浅谈函数定义域的类型与求1
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浅谈求函数定义域的方法
论文导读:定义域、值域、对应关系是函数的三要素,其中函数的定义域是函数三要素的关键,函数的定义域是使函数解析式有意义的自变量的取值范围。
关键词:函数,定义域
函数作为高中数学的主线,贯穿于整个高中数学的始终。
函数的定义域是函数三要素之关键,特别是函数性质必须从定义域出发,它在解决和研究函数最值、奇偶性、周期、方程、不等式等问题中起着十分重要的作用。
函数的定义域似乎是非常简单的,然而在解决问题中不加以注意,常常会使人误入歧途。
本文介绍求函数定义域的类型和求法,目的在于使学生全面认识定义域,深刻理解定义域,正确求函数的定义域,在解函数题中强调定义域对解题结论的作用与影响,树立起“定义域优先”的观点,对提高学生的数学思维的培养是十分有益的。
给出函数的解析式求定义域,它的解法是由解析式有意义列出关于自变量的不等式或不等式组,解此不等式(或组)即得原函数的定义域,一般原则是:
①如果为整式,其定义域为R;
②如果为分式,其定义域是使分母不为0的实数集合;
③如果是二次根式(偶次根式),其定义域是使根号内的式子不小于0的实数集合;
④如果是基本初等函数(如指数函数、对数函数、三角函数、无理函数等),掌握其函数定义域。
⑤如果是由以上几个部分的数学式子构成的,其定义域是使各部分式子都有意义的实数集合;
⑥f(x)=0x的定义域是;
例1:求函数的定义域。
解:要使函数有意义,则必须满足
由①解得或。
③
由②解得或④
③和④求交集得且或x>5。
故所求函数的定义域为{}1153|-≠-≤x x x x 且或
二、实际问题型
在实际问题中函数的定义域除满足解析式外,还要考虑实际意义,在实际问题中定义域受实际意义的制约,否则所求函数关系式可能是错误。
如:
例2:将一个底面圆的直径为d 的圆柱截成横截面为长方形的棱柱,若这个长方形截面的一条边长为x ,对角线为d ,截面的面积为S ,求面积S 以x 为自变量的函数关系式?
解:设截面的一条边长为x ,对角线为d ,另一条边为
,
由题意得:S=x
故函数解析式为:S=x 如果解题到此为止,则本题的函数关系式还欠完整,缺少自变量的范围。
也就说学生的解题思路不够严密。
因为当自变量取负数或取不小于d 的数时,S 的值即截面的面积A 为负数或被开方数为负数无意义,这与实际问题相矛盾,所以还应补上自变量的范围:
即:函数关系式为:S=x ()
这个例子说明,在用函数方法解决实际问题时,必须要注意到函数定义域的取值范围对实际问题的影响。
若考虑不到这一点,就体现出学生思维缺乏严密性。
若注意到定义域的变化,就说明学生的解题思维过程体现出较好思维的严密性 。
三、 抽象函数型
抽象函数是指没有给出解析式的函数,不能用常规方法求解,一般表示为已知一个抽象函数的定义域求另一个抽象函数的解析式,一般有两种情况:
(1)已知的定义域,求的定义域。
它的解法是:若已知
的定义域是[a ,b ],则求的定义域是解,即为所求的定义域。
例3:已知
的定义域为[-2,2],求的定义域。
解:令
, 得,即, 因此,从而,
故所求函数的定义域是
(2)已知的定义域,求f(x)的定义域。
它的解法是:若已知的定义域是[a ,b ],则求f(x)定义域的方法是:由,求g(x)的值域,即为所求f(x)的定义域。
例4:已知
的定义域为[1,2],求f(x)的定义域。
解:∵1x 2,
∴22x 4
∴32x+1 5
故函数f(x)的定义域是 评述:例3和例4是互为逆向的,解这类题的关键在于搞清复合函数的自变量问题,抓住已知条件,从而得到要求函数的未知数。
