就完全确定了,但求值域还是特别要注意讲究方法,常用的方法有: 观察法:通过对函数解析式的简单变形,利用熟知的基本函数的值域,或利用函数的图象的"最高点"和"最低点",观察求得函数的值域; 配方法:对二次函数型的解析式可先进行配方,在充分注意到自变量取值范围的情况下,利
5、用求二次函数的值域方法求函数的值域; 判别式法:将函数视为关于自变量的二次方程,利用判别式求函数值的范围,常用于一些"分式"函数等;此外,使用此方法要特别注意自变量的取值范围; 换元法:通过对函数的解析式进行适当换元,将复杂的函数化归为几个简单的函数,从而利用基本函数的取值范围来求函数的值域. 求函数的值域没有通用的方法和固定的模式,除了上述常用方法外,还有最值法、数形结合法等.总之,求函数的值域关键是重视对应法则的作用,还要特别注意定义域对值域的制约. 4. 求值域(用区间表示): (1)y=x2-2x+4;. 思路点拨:求函数的值域必须合理
6、利用旧知识,把现有问题进行转化. 解:(1)y=x2-2x+4=(x-1)2+3≥3,∴值域为[3,+∞); (2); (3); (4),∴函数的值域为(-∞,1)∪(1,+∞). 3. 函数图象知识归纳 (1)定义:在平面直角坐标系中,以函数 y=f(x) , (x∈A)中的x为横坐标,函数值y为纵坐标的点P(x,y)的集合C,叫做函数 y=f(x),(x ∈A)的图象.C上每一点的坐标(x,y)均满足函数关系y=f(x),反过来,以满足y=f(x)的每一组有序实数对x、y为坐标的点(x,y),均在C上 . (2) 画法 描点法: 图象
7、变换法 常用变换方法有三种 平移变换 伸缩变换 对称变换 4.区间的概念 (1)区间的分类:开区间、闭区间、半开半闭区间 (2)无穷区间 (3)区间的数轴表示. 5.映射 一般地,设A、B是两个非空的集合,如果按某一个确定的对应法则f,使对于集合A中的任意一个元素x,在集合B中都有唯一确定的元素y与之对应,那么就称对应f:AB为从集合A到集合B的一个映射。记作“f(对应关系):A(原象)B(象)” 对于映射f:A→B来说,则应满足: (1)集合A中的每一个元素,在集合B中都有象,并且象是唯一的; (2)集合A中不同的元素,在集合B中对应的象可以是同一个; (
8、3)不要求集合B中的每一个元素在集合A中都有原象。 5. 下列对应关系中,哪些是从A到B的映射,哪些不是?如果不是映射,如何修改可以使其成为映射? (1)A=R,B=R,对应法则f:取倒数; (2)A={平面内的三角形},B={平面内的圆},对应法则f:作三角形的外接圆; (3)A={平面内的圆},B={平面内的三角形},对应法则f:作圆的内接三角形. 思路点拨:根据定义分析是否满足“A中任意”和“B中唯一”. 解:(1)不是映射,集合A中的元素0在集合B中没有元素与之对应,不满足“A中任意”;若把A改为 A={x|x≠0}或者把对应法则
9、改为“加1”等就可成为映射; (2)是映射,集合A中的任意一个元素(三角形),在集合B中都有唯一的元素(该三角形的外接圆)与 之对应,这是因为不共线的三点可以确定一个圆; (3)不是映射,集合A中的任意一个元素(圆),在集合B中有无穷多个元素(该圆的内接三角形有无 数个)与之对应,不满足“B中唯一”的限制;若将对应法则改为:以该圆上某定点为顶点作正 三角形便可成为映射. 总结升华:将不是映射的对应改为映射可以从出发集A、终止集B和对应法则f三个角度入手. 6.分段函数 (1)在定义域的不同部分上有不同的解析表达式
10、的函数。 (2)各部分的自变量的取值情况. (3)分段函数的定义域是各段定义域的交集,值域是各段值域的并集. 9. 已知,求f(0),f[f(-1)]的值. 思路点拨:分段函数求值,必须注意自变量在不同范围内取值时的不同对应关系. 解:f(0)=2×02+1=1 f[f(-1)]=f[2×(-1)+3]=f(1)=2×12+1=3. 举一反三: 【变式1】已知,作出f(x)的图象,求f(1),f(-1),f(0),f{f[f(-1)+1]}的值. 解:由分段函数特点,作出f(x)图象如下: ∴如图,可得
11、f(1)=2;f(-1)=-1;f(0)=; f{f[f(-1)+1]}=f{f[-1+1]}=f{f(0)}=f()=+1. 补充:复合函数 如果y=f(u)(u∈M),u=g(x)(x∈A),则 y=f[g(x)]=F(x)(x∈A) 称为f、g的复合函数。 学习成果测评 基础达标 一、选择题 1.判断下列各组中的两个函数是同一函数的为( ) ⑴,; ⑵,; ⑶,; ⑷,; ⑸,. A.⑴、⑵ B.⑵、⑶ C.⑷ D.⑶、⑸ 2.函数y=的定义域是( ) A.-1≤x≤1 B.x≤-
