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第2讲 函数的定义域和值域1．常见函数定义域的求法 (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R ．(4)y ＝a x (a >0且a ≠1)，y ＝sin x ，y ＝cos x ，定义域均为R ．(5)y ＝tan x 的定义域为{x |x ≠k π＋π2，k ∈Z }．2．基本初等函数的值域(1)y ＝kx ＋b (k ≠0)的值域是R ． (2)y ＝ax 2＋bx ＋c (a ≠0)的值域是：当a ＞0时，值域为⎩⎨⎧⎭⎬⎫y |y ≥4ac －b 24a ； 当a ＜0时，值域为⎩⎨⎧⎭⎬⎫y |y ≤4ac －b 24a ． (3)y ＝kx(k ≠0)的值域是{y |y ≠0}．(4)y ＝a x (a ＞0且a ≠1)的值域是{y |y ＞0}． (5)y ＝log a x (a ＞0且a ≠1)的值域是R ． (6)y ＝sin x ，y ＝cos x 的值域是[－1，1]． (7)y ＝tan x 的值域是R ． [做一做] 1．(2015·浙江杭州模拟)函数y ＝16－4x 的值域是( ) A ．[0，＋∞)B ．[0，4]C ．[0，4)D ．(0，4) 解析：选C.∵4x ＞0，∴0≤16－4x ＜16，∴0≤y ＜4.2．函数y ＝x ＋1＋12－x的定义域为________．答案：[－1，2)∪(2，＋∞)1．求函数定义域应注意的四点(1)如果没有特别说明，函数的定义域就是能使解析式有意义的所有实数x 的集合． (2)不要对解析式进行化简变形，以免定义域发生变化．(3)当一个函数由两个或两个以上代数式的和、差、积、商的形式构成时，定义域是使得各式子都有意义的公共部分的集合．(4)定义域是一个集合，要用集合或区间表示，若用区间表示数集，不能用“或”连接，而应该用并集符号“∪”连接． 2．求函数值域的六种基本方法(1)观察法：一些简单函数，通过观察法求值域． (2)配方法：“二次函数类”用配方法求值域．(3)换元法：形如y ＝ax ＋b ±cx ＋d (a ，b ，c ，d 均为常数，且a ≠0)的函数常用换元法求值域，形如y ＝ax ＋a －bx 2的函数用三角函数代换求值域．(4)分离常数法：形如y ＝cx ＋dax ＋b(a ≠0)的函数可用此法求值域．(5)单调性法：函数单调性的变化是求最值和值域的依据，根据函数的单调区间判断其增减性进而求最值和值域．(6)数形结合法：利用函数所表示的几何意义，借助于图象的直观性来求函数的值域．[做一做]3．函数y ＝1log 2（x －2）的定义域是( )A ．(－∞，2)B ．(2，＋∞)C ．(2，3)∪(3，＋∞)D ．(2，4)∪(4，＋∞) 答案：C4．若x －4有意义，则函数y ＝x 2－6x ＋7的值域是________．解析：∵x －4有意义，∴x －4≥0，即x ≥4.又∵y ＝x 2－6x ＋7＝(x －3)2－2，∴y min ＝(4－3)2－2＝1－2＝－1.∴其值域为[－1，＋∞)． 答案：[－1，＋∞)考点一__求函数的定义域(高频考点)____________函数的定义域是高考的重点内容，考查时多以选择题和填空题形式出现，一般难度较小，高考对定义域的考查主要有以下四个命题角度： (1)求分式型函数的定义域； (2)求无理型函数的定义域； (3)求对数型函数的定义域； (4)求抽象函数的定义域．(1)(2015·广东惠州第二次调研)函数f (x )＝log 2(3x －1)的定义域为( ) A ．[1，＋∞) B ．(1，＋∞)C ．[0，＋∞) D ．(0，＋∞)(2)函数f (x )＝1－|x －1|x －1的定义域为____________．(3)(2015·山东莱芜模拟)已知函数f (x )的定义域为[3，6]，则函数y ＝f （2x ）log 12（2－x ）的定义域为( )A.