步步高大一轮复习讲义2.2函数的定义域值域及函数的解析式
- 格式:doc
- 大小:434.88 KB
- 文档页数:11
§2.2 函数的定义域、值域及函数的解析式1.函数的定义域(1)函数的定义域是指________________________________________________________. (2)求定义域的步骤①写出使函数式有意义的不等式(组); ②解不等式组;③写出函数定义域.(注意用区间或集合的形式写出) (3)常见基本初等函数的定义域 ①分式函数中分母不等于零.②偶次根式函数、被开方式大于或等于0. ③一次函数、二次函数的定义域为________.④y =a x (a >0且a ≠1),y =sin x ,y =cos x ,定义域均为________.⑤y =tan x 的定义域为_______________________________________________________. ⑥函数f (x )=x 0的定义域为___________________________________________________. 2.函数的值域(1)在函数y =f (x )中,与自变量x 的值相对应的y 的值叫____________,________________叫函数的值域. (2)基本初等函数的值域①y =kx +b (k ≠0)的值域是______.②y =ax 2+bx +c (a ≠0)的值域:当a >0时,值域为____________;当a <0时,值域为____________.③y =kx (k ≠0)的值域是________________.④y =a x (a >0且a ≠1)的值域是__________. ⑤y =log a x (a >0且a ≠1)的值域是______. ⑥y =sin x ,y =cos x 的值域是________. ⑦y =tan x 的值域是______. 3.函数解析式的求法(1)换元法:若已知f (g (x ))的表达式,求f (x )的解析式,通常是令g (x )=t ,从中解出x =φ(t ),再将g (x )、x 代入已知解析式求得f (t )的解析式,即得函数f (x )的解析式,这种方法叫做换元法,需注意新设变量“t ”的范围.(2)待定系数法:若已知函数类型,可设出所求函数的解析式,然后利用已知条件列方程(组),再求系数.(3)消去法:若所给解析式中含有f (x )、f ⎝⎛⎭⎫1x 或f (x )、f (-x )等形式,可构造另一个方程,通过解方程组得到f (x ).(4)配凑法或赋值法:依据题目特征,能够由一般到特殊或由特殊到一般寻求普遍规律,求出解析式. [难点正本 疑点清源]1.函数的定义域是研究函数问题的先决条件,它会直接影响函数的性质,所以要树立定义域优先的意识.2.(1)如果函数f (x )的定义域为A ,则f (g (x ))的定义域是使函数g (x )∈A 的x 的取值范围.(2)如果f (g (x ))的定义域为A ,则函数f (x )的定义域是函数g (x )的值域. (3)f [g (x )]与f [h (x )]联系的纽带是g (x )与h (x )的值域相同.1.(课本改编题)函数y =x +1+12-x的定义域为___________________________________. 2.(2011·安徽)函数y =16-x -x 2的定义域是________.3.(课本改编题)函数f (x )=log 2(3x +1)的值域为_____________________________________.4.(课本改编题)已知f ⎝⎛⎭⎫1x =1+x 21-x 2,则f (x )=__________.5.函数f (x )=lg 1-x 2的定义域为( )A .[0,1]B .(-1,1)C .[-1,1]D .(-∞,-1)∪(1,+∞)题型一 求函数的定义域例1 (1)函数f (x )=3x 21-x +lg(3x +1)的定义域为__________.