高中数学必修一专题:求函数的定义域与值域的常用方法(可编辑修改word版)
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函数的定义域与值域的常用方法
(一)求函数的解析式
1、函数的解析式表示函数与自变量之间的一种对应关系,是函数与自变量建立联系的一座桥梁,其一般形
式是y=f(x),不能把它写成f(x,y)=0;
2、求函数解析式一般要写出定义域,但若定义域与由解析式所确定的自变量的范围一致时,可以不标出定
义域;一般地,我们可以在求解函数解析式的过程中确保恒等变形;
3、求函数解析式的一般方法有:
(1)直接法:根据题给条件,合理设置变量,寻找或构造变量之间的等量关系,列出等式,解出y。
(2)待定系数法:若明确了函数的类型,可以设出其一般形式,然后代值求出参数的值;
(3)换元法:若给出了复合函数f[g(x)]的表达式,求f(x)的表达式时可以令t=g(x),以换元法
解之;
(4)构造方程组法:若给出f(x)和f(-x),或f(x)和f(1/x)的一个方程,则可以x 代换-x(或1/x),构造出另一个方程,解此方程组,消去f(-x)(或f(1/x))即可求出f(x)的表达式;
(5)根据实际问题求函数解析式:设定或选取自变量与因变量后,寻找或构造它们之间的等量关系,列
出等式,解出y 的表达式;要注意,此时函数的定义域除了由解析式限定外,还受其实际意义限定。
(二)求函数定义域
1、函数定义域是函数自变量的取值的集合,一般要求用集合或区间来表示;
2、常见题型是由解析式求定义域,此时要认清自变量,其次要考查自变量所在位置,位置决定了自变量的
范围,最后将求定义域问题化归为解不等式组的问题;
3、如前所述,实际问题中的函数定义域除了受解析式限制外,还受实际意义限制,如时间变量一般取非负数,等等;
4、对复合函数y=f[g(x)]的定义域的求解,应先由y=f(u)求出u 的范围,即g(x)的范围,再从中
解出x 的范围I1;再由g(x)求出y=g(x)的定义域I2,I1和I2的交集即为复合函数的定义域;
5、分段函数的定义域是各个区间的并集;
6、含有参数的函数的定义域的求解需要对参数进行分类讨论,若参数在不同的范围内定义域不一样,则在
叙述结论时分别说明;
7、求定义域时有时需要对自变量进行分类讨论,但在叙述结论时需要对分类后求得的各个集合求并集,作
为该函数的定义域;
(三)求函数的值域
1、函数的值域即为函数值的集合,一般由定义域和对应法则确定,常用集合或区间来表示;
2、在函数f:A→B 中,集合B 未必就是该函数的值域,若记该函数的值域为C,则C 是B 的子集;若C=B,
那么该函数作为映射我们称为“满射”;
3、分段函数的值域是各个区间上值域的并集;
4、对含参数的函数的值域,求解时须对参数进行分类讨论;叙述结论时要就参数的不同范围分别进行叙述;
5、若对自变量进行分类讨论求值域,应对分类后所求的值域求并集;
⎨ 6、求函数值域的方法十分丰富,应注意总结;
(四)求函数的最值
1、设函数 y =f (x )定义域为 A ,则当 x ∈A 时总有 f (x )≤f (x o )=M ,则称当 x =x o 时 f (x )取最大值 M ; 当 x ∈A 时总有 f (x )≥f (x 1)=N ,则称当 x =x 1 时 f (x )取最小值 N ;
2、求函数的最值问题可以化归为求函数的值域问题;
3、闭区间的连续函数必有最值。
【典型例题】
考点一:求函数解析式
1、直接法:由题给条件可以直接寻找或构造变量之间的联系。
例 1. 已知函数 y =f (x )满足 xy <0,4x 2-9y 2=36,求该函数解析式。
解:由 4x 2-9y 2=36 可解得:
⎧-⎪ y = ± = ⎪ , x > 3 3 3 ⎪ 2 ⎩
⎪ 3 , x < -3 。
说明:这是一个分段函数,必须分区间写解析式,不可以写成 y = ± 3
的形式。
2、待定系数法:由题给条件可以明确函数的类型,从而可以设出该类型的函数的一般式,然后再求出各个参变量的值。
例 2. 已知在一定条件下,某段河流的水流量 y 与该段河流的平均深度 x 成反比,又测得该段河流某段平均水深为 2m 时,水流量为 340m 3/s ,试求该段河流水流量与平均深度的函数关系式。
解:设 y = k x ,代入 x ,y 的值可求得反比例系数 k =780m 3/s ,故所求函数关系式为 y = 780 , x > 0 x 。
3、换元法:题目给出了与所求函数有关的复合函数表达式,可将内函数用一个变量代换。 f ( x +1) = x 2 + x +1
例 3. 已知
x x 2 ,试求 f (x ) 。
解:设 t =
x +1 x = x ,则 1 t -1 ,代入条件式可得: f (t ) = t 2 - t +1 ,t≠1。故得: f (x ) = x 2 - x +1, x ≠ 1 。 说明:要注意转换后变量范围的变化,必须确保等价变形。
4、构造方程组法:对同时给出所求函数及与之有关的复合函数的条件式,可以据此构造出另一个方程,联
x 2 +1 (
3 - x )2 +1 立求解。
例 4. (1)已知
f (x ) + 1 2 f ( ) x
= 3x 2 + 4x + 5 ,试求
f (x ) ; (2)已知 f (x ) + 2 f (-x ) = 3x 2 + 4x + 5 ,试求 f (x ) ; 1
1 1 1 f ⎛ 1 ⎫
f ( ) + 2 f (x ) = 3 + 4 + 5 x ⎪ 解:(1)由条件式,以 x 代 x ,则得 x x x ,与条件式联立,消去 ⎝ ⎭ ,则得: f ( x ) = 2 + 8 x 2 3x - x 2 - 4x + 5 3 3 。
(2)由条件式,以-x 代 x 则得:
f (-x ) + 2 f (x ) = 3x 2 - 4x + 5 ,与条件式联立,消去 f (-x ) ,则得: f ( x ) = x 2 - 4x + 5 3 。
说明:本题虽然没有给出定义域,但由于变形过程一直保持等价关系,故所求函数的定义域由解析式确定, 不需要另外给出。
5、实际问题中的函数解析式:这是高考的一个热点题型,一般难度不大,所涉及知识点也不多,关键是合理设置变量,建立等量关系。
例 5. 动点 P 从边长为 1 的正方形 ABCD 的顶点 B 出发,顺次经过 C 、D 再到 A 停止。设 x 表示 P 行驶的路程,y 表示 PA 的长,求 y 关于 x 的函数。
解:由题意知:当 x ∈[0,1]时:y =x ;
当 x ∈(1,2)时:
y = ; y = 当 x ∈(2,3)时:
;
故综上所述,有 ⎧x , ⎪ 2
x ∈[0,1] y = ⎨ ⎪
x +1, 2 x ∈(1, 2] ⎩⎪ (3 - x )
+1, x ∈(2, 3]
考点二:求函数定义域
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