12、1或x≥1 C.0≤x≤1 D.{-1,1} 3.函数的值域是( ) A.(-∞,)∪(,+∞) B.(-∞,)∪(,+∞) C.R D.(-∞,)∪(,+∞) 4.下列从集合A到集合B的对应中: ①A=R,B=(0,+∞),f:x→y=x2; ② ③ ④A=[-2,1],B=[2,5],f:x→y=x2+1; ⑤A=[-3,3],B=[1,3],f:x→y=|x| 其中,不是从集合A到集合B的映射的个数是( ) A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
13、 5.已知映射f:A→B,在f的作用下,下列说法中不正确的是( ) A. A中每个元素必有象,但B中元素不一定有原象 B. B中元素可以有两个原象 C. A中的任何元素有且只能有唯一的象 D. A与B必须是非空的数集 6.点(x,y)在映射f下的象是(2x-y,2x+y),求点(4,6)在f下的原象( ) A.(,1) B.(1,3) C.(2,6) D.(-1,-3) 7.已知集合P={x|0≤x≤4}, Q={y|0≤y≤2},下列各表达式中不表示从P到Q的映射的是( ) A.y= B.y=
14、 C.y=x D.y=x2 8.下列图象能够成为某个函数图象的是( ) 9.函数的图象与直线的公共点数目是( ) A. B. C.或 D.或 10.已知集合,且,使中元素和中的元素对应,则的值分别为( ) A. B. C. D. 11.已知,若,则的值是( ) A. B.或 C.,或 D. 12.为了得到函数的图象,可以把函数的图象适当平移,这个平移是( ) A.沿轴向右平移个单位 B.沿轴向右平移个单位 C.沿轴向左平移个单位 D.沿
15、轴向左平移个单位 1.设函数则实数的取值范围是_______________. 2.函数的定义域_______________. 3.函数f(x)=3x-5在区间上的值域是_________. 4.若二次函数的图象与x轴交于,且函数的最大值为,则这个二次函数的表达式是_______________. 5.函数的定义域是_____________________. 6.函数的最小值是_________________. 三、解答题 1.求函数的定义域. 2.求函数的值域. 3.根据下列条件,求函数的解析式: (1)已知f(
16、x)是一次函数,且f(f(x))=4x-1,求f(x); (2)已知f(x)是二次函数,且f(2)=-3,f(-2)=-7,f(0)=-3,求f(x); (3)已知f(x-3)=x2+2x+1,求f(x+3); (4)已知; (5)已知f(x)的定义域为R,且2f(x)+f(-x)=3x+1,求f(x). 答案与解析: 基础达标 一、选择题 1.C.(1)定义域不同;(2)定义域不同;(3)对应法则不同;(4)定义域相同,且对应法则相同; (5)定义域不同. 2.D.由题意1-x2≥0且x2-1≥0, -1≤x≤1且x≤-1或 x≥1,∴
17、x=±1,选D. 3.B.法一:由y=,∴x= ∴y≠, 应选B. 法二: 4.C.提示:①④⑤不是,均不满足“A中任意”的限制条件. 5.D.提示:映射可以是任何两个非空集合间的对应,而函数是要求非空数集之间. 6.A.设(4,6)在f下的原象是(x,y),则,解之得x=, y=1,应选A. 7.C.∵0≤x≤4, ∴0≤x≤=2,应选C. 8.C. 9.C.有可能是没有交点的,如果有交点,那么对于仅有一个函数值. 10.D.按照对应法则, 而,∴. 11.D.该分段函数的三段各自的值域为,而 ∴∴
18、 . 12.D.平移前的“”,平移后的“”,用“”代替了“”, 即,左移. 二、填空题 1.. 当,这是矛盾的;当. 2.. 提示:. 3.. 4.. 设,对称轴,当时,. 5.. . 6.. . 三、解答题1.解:∵,∴定义域为 2.解:∵ ∴,∴值域为 3.解:(1).提示:利用待定系数法; (2).提示:利用待定系数法; (3)f(x+3)=x2+14x+49.提示:利用换元法求解,设x-3=t,则x=t+3, 于是f(x-3)=x2+
19、2x+1变为f(t)=(t+3)2+2(t+3)+1=(t+4)2,故f(x+3)=[(x+3)+4]2;
(4)f(x)=x2+2.提示:整体代换,设;
(5).提示:利用方程,用-x替换2f(x)+f(-x)=3x+1中所有的x得到一个新的式子
2f(-x)+f(x)=-3x+1,于是有,联立得
二.函数的性质
1.函数的单调性(局部性质)
(1)a.增函数
设函数y=f(x)的定义域为I,如果对于定义域I内的某个区间D内的任意两个自变量x1,x2,当x1 20、D上是增函数.区间D称为y=f(x)的单调增区间.