(2)函数y =ln (x +1)-x 2-3x +4的定义域为__________.探究提高 (1)求函数的定义域,其实质就是以函数解析式所含运算有意义为准则,列出不等式或不等式组,然后求出它们的解集,其准则一般是: ①分式中,分母不为零; ②偶次根式,被开方数非负; ③对于y =x 0,要求x ≠0;④对数式中,真数大于0,底数大于0且不等于1; ⑤由实际问题确定的函数,其定义域要受实际问题的约束. (2)抽象函数的定义域要看清内、外层函数之间的关系.(1)(2011·江西)若f (x )f (x )的定义域为( )A.⎝⎛⎭⎫-12,0 B.⎝⎛⎦⎤-12,0 C.⎝⎛⎭⎫-12,+∞D .(0,+∞)(2)若函数f (x )=x -4mx 2+4mx +3的定义域为R ,则实数m 的取值范围是__________.题型二 抽象函数的定义域例2 若函数f (2x )的定义域是[-1,1],求f (log 2x )的定义域.探究提高 已知f (x )的定义域是[a ,b ],求f [g (x )]的定义域,是指满足a ≤g (x )≤b 的x 的取值范围,而已知f [g (x )]的定义域是[a ,b ],指的是x ∈[a ,b ].已知f (x )的定义域是[0,4],求:(1)f (x 2)的定义域;(2)f (x +1)+f (x -1)的定义域. 题型三 求函数的值域 例3 求下列函数的值域:(1)y =x 2+2x (x ∈[0,3]);(2)y =x -3x +1;(3)y =x -1-2x ;(4)y =log 3x +log x 3-1.探究提高 (1)当所给函数是分式的形式,且分子、分母是同次的,可考虑用分离常数法;(2)若与二次函数有关,可用配方法;(3)若函数解析式中含有根式,可考虑用换元法或单调性法;(4)当函数解析式结构与基本不等式有关,可考虑用基本不等式求解;(5)分段函数宜分段求解;(6)当函数的图像易画出时,还可借助于图像求解.求下列函数的值域: (1)y =x 2-xx 2-x +1; (2)y =2x -1-13-4x .题型四 求函数的解析式例4 (1)已知f ⎝⎛⎭⎫x +1x =x 2+1x 2,求f (x )的解析式; (2)已知f ⎝⎛⎭⎫2x +1=lg x ,求f (x )的解析式;(3)已知f (x )是一次函数,且满足3f (x +1)-2f (x -1)=2x +17,求f (x )的解析式;(4)已知f (x )满足2f (x )+f ⎝⎛⎭⎫1x =3x ,求f (x )的解析式. 探究提高 函数解析式的求法(1)凑配法:由已知条件f (g (x ))=F (x ),可将F (x )改写成关于g (x )的表达式,然后以x 替代g (x ),便得f (x )的解析式;(2)待定系数法:若已知函数的类型(如一次函数、二次函数),可用待定系数法; (3)换元法:已知复合函数f (g (x ))的解析式,可用换元法,此时要注意新元的取值范围;(4)方程思想:已知关于f (x )与f ⎝⎛⎫1x 或f (-x )的表达式,可根据已知条件再构造出另外一个等式组成方程组,通过解方程组求出f (x ).给出下列两个条件:(1)f(x+1)=x+2x;(2)f(x)为二次函数且f(0)=3,f(x+2)-f(x)=4x+2.试分别求出f(x)的解析式.1.函数问题首先要考虑定义域试题:(12分)已知f(x)=2+log3x,x∈[1,9],试求函数y=[f(x)]2+f(x2)的值域.学生解答展示审题视角(1)f(x)的定义域;(2)y=[f(x)]2+f(x2)的定义域与f(x)的定义域不同;(3)如何求y=[f(x)]2+f(x2)的定义域.规范解答解∵f(x)=2+log3x的定义域为[1,9],要使[f(x)]2+f(x2)有意义,必有1≤x≤9且1≤x2≤9,∴1≤x≤3,[3分] ∴y=[f(x)]2+f(x2)的定义域为[1,3].