⎣⎡⎭⎫32，＋∞B.⎣⎡⎭⎫32，2C.⎝⎛⎭⎫32，＋∞D.⎣⎡⎭⎫12，2 [解析] (1)要使函数有意义，必须满足3x －1>0，解得x >0，故选D. (2)由⎩⎨⎧1－|x －1|≥0x ≠1⇒⎩⎨⎧0≤x ≤2x ≠1⇒0≤x <1或1<x ≤2.(3)要使函数y ＝f （2x ）log 12（2－x ）有意义，需满足⎩⎪⎨⎪⎧3≤2x ≤6log 12（2－x ）>0⇒⎩⎪⎨⎪⎧32≤x ≤30<2－x <1⇒32≤x <2.故选B.[答案] (1)D (2)[0，1)∪(1，2] (3)B本例(2)变为函数f (x )＝1－|x －1|a x －1(a >0且a ≠1)，结果如何？解：由⎩⎪⎨⎪⎧1－|x －1|≥0a x －1≠0⇒⎩⎨⎧0≤x ≤2x ≠0⇒0<x ≤2，故所求函数的定义域为(0，2]．[规律方法] 简单函数定义域的类型及求法：(1)已知函数的解析式，则构造使解析式有意义的不等式(组)求解．(2)对实际问题：由实际意义及使解析式有意义构成的不等式(组)求解．(3)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 ]．1.(1)(2013·高考山东卷)函数f (x )＝1－2x ＋1x ＋3的定义域为( ) A ．(－3，0] B ．(－3，1] C ．(－∞，－3)∪(－3，0] D ．(－∞，－3)∪(－3，1](2)函数y ＝lg （2－x ）12＋x －x 2＋(x －1)0的定义域是__________． (3)(2015·广东佛山模拟)已知f (x 2－1)的定义域为[0，3]，则函数y ＝f (x )的定义域为__________．解析：(1)由题意知⎩⎪⎨⎪⎧1－2x≥0，x ＋3>0，解得－3<x ≤0，所以函数f (x )的定义域为(－3，0]，故选A.(2)由⎩⎪⎨⎪⎧2－x >0，12＋x －x 2>0x －1≠0，得⎩⎪⎨⎪⎧x <2，－3<x <4，x ≠1，所以－3<x <2且x ≠1，故所求函数的定义域为{x |－3<x <2且x ≠1}．(3)∵0≤x ≤3，∴0≤x 2≤9， ∴－1≤x 2－1≤8，∴函数y ＝f (x )的定义域是[－1，8]．答案：(1)A (2){x |－3<x <2且x ≠1} (3)[－1，8] 考点二__求函数的值域________________________求下列函数的值域．(1)y ＝x 2＋2x (x ∈[0，3])；(2)y ＝1－x 21＋x 2；(3)y ＝x ＋4x (x ＜0)；(4)f (x )＝x －1－2x . [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)y ＝1－x 21＋x 2＝21＋x 2－1，∵1＋x 2≥1，∴0＜21＋x 2≤2.∴－1＜21＋x2－1≤1.即y ∈(－1，1]．∴函数的值域为(－1，1]． (3)∵x ＜0，∴x ＋4x＝－⎝⎛⎭⎫－x －4x ≤－4，当且仅当x ＝－2时等号成立， ∴y ∈(－∞，－4]．∴函数的值域为(－∞，－4]． (4)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⎝⎛⎦⎤－∞，12. 法二：(单调性法)f (x )的定义域为⎝⎛⎦⎤－∞，12，容易判断f (x )为增函数，所以f (x )≤f ⎝⎛⎭⎫12＝12，即函数的值域是⎝⎛⎦⎤－∞，12. [规律方法] 求函数值域，应根据解析式的结构特点，选择适当的方法，而常用的方法有：(1)观察法；(2)配方法；(3)换元法；(4)分离常数法；(5)单调性法；(6)数形结合法．在求函数值域时，除了上述常用的方法外，还有很多方法，应注意选择最优的解法．总之，求函数值域的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．2.