b.减函数
如果对于区间D上的任意两个自变量的值x1,x2,当x1 21、
作差f(x1)-f(x2);
变形(通常是因式分解和配方);
定号(即判断差f(x1)-f(x2)的正负);
下结论(指出函数f(x)在给定的区间D上的单调性).
(B)图象法(从图象上看升降)
(C)复合函数的单调性
复合函数f[g(x)]的单调性与构成它的函数u=g(x),y=f(u)的单调性密切相关,其规律:“同增异减”
注意:函数的单调区间只能是其定义域的子区间 ,不能把单调性相同的区间和在一起写成其并集.
1.证明函数上的单调性.
证明:在(0,+∞)上任取x1、x2(x1≠x2), 令△x=x2- 22、x1>0
则
∵x1>0,x2>0,∴
∴上式<0,∴△y=f(x2)-f(x1)<0
∴上递减.
总结升华:
[1]证明函数单调性要求使用定义;
[2]如何比较两个量的大小?(作差)
[3]如何判断一个式子的符号?(对差适当变形)
举一反三:
【变式1】用定义证明函数上是减函数.
思路点拨:本题考查对单调性定义的理解,在现阶段,定义是证明单调性的唯一途径.
证明:设x1,x2是区间上的任意实数,且x1<x2,则
23、 ∵0<x1<x2≤1 ∴x1-x2<0,0<x1x2<1
∵0<x1x2<1
故,即f(x1)-f(x2)>0
∴x1<x2时有f(x1)>f(x2)
上是减函数.
总结升华:可以用同样的方法证明此函数在上是增函数;在今后的学习中经常会碰到这个函数,在此可以尝试利用函数的单调性大致给出函数的图象.
2. 判断下列函数的单调区间;
(1)y=x2-3|x|+2; (2)
解:(1)由图象对称性,画出草图
∴f(x)在上递减,在上递减,在上递增.
(2)
∴图象为
24、
∴f(x)在上递增.
3. 已知函数f(x)在(0,+∞)上是减函数,比较f(a2-a+1)与的大小.
解:
又f(x)在(0,+∞)上是减函数,则.
2.函数的奇偶性(整体性质)
(1)偶函数
一般地,对于函数f(x)的定义域内的任意一个x,都有f(-x)=f(x),那么f(x)就叫做偶函数.
(2).奇函数
一般地,对于函数f(x)的定义域内的任意一个x,都有f(-x)=—f(x),那么f(x)就叫做奇函数.
(3)具有奇偶性的函数的图象的特征
偶函数的图象关于y轴对称;奇函数的图象关于原点对称.
利用定义判断函数奇 25、偶性的步骤:
首先确定函数的定义域,并判断其是否关于原点对称;
确定f(-x)与f(x)的关系;
作出相应结论:若f(-x) = f(x) 或 f(-x)-f(x) = 0,则f(x)是偶函数;若f(-x) =-f(x) 或 f(-x)+f(x) = 0,则f(x)是奇函数.