[4分] 又y=(2+log3x)2+2+log3x2=(log3x+3)2-3. [6分] ∵x∈[1,3],∴log3x∈[0,1],[8分] ∴y max=(1+3)2-3=13,y min=(0+3)2-3=6. [10分] ∴函数y=[f(x)]2+f(x2)的值域为[6,13].[12分] 批阅笔记(1)本题考查了函数的定义域、值域的概念及求法,是函数的重点知识.(2)本题易错原因是忽略对定义域的研究,致使函数y=[f(x)]2+f(x2)的讨论范围扩大.(3)解答有关函数的问题要规范,研究函数问题,首先研究其定义域,这是解答的规范,也是思维的规范.方法与技巧1.函数的定义域是函数的灵魂,它决定了函数的值域,并且它是研究函数性质的基础.因此,我们一定要树立函数定义域优先意识.求函数的定义域关键在于列全限制条件和准确求解方程或不等式(组);对于含有字母参数的函数定义域,应注意对参数取值的讨论;对于实际问题的定义域一定要使实际问题有意义.2.函数值域的几何意义是对应函数图像上点的纵坐标的变化范围.利用函数几何意义,数形结合可求某些函数的值域.3.函数的值域与最值有密切关系,某些连续函数可借助函数的最值求值域,利用配方法、判别式法、基本不等式求值域时,一定注意等号是否成立,必要时注明“=”成立的条件.失误与防范1.求函数的值域,不但要重视对应关系的作用,而且还要特别注意定义域对值域的制约作用.函数的值域常常化归为求函数的最值问题,要重视函数单调性在确定函数最值过程中的作用.特别要重视实际问题的最值的求法.2.对于定义域、值域的应用问题,首先要用“定义域优先”的原则,同时结合不等式的性质.课时规范训练(时间:60分钟) A 组 专项基础训练题组一、选择题1.函数y =13x -2+lg(2x -1)的定义域是( )A.⎣⎡⎭⎫23,+∞B.⎝⎛⎭⎫12,+∞C.⎝⎛⎭⎫23,+∞D.⎝⎛⎭⎫12,23 2.已知函数f (x )=lg(x +3)的定义域为M ,g (x )=12-x的定义域为N ,则M ∩N 等于( ) A .{x |x >-3}B .{x |-3<x <2}C .{x |x <2}D .{x |-3<x ≤2}3.已知f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1-x 1+x =1-x 21+x 2,则f (x )的解析式为( )A.x 1+x 2 B .-2x 1+x 2C.2x 1+x 2 D .-x 1+x 24.已知a 为实数,则下列函数中,定义域和值域都有可能是R 的是 ( )A .f (x )=x 2+aB .f (x )=ax 2+1C .f (x )=ax 2+x +1D .f (x )=x 2+ax +1二、填空题5.函数y =log 2(4-x )的定义域是__________.6.若函数y =f (x )的值域是⎣⎡⎦⎤12,3,则函数F (x )=f (x )+1f (x )的值域是________. 7.(2011·上海)设g (x )是定义在R 上,以1为周期的函数,若函数f (x )=x +g (x )在[0,1]上的值域为[-2,5],则f (x )在[0,3]上的值域为________. 三、解答题8.已知f (x )是二次函数,若f (0)=0,且f (x +1)=f (x )+x +1. (1)求函数f (x )的解析式; (2)求函数y =f (x 2-2)的值域.B 组 专项能力提升题组一、选择题 1.设f (x )=lg2+x 2-x,则f ⎝⎛⎭⎫x 2+f ⎝⎛⎭⎫2x 的定义域为( )A .(-4,0)∪(0,4)B .(-4,-1)∪(1,4)C .(-2,-1)∪(1,2)D .(-4,-2)∪(2,4)2.设f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 2,|x |≥1,x ,|x |<1,g (x )是二次函数,若f (g (x ))的值域是[0,+∞),则g (x )的值域是( )A .(-∞,-1]∪[1,+∞)B .(-∞,-1]∪[0,+∞)C .[0,+∞)D .[1,+∞)3.