求下列函数的值域：(1)y ＝x －3x ＋1； (2)y ＝x 2－x x 2－x ＋1； (3)y ＝log 3x ＋log x 3－1(x ＞1)．解：(1)法一：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}．法二：由y ＝x －3x ＋1，得yx ＋y ＝x －3.解得x ＝y ＋31－y ，所以y ≠1，即函数的值域是{y |y ∈R ，y ≠1}．(2)y ＝x 2－x ＋1－1x 2－x ＋1＝1－1x 2－x ＋1，∵x 2－x ＋1＝⎝⎛⎭⎫x －122＋34≥34，∴0＜1x 2－x ＋1≤43，∴－13≤y ＜1，即函数的值域为⎣⎡⎭⎫－13，1. (3)y ＝log 3x ＋1log 3x －1，令log 3x ＝t ，则y ＝t ＋1t －1(t ≠0)，x ＞1，t ＞0，y ≥2t ·1t －1＝1，当且仅当t ＝1t即log 3x ＝1，x ＝3时，等号成立，故函数的值域是[1，＋∞)．考点三__与函数定义域、值域有关的参数问题__若函数y ＝mx －1mx 2＋4mx ＋3的定义域为R ，则实数m 的取值范围是( )A ．(0，34]B ．(0，34)C ．[0，34]D ．[0，34)[解析] 要使函数的定义域为R ，则mx 2＋4mx ＋3≠0恒成立．①当m ＝0时，得到不等式3≠0，恒成立；②当m ≠0时，要使不等式恒成立，须⎩⎪⎨⎪⎧m >0，Δ＝（4m ）2－4×m ×3<0，即⎩⎨⎧m >0m （4m －3）<0或⎩⎪⎨⎪⎧m <0，Δ<0，即⎩⎪⎨⎪⎧m <0，m （4m －3）<0.解得0<m <34.由①②得0≤m <34.故选D.[答案] D[规律方法] 求解定义域为R 或值域为R 的函数问题时，都是依据题意对问题进行转化，转化为不等式恒成立问题进行解决，而解决不等式恒成立问题，一是利用判别式法，二是利用分离参数法，有时还可利用数形结合法．3.已知函数f (x )＝4|x |＋2－1的定义域是[a ，b ](a ，b ∈Z )，值域是[0，1]，则满足条件的整数数对(a ，b )共有________个．解析：由0≤4|x |＋2－1≤1，即1≤4|x |＋2≤2，得0≤|x |≤2，满足整数数对的有(－2，0)，(－2，1)，(－2，2)，(0，2)，(－1，2)，共5个．答案：5,[学生用书P 18])考题溯源——求函数的定义域(2014·高考山东卷)函数f (x )＝1（log 2x ）2－1的定义域为( )A.⎝⎛⎭⎫0，12 B ．(2，＋∞)C.⎝⎛⎭⎫0，12∪(2，＋∞) D.⎝⎛⎦⎤0，12∪[2，＋∞) [解析] 由题意知⎩⎪⎨⎪⎧x >0，（log 2x ）2>1，解得x >2或0<x <12.故选C.[答案] C[考题溯源] 本题源于教材人教A 必修1P 73，练习第2题，“求下列函数的定义域．(2)y ＝1log 2x ，(4)y ＝log 3x ”．1.函数f (x )＝ln （x ＋1）－x 2－3x ＋4的定义域为__________．解析：要使函数有意义，必须且只需⎩⎪⎨⎪⎧x ＋1>0－x 2－3x ＋4>0，即⎩⎪⎨⎪⎧x >－1（x ＋4）（x －1）<0，解不等式组得－1<x <1.因此函数f (x )的定义域为(－1，1)．答案：(－1，1)2．若函数f (x )＝ 2x 2＋2ax －a －1的定义域为R ，则a 的取值范围为________．解析：函数f (x )的定义域为R ，所以2x 2＋2ax －a －1≥0对x ∈R 恒成立，即2x 2＋2ax －a ≥1，x 2＋2ax －a ≥0恒成立，因此有Δ＝(2a )2＋4a ≤0，解得－1≤a ≤0. 答案：[－1，0]1．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解析：选C.当a ＝0时，f (x )＝ax 2＋x ＋1＝x ＋1为一次函数，其定义域和值域都是R . 2．函数f (x )＝10＋9x －x 2lg （x －1）的定义域为( )A ．