注意:函数定义域关于原点对称是函数具有奇偶性的必要条件.首先看函数的定义域是否关于原点对称,若不对称则函数是非奇非偶函数.若对称,(1)再根据定义判定; (2)由 f(-x)±f(x)=0或f(x)/f(-x)=±1来判定; (3)或借助函数的图象判定 .
1.判断下列函数的奇偶性:
(1) 26、2)
(3)f(x)=x2-4|x|+3 (4)f(x)=|x+3|-|x-3| (5)
(6) (7)
思路点拨:根据函数的奇偶性的定义进行判断.
解:(1)∵f(x)的定义域为,不关于原点对称,因此f(x)为非奇非偶函数;
(2)∵x-1≥0,∴f(x)定义域不关于原点对称,∴f(x)为非奇非偶函数;
(3)对任意x∈R,都有-x∈R,且f(-x)=x2-4|x|+3=f(x),则f(x)=x2-4|x|+3为偶函数 ;
(4)∵x∈R,f(-x)=|-x+3|-|-x-3|=|x-3|-|x+3|=-f(x), 27、∴f(x)为奇函数;
(5)
,∴f(x)为奇函数;
(6)∵x∈R,f(x)=-x|x|+x ∴f(-x)=-(-x)|-x|+(-x)=x|x|-x=-f(x),∴f(x)为奇函数;
(7),∴f(x)为奇函数.
2. 设定义在[-3,3]上的偶函数f(x)在[0,3]上是单调递增,当f(a-1)<f(a)时,求a的取值范围.
解:∵f(a-1)<f(a) ∴f(|a-1|)<f(|a|)
而|a-1|,|a|∈[0,3]
.
3、函数的解析表达式
(1)函数的解析式是函数的一种表示方法, 28、要求两个变量之间的函数关系时,一是要求出它们之间的对应法则,二是要求出函数的定义域.
(2)求函数的解析式的主要方法有:
凑配法
待定系数法
换元法
消参法
1. 求函数的解析式
(1)若f(2x-1)=x2,求f(x);
(2)若f(x+1)=2x2+1,求f(x).
思路点拨:求函数的表达式可由两种途径.
解:(1)∵f(2x-1)=x2,∴令t=2x-1,则
;
(2)f(x+1)=2x2+1,由对应法则特征可得:f(x)=2(x-1)2+1
即:f(x)=2x2-4x+3.
举一反三:
【变式 29、1】(1) 已知f(x+1)=x2+4x+2,求f(x);
(2)已知:,求f[f(-1)].
解:(1)(法1)f(x+1)=x2+4x+2=(x+1)2+2(x+1)-1
∴f(x)=x2+2x-1;
(法2)令x+1=t,∴x=t-1,∴f(t)=(t-1)2+4(t-1)+2=t2+2t-1
∴f(x)=x2+2x-1;
(法3)设f(x)=ax2+bx+c则
f(x+1)=a(x+1)2+b(x+1)+c
∴a(x+1)2+b(x+1)+c=x2+4x+2
30、 ;
(2)∵-1<0,∴f(-1)=2·(-1)+6=4f[f(-1)]=f(4)=16.
4.函数最大(小)值
利用二次函数的性质(配方法)求函数的最大(小)值
利用图象求函数的最大(小)值
利用函数单调性的判断函数的最大(小)值:如果函数y=f(x)在区间[a,b]上单调递增,在区间[b,c]上单调递减则函数y=f(x)在x=b处有最大值f(b);如果函数y=f(x)在区间[a,b]上单调递减,在区间[b,c]上单调递增则函数y=f(x)在x=b处有最小值f(b);
第二章 基本初等函数
一、指数函数
(一)指数与指数幂的运算
31、1.根式的概念:一般地,如果,那么叫做的次方根,其中>1,且∈*.
负数没有偶次方根;0的任何次方根都是0,记作。
当是奇数时,,当是偶数时,
2.分数指数幂
正数的分数指数幂的意义,规定:
,
0的正分数指数幂等于0,0的负分数指数幂没有意义
3.实数指数幂的运算性质
(1) (2) (3)
(二)指数函数及其性质
1、指数函数的概念:一般地,函数叫做指数函数,其中x是自变量,函数的定义域为R.
注意:指数函数的底数的取值范围,底数不能是负数、零和1.
2、a.指数函数概念
一般地,函数叫做指数函数,其中是自变量,函数的定义
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