对任意两实数a 、b ,定义运算“*”如下:a *b =⎩⎪⎨⎪⎧a (a ≤b )b (a >b ),则函数f (x )=12log (3x -2)*log 2x的值域为 ( )A .(-∞,0]B.⎣⎡⎦⎤log 223,0 C.⎣⎡⎭⎫log 223,+∞D .R二、填空题4.已知函数y =f (x )的定义域是[0,2],那么g (x )=f (x 2)1+lg (x +1)的定义域是__________________.5.已知函数y =1-x +x +3的最大值为M ,最小值为m ,则mM的值为________.6.设x ≥2,则函数y =(x +5)(x +2)x +1的最小值是________.三、解答题7.若函数f (x )=12x 2-x +a 的定义域和值域均为[1,b ](b >1),求a 、b 的值.8.已知函数f (x )=x 2-4ax +2a +6 (a ∈R ). (1)若函数的值域为[0,+∞),求a 的值;(2)若函数的值域为非负数,求函数g (a )=2-a |a +3|的值域.答案要点梳理1.(1)使函数有意义的自变量的取值范围 (3)③R ④R ⑤⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |x ∈R 且x ≠k π+π2,k ∈Z⑥{x |x ∈R 且x ≠0}2.(1)函数值 函数值的集合 (2)①R ②⎣⎡⎭⎫4ac -b 24a ,+∞ ⎝⎛⎦⎤-∞,4ac -b 24a ③{y |y ∈R 且y ≠0} ④(0,+∞) ⑤R ⑥[-1,1] ⑦R 基础自测1.[-1,2)∪(2,+∞) 2.{x |-3<x <2}3.(0,+∞) 4.x 2+1x 2-1 (x ≠0) 5.B题型分类·深度剖析例1 (1)⎝⎛⎭⎫-13,1 变式训练1 (1)A (2)⎣⎡⎦⎤0,34 例2 解 ∵f (2x )的定义域是[-1,1],∴12≤2x ≤2,即y =f (x )的定义域是⎣⎡⎦⎤12,2,由12≤log 2x ≤2⇒2≤x ≤4. ∴f (log 2x )的定义域是[2,4].变式训练2 解 ∵f (x )的定义域为[0,4], (1)有0≤x 2≤4,∴-2≤x ≤2. 故f (x 2)的定义域为[-2,2].(2)有⎩⎪⎨⎪⎧0≤x +1≤4,0≤x -1≤4,∴1≤x ≤3.故f (x +1)+f (x -1)的定义域为[1,3]. 例3 解 (1)(配方法) y =x 2+2x =(x +1)2-1,y =(x +1)2-1在[0,3]上为增函数,∴0≤y ≤15,即函数y =x 2+2x (x ∈[0,3])的值域为[0,15]. (2)(分离常数法) y =x -3x +1=x +1-4x +1=1-4x +1. 因为4x +1≠0,所以1-4x +1≠1,即函数的值域是{y |y ∈R ,y ≠1}. (3)方法一 (换元法)令1-2x =t ,则t ≥0且x =1-t 22,于是y =1-t 22-t =-12(t +1)2+1,由于t ≥0,所以y ≤12,故函数的值域是⎩⎨⎧⎭⎬⎫y |y ≤12.方法二 (单调性法)容易判断函数y =f (x )为增函数,而其定义域应满足1-2x ≥0,即x ≤12,所以y ≤f ⎝⎛⎭⎫12=12,即函数的值域是⎩⎨⎧⎭⎬⎫y |y ≤12.(4)(基本不等式法)函数定义域为{x |x ∈R ,x >0,且x ≠1}. 当x >1时,log 3x >0, 于是y =log 3x +1log 3x -1≥2log 3x ·1log 3x -1=1;当0<x <1时,log 3x <0,于是y =log 3x +1log 3x-1=-⎣⎡⎦⎤(-log 3x )+⎝⎛⎭⎫1-log 3x -1≤-2-1=-3.故函数的值域是(-∞,-3]∪[1,+∞).变式训练3 解 (1)∵y =1-1x 2-x +1,又x 2-x +1=⎝⎛⎭⎫x -122+34≥34, ∴0<1x 2-x +1≤43,∴-13≤y <1.