高中数学函数值域求法
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1、直接观察法
对于一些比较简单的函数,其值域可通过观察得到。
例1 求函数y = 的值域
解:x ≠0 ,≠0
显然函数的值域是:(-∞,0 )∪(0 ,+∞)。
例2 求函数y = 3 - 的值域。
解:≥0 - ≤0 3- ≤3
故函数的值域是:[ -∞,3 ]
2 、配方法
配方法是求二次函数值域最基本的方法之一。
例3 、求函数y= -2x+5,x [-1,2]的值域。
解:将函数配方得:y=(x-1)+4,x [-1,2],由二次函数的性质可知:
当x = 1时,y = 4
当x = - 1,时= 8
故函数的值域是:[ 4 ,8 ]
3 、判别式法
例4 求函数y = 的值域。
解:原函数化为关x的一元二次方程(y-1 ) +(y - 1 )x= 0
(1)当y≠1时,x R ,△= (-1) -4(y-1)(y-1) ≥0
解得:≤y≤
(2)当y=1,时,x = 0,而1 [ , ]
故函数的值域为[ ,]
例5 求函数y=x+ 的值域。
解:两边平方整理得:2 -2(y+1)x+y =0 (1)
x R,△=4(y+1)-8y≥0
解得:1- ≤y≤1+
但此时的函数的定义域由x(2-x)≥0,得:0≤x≤2。
由△≥0,仅保证关于x的方程:2 -2(y+1)x+y =0在实数集R有实根,而不能确保其实根在区间[0,2]上,即不能确保方程(1)有实根,由△≥0求出的范围可能比y的实际范围大,故不能确定此函数的值域为[ ,]。可以采取如下方法进一步确定原函数的值域。
0≤x≤2,y=x+ ≥0,
=0,y=1+ 代入方程(1),解得:= [0,2],即当= 时,原函数的值域为:[0,1+ ]。注:由判别式法来判断函数的值域时,若原函数的定义域不是实数集时,应综合函数的定义域,将扩大的部分剔除。
4、反函数法
直接求函数的值域困难时,可以通过求其原函数的定义域来确定原函数的值域。
例6 求函数y= 值域。
解:由原函数式可得:x =
则其反函数为:y =
其定义域为:x ≠
故所求函数的值域为:(- ∞,)
5 、函数有界性法
直接求函数的值域困难时,可以利用已学过函数的有界性,反客为主来确定函数的值域。
例7 求函数y = 的值域。
解:由原函数式可得:=
>0,>0
解得:- 1<y<1。
故所求函数的值域为( - 1 , 1 ) .
例8 求函数y = 的值域。
解:由原函数式可得:ysinx-cosx=3y
可化为:sinx(x+β)=3y
即sinx(x+β)=
∵x∈R,∴sinx(x+β)∈[-1,1]。即-1≤ ≤1
解得:- ≤y≤ 故函数的值域为[- ,]。
6 、函数单调性法
例9 求函数y = (2≤x≤10)的值域
解:令y = ,= ,则y ,在[ 2,10 ]上都是增函数。
所以y= y + 在[ 2 ,10 ]上是增函数。
当x = 2 时,y = + = ,
当x = 10 时,= + =33。
故所求函数的值域为:[ ,33]。
例10 求函数y= - 的值域。
解:原函数可化为:y=
令y = ,= ,显然y ,在[1,+∞)上为无上界的增函数,所以y= y + 在[1,+∞)上也为无上界的增函数。所以当x = 1时,y=y + 有最小值,原函数有最大值= 。
显然y>0,故原函数的值域为( 0 , ]。
7、换元法
通过简单的换元把一个函数变为简单函数,其题型特征是函数解析式含有根式或三角函数公式模型。换元法是数学方法中几种最主要方法之一,在求函数的值域中同样发挥作用。
例11 求函数y = x + 的值域。
解:令x-1=t,(t≥0)则x= +1
∵y= +t+1= + ,又t≥0,由二次函数的性质可知
当t=0时,y = 1,当t →0时,y →+∞。
故函数的值域为[ 1 ,+∞)。
例12 求函数y =x+2+ 的值域
解:因1- ≥0 ,即≤1
故可令x+1=cosβ,β∈[ 0 ,∏] 。
∴y=cosβ+1+ =sinβ+cosβ+1 = sin(β+∏/ 4 )+1
∵0≤β≤∏,0 ≤β+∏/4≤5∏/4
∴- ≤sin(β+∏/4)≤1
∴0 ≤ s in(β+∏/4)+1≤1+ 。
故所求函数的值域为[0,1+ ]。
例13 求函数y= 的值域
解:原函数可变形为:y=-
可令x=tgβ,则有=sin2β,=cos2β
∴y=- sin2β cos2β= - sin4β
当β= k∏/2-∏/8时,= 。
当β= k∏/2+∏/8时,y = -
而此时tgβ有意义。
故所求函数的值域为[- ,] 。
例14 求函数y=(sinx+1)(cosx+1),x∈[-∏/12∏/2]的值域。
解:y=(sinx+1)(cosx+1)=sinxcosx+sinx+cosx+1
令sinx+cosx=t,则sinxcosx= (-1)
y = (-1)+t+1=
由t=sinx+cosx= sin(x+∏/4)且x∈[- ∏/12,∏/2]
可得:≤t≤
∴当t= 时,= + ,当t= 时,y= +
故所求函数的值域为[ + ,+ ] 。
例15 求函数y=x+4+ 的值域
解:由5-x≥0 ,可得∣x∣≤
故可令x = cosβ,β∈[0,∏]
y= cosβ+4+ sinβ= sin(β+∏/4)+ 4
∵0 ≤β≤∏,∴∏/4≤β+∏/4≤5∏/4
当β=∏/4时,=4+ ,当β=∏时,y =4- 。
故所求函数的值域为:[4- ,4+ ]。
8 数形结合法
其题型是函数解析式具有明显的某种几何意义,如两点的距离公式直线斜率等等,这类题目若运用数形结合法,往往会更加简单,一目了然,赏心悦目。
例16 求函数y= + 的值域。
解:原函数可化简得:y=∣x-2∣+∣x+8∣
上式可以看成数轴上点P(x )到定点A(2 ),B(- 8 )间的距离之和。
由上图可知:当点P在线段AB上时,
y=∣x-2∣+∣x+8∣=∣AB∣=10
当点P在线段AB的延长线或反向延长线上时,
y=∣x-2∣+∣x+8∣>∣AB∣=10
故所求函数的值域为:[10,+∞)
例17 求函数y= + 的值域
解:原函数可变形为:y= +
上式可看成x轴上的点P(x,0)到两定点A(3,2),B(-2 ,-1 )的距离之和,
由图可知当点P为线段与x轴的交点时,y =∣AB ∣= = ,