例5:已知函数y=f(x+1)的的定义域是[-2,3], 求y=f(2x-1)的定义域。
解:∵函数y=f(x+1)的的定义域是[-2,3],
∴ -2x 3 ,
∴-1x+14,
∴
定义域[-1,4]。
再由-12x-14,得2
50≤≤x 故y=f(2x-1)的定义域是⎭⎬⎫⎩
⎨⎧
≤≤250|x x 。
四、逆向求解型
已知函数的解析式并给出其定义域,需要求出所给函数解析式中参数的取值范围。
特别是已知函数定义域为R ,求参数的范围问题,通常需要转化为恒成立的问题来解决。
例6:已知函数()3
472+++=kx kx kx x f 的定义域是R ,求实数k 的取值范围。
解:要使函数有意义,则必须使
≠0恒成立,因为的定义域为R ,即
无实根 ①当k ≠0时,恒成立,解得4
30 k ; ②当k=0时,方程左边=3≠0恒成立。
综上所述,k 的取值范围是4
30 k ≤。
评述:不少学生容易忽略k=0的情况,希望通过这个例题提醒学生注意。
例 7:已知函数y=
的定义域是R ,求实数m 的取值范围。
分析:函数的定义域为R ,表明0862≥=+-m mx mx ,对一切x ∈R 都成立,由于2x
项的系数是m ,所以应分0=m 或0≠m 进行讨论。
解:当0=m 时,函数的定义域为R ;
当0≠m 时,0862
≥=+-m mx mx 是二次不等式,其对一切实数x 都成立的充要条件是⎩⎨⎧≤+--=∆0
)8(4)6(02m m m m ,解得10≤m 综上所述,所求实数m 的取值范围是10≤≤m 。
五、 隐藏其中型
函数的单调区间是其定义域的子集,从表面上看并不求定义域,但是不注意定义域,往往容易导致错解,事实上定义域隐蔽在问题中,因此,求函数的单调区间,必须先求定义域。
例8:求函数
的单调区间.
解:先求函数的定义域:
∵∴ ∴函数定义域为()()∞+⋃∞,,
02--. 令,当()2,-∞-∈x 时,u 为减函数,当()+∞∈,0x 时, u 为增函数。
又∵u x f 2log )(=在()+∞,0上是增函数.
∴函数在上是减函数,在上是增函数。
即函数的单调递增区间,单调递减区间是。
评述:在做题时,如果没有在定义域的两个区间上分别考虑函数的单调性,就说明学生对函数单调性的概念一知半解,没有理解;在做练习或作业时,只是对题型,套公式,而不去领会解题方法的实质,也说明学生的思维缺乏深刻性。
六、含有参数型
对于含参数的函数,求定义域时,必须分类讨论。
例9:已知)(x f 的定义域为[0,1],求函数)()()(a x f a x f x F -++=的定义域。
解:因为)(x f 的定义域为[0,1],即10≤≤x
所以函数)(x F 的定义域为满足下列不等式组的解集:
⎩⎨⎧≤-≤≤+≤1x 010a a x ,解得⎩
⎨⎧+≤≤-≤≤-a x a a x a 11 即两个区间[]a a --1,与[]a a +1,的交集,比较两个区间左、右端点,知
(1)当02
1-
≤≤a 时,)(x F 的定义域为{}a x a x +≤≤-1|; (2)当210≤≤a 时,)(x F 的定义域为{}a x a x -≤≤1|;
(3)当21 a 或21- a 时,上述两区间的交集为空集,此时)(x F 不能构成函数。
综上所述,在求函数的定义域时,要以基本函数的定义域为基础,遵循以上几条规则.当函数的解析式中含有参数时,要对参数分情况讨论,面面俱到,缺一不可;对于实际问题,函数的定义域除满足解析式之外,还要注意问题的实际意义对自变量的限制,这点要加倍注意,以防定义域的扩大而前功尽弃。
只有这样,才能拓展思路,增强创新意识,提高分析问题解决问题的能力。