[1，10]B ．[1，2)∪(2，10]C ．(1，10]D ．(1，2)∪(2，10] 解析：选D.要使函数有意义，则x 需满足⎩⎪⎨⎪⎧10＋9x －x 2≥0，x －1>0，lg （x －1）≠0，即⎩⎪⎨⎪⎧（x ＋1）（x －10）≤0，①x >1，x ≠2，解①得－1≤x ≤10.所以不等式组的解集为(1，2)∪(2，10]．故选D. 3．函数y ＝2－－x 2＋4x 的值域是( )A ．[－2，2]B ．[1，2]C ．[0，2]D ．[－2，2] 解析：选C.－x 2＋4x ＝－(x －2)2＋4≤4，0≤－x 2＋4x ≤2，－2≤－－x 2＋4x ≤0，0≤2－－x 2＋4x ≤2，所以0≤y ≤2.4．若函数y ＝f (x )的定义域是[0，2 016]，则函数g (x )＝f （x ＋1）x －1的定义域是( )A ．[－1，2015]B ．[－1，1)∪(1，2015]C ．[0，2016]D ．[－1，1)∪(1，2016] 解析：选B.令t ＝x ＋1，则由已知函数y ＝f (x )的定义域为[0，2 016]可知f (t )中0≤t ≤2 016，故要使函数f (x ＋1)有意义，则0≤x ＋1≤2 016，解得－1≤x ≤2 015，故函数f (x ＋1)的定义域为[－1，2 015]．所以函数g (x )有意义的条件是⎩⎪⎨⎪⎧－1≤x ≤2 015，x －1≠0解得－1≤x <1或1<x ≤2015.故函数g (x )的定义域为[－1，1)∪(1，2 015]．5．设函数g (x )＝x 2－2(x ∈R )，f (x )＝⎩⎪⎨⎪⎧g （x ）＋x ＋4，x <g （x ），g （x ）－x ，x ≥g （x ）.，则f (x )的值域是( )A ．[－94，0]∪(1，＋∞)B ．[0，＋∞)C ．[－94，＋∞)D ．[－94，0]∪(2，＋∞)解析：选D.令x <g (x )，即x 2－x －2>0，解得x <－1或x >2.令x ≥g (x )，即x 2－x －2≤0，解得－1≤x ≤2.故函数f (x )＝⎩⎪⎨⎪⎧x 2＋x ＋2（x <－1或x >2），x 2－x －2（－1≤x ≤2）.当x <－1或x >2时，函数f (x )>f (－1)＝2；当－1≤x ≤2时，函数f (12)≤f (x )≤f (－1)，即－94≤f (x )≤0.故函数f (x )的值域是[－94，0]∪(2，＋∞)．6．下表表示y 是x 的函数，则函数的值域是________.解析：函数值只有四个数2，3，4，5，故值域为{2，3，4，5}． 答案：{2，3，4，5}7．已知函数f (x )＝1x ＋1，则函数f [f (x )]的定义域是__________．解析：根据题意可得f [f (x )]＝11x ＋1＋1，要使函数有意义，只需⎩⎨⎧x ＋1≠0，1x ＋1＋1≠0，解得x ≠－1且x ≠－2，故函数f [f (x )]的定义域为{x |x ≠－1且x ≠－2}．答案：{x |x ≠－1且x ≠－2}8．(2015·温州模拟)若函数f (x )＝1x －1在区间[a ，b ]上的值域为⎣⎡⎦⎤13，1，则a ＋b ＝________．解析：∵由题意知x －1＞0，又x ∈[a ，b ]，∴a ＞1.则f (x )＝1x －1在[a ，b ]上为减函数， 则f (a )＝1a －1＝1且f (b )＝1b －1＝13，∴a ＝2，b ＝4，a ＋b ＝6.答案：69．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．解：∵f (x )＝12(x －1)2＋a －12，∴其对称轴为x ＝1.即函数f (x )在[1，b ]上单调递增．∴f (x )min ＝f (1)＝a －12＝1，①f (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32，3.10．