∴函数的值域为⎣⎡⎭⎫-13,1. (2)设13-4x =t ,则t ≥0,x =13-t 24,于是f (x )=g (t )=2·13-t 24-1-t=-12t 2-t +112=-12(t +1)2+6,显然函数g (t )在[0,+∞)上是单调递减函数,所以g (t )≤g (0)=112,因此原函数的值域是⎝⎛⎦⎤-∞,112. 例4 解 (1)令x +1x=t ,则t 2=x 2+1x2+2≥4.∴t ≥2或t ≤-2且x 2+1x 2=t 2-2,∴f (t )=t 2-2,即f (x )=x 2-2 (x ≥2或x ≤-2).(2)令2x+1=t ,由于x >0,∴t >1且x =2t -1,∴f (t )=lg 2t -1,即f (x )=lg 2x -1 (x >1).(3)设f (x )=kx +b ,∴3f (x +1)-2f (x -1)=3[k (x +1)+b ]-2[k (x -1)+b ]=kx +5k +b =2x +17. ∴⎩⎪⎨⎪⎧ k =25k +b =17,即⎩⎪⎨⎪⎧k =2b =7.∴f (x )=2x +7. (4)∵2f (x )+f ⎝⎛⎭⎫1x =3x ,∴2f ⎝⎛⎭⎫1x +f (x )=3x. ∴f (x )=2x -1x(x ≠0).变式训练4 解 (1)令t =x +1, ∴t ≥1,x =(t -1)2.则f (t )=(t -1)2+2(t -1)=t 2-1, ∴f (x )=x 2-1 (x ≥1).(2)设f (x )=ax 2+bx +c ,又f (0)=c =3. ∴f (x )=ax 2+bx +3,∴f (x +2)-f (x )=a (x +2)2+b (x +2)+3-(ax 2+bx +3)=4ax +4a +2b =4x +2. ∴⎩⎪⎨⎪⎧ 4a =44a +2b =2,∴⎩⎪⎨⎪⎧a =1b =-1, ∴f (x )=x 2-x +3. 课时规范训练 A 组1.C 2.B 3.C 4.C5.(-∞,3] 6.⎣⎡⎦⎤2,103 7.[-2,7]8.解 (1)设f (x )=ax 2+bx +c (a ≠0),又f (0)=0,∴c =0,即f (x )=ax 2+bx . 又f (x +1)=f (x )+x +1.∴a (x +1)2+b (x +1)=ax 2+bx +x +1. ∴(2a +b )x +a +b =(b +1)x +1,∴⎩⎪⎨⎪⎧2a +b =b +1a +b =1,解得⎩⎨⎧a =12b =12.∴f (x )=12x 2+12x .(2)由(1)知y =f (x 2-2)=12(x 2-2)2+12(x 2-2) =12(x 4-3x 2+2)=12⎝⎛⎭⎫x 2-322-18, 当x 2=32时,y 取最小值-18. ∴函数y =f (x 2-2)的值域为⎣⎡⎭⎫-18,+∞. B 组1.B 2.C 3.A 4.(-1,-910)∪(-910,2] 5.22 6.2837.解 ∵f (x )=12(x -1)2+a -12. ∴其对称轴为x =1,即[1,b ]为f (x )的单调递增区间.∴f (x )min =f (1)=a -12=1① f (x )max =f (b )=12b 2-b +a =b ② 又b >1,由①②解得⎩⎪⎨⎪⎧a =32,b =3. ∴a 、b 的值分别为32、3. 8.解 (1)∵函数的值域为[0,+∞),∴Δ=16a 2-4(2a +6)=0,∴2a 2-a -3=0,∴a =-1或a =32. (2)∵对一切x ∈R 函数值均为非负,∴Δ=16a 2-4(2a +6)=8(2a 2-a -3)≤0.∴-1≤a ≤32.∴a +3>0, ∴g (a )=2-a |a +3|=-a 2-3a +2=-⎝⎛⎭⎫a +322+174 ⎝⎛⎭⎫a ∈⎣⎡⎦⎤-1,32. ∵二次函数g (a )在⎣⎡⎦⎤-1,32上单调递减, ∴g ⎝⎛⎭⎫32≤g (a )≤g (-1), 即-194≤g (a )≤4.∴g (a )的值域为⎣⎡⎦⎤-194,4.。