已知函数f (x )的值域为[38，49]，求函数g (x )＝f (x )＋1－2f （x ）的值域．解：∵38≤f (x )≤49，∴13≤1－2f （x ）≤12，令t ＝1－2f （x ），则f (x )＝12(1－t 2)，令y ＝g (x )，∴y ＝－12(t 2－1)＋t .∴当t ＝13时，y 有最小值79，当t ＝12时，y 有最大值78.∴g (x )的值域为⎣⎡⎦⎤79，78.1．(2015·河南漯河模拟)已知A ，B 是非空数集，定义A ⊕B ＝{x |x ∈A ∪B ，且x ∉A ∩B }．若A ＝{x |y ＝x 2－3x }，B ＝{y |y ＝3x }，则A ⊕B ＝( )A ．[0，3)B ．(－∞，3)C ．(－∞，0)∪(3，＋∞)D ．[0，3]解析：选B.分析得到A ＝(－∞，0]∪[3，＋∞)，B ＝(0，＋∞)，A ∪B ＝R ，A ∩B ＝[3，＋∞)，所以A ⊕B ＝(－∞，3)．2．设f (x )与g (x )是定义在同一区间[a ，b ]上的两个函数，若对任意的x ∈[a ，b ]，都有|f (x )－g (x )|≤1成立，则称f (x )和g (x )在[a ，b ]上是“亲密函数”，区间[a ，b ]称为“亲密区间”．若f (x )＝x 2＋x ＋2与g (x )＝2x ＋1在[a ，b ]上是“亲密函数”，则其“亲密区间”可以是( )A ．[0，2]B ．[0，1]C ．[1，2]D ．[－1，0]解析：选B.在同一坐标系中作出函数f (x )及g (x )的图象，如图所示．由题意作出与g (x )＝2x ＋1的距离为1的平行线y ＝2x ＋2的图象，由图并结合“亲密函数”的定义可知其“亲密区间”可以是[0，1]．3．已知函数f (x )的定义域为[0，1]，值域为[1，2]，则函数f (x ＋2)的定义域为________，值域为________．解析：由已知可得x ＋2∈[0，1]，故x ∈[－2，－1]，所以函数f (x ＋2)的定义域为[－2，－1]．函数f (x )的图象向左平移2个单位得到函数f (x ＋2)的图象，所以值域不发生变化，所以函数f (x ＋2)的值域仍为[1，2]．答案：[－2，－1] [1，2]4．若函数y ＝kx 2－6kx ＋（k ＋8）的值域为[0，＋∞)，则k 的取值范围是________．解析：当k ＝0时，原函数可化为y ＝8＝22，此时值域不是[0，＋∞)，从而k ≠0. 当k ≠0时，想满足题意，则有⎩⎪⎨⎪⎧k >0，Δ＝（－6k ）2－4×k ×（k ＋8）≥0.解得k ≥1，从而k 的取值范围为[1，＋∞)． 答案：[1，＋∞)5．已知函数f (x )＝x 2＋4ax ＋2a ＋6.(1)若函数f (x )的值域为[0，＋∞)，求a 的值；(2)若函数f (x )的函数值均为非负数，求g (a )＝2－a |a ＋3|的值域． 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＝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. 6．(选做题)已知函数g (x )＝x ＋1，h (x )＝1x ＋3，x ∈(－3，a ]，其中a 为常数且a ＞0，令函数f (x )＝g (x )·h (x )．(1)求函数f (x )的表达式，并求其定义域；(2)当a ＝14时，求函数f (x )的值域．解：(1)f (x )＝x ＋1x ＋3，x ∈[0，a ](a ＞0)．(2)当a ＝14时，函数f (x )的定义域为⎣⎡⎦⎤0，14， 令x ＋1＝t ，则x ＝(t －1)2，t ∈⎣⎡⎦⎤1，32， f (x )＝F (t )＝t t 2－2t ＋4＝1t ＋4t －2，当t ＝4t时，t ＝±2∉⎣⎡⎦⎤1，32， 又t ∈⎣⎡⎦⎤1，32时，t ＋4t单调递减，F (t )单调递增，F (t )∈⎣⎡⎦⎤13，613. 即函数f (x )的值域为⎣⎡⎦⎤13，613.。
