題目列表(包括答案和解析)
3、下列說法中,不正確的是( )
A、函數(shù)的值域中的每個(gè)數(shù)都有原象
B、定義域和值域分別相等的兩函數(shù)是同一函數(shù)
C、定義域和對(duì)應(yīng)法則分別相同的兩函數(shù)是同一函數(shù)
D、函數(shù)的定義域只含一個(gè)元素,則值域也只有一個(gè)元素
2、下列四組函數(shù)中,表示同一函數(shù)是( )
A、
B、
C、
D、
A組
1、已知,則f[f(-1)] 的值等于( )
A、2 B、3 C、4 D、5
4、評(píng)價(jià):檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)結(jié)果是否符合實(shí)際。
例9.已知f(x+1)=x2-3x+2,
(1)求f(x);
(2)求f(x-a)+f(x+a)
[探路]換元法:用湊法換元或設(shè)法換元。
[解法一]
(1)改寫已知等式,并且湊法:
f(t+1)=t2-3t+2=(t+1)2-5t+1=(t+1)2-5(t+1)+6,
∴f(x)=x2-5x+6
(2)f(x-a)+f(x+a)=(x-a)2-5(x-a)+6+(x+a)2-5(x+a)+6
=2x2-10x+2a2+12
[解法二]
(1)把已知等式改寫為
f(t+1)=t2-3t+2
設(shè) t+1=x,則t=x-1
f(x)=(x-1)2-3(x-1)+2=x2-5x+6
即f(x)=x2-5x+6
(2)同“解法一”
[評(píng)注]
解法一是“湊法”,解法二是“設(shè)法”,它們都是換元法。選用哪個(gè)方法要由題目的條件來確定,
如本題解法二較好。但下面的例2用解法二(設(shè)法)卻是不好的。
例10.已知,求f(x)和f(-3)。
[探路]
用湊法換元。
[解]把已知式先改寫,并用湊法:
∴
∴f(-3)=-3(9-3)=-18
[評(píng)注]
本題用“設(shè)法”,即“設(shè),解出t”是不好的,請(qǐng)你試試看。
例11.求下列函數(shù)的定義域:
(1); (2)
[解](1)
∴函數(shù)的定義域是(-∞,-3)∪(-3,-1] ∪[4,+∞)。
(2)
∴函數(shù)的定義域是(-2,2)∪(2,+∞)
[評(píng)注]
在(1)中,解|x+1|-2≠0得x≠1 , x≠-3,如果寫成“x≠1,或x≠-3”,這是錯(cuò)誤的;應(yīng)寫成
“x≠1,且x≠3”。這是一個(gè)重要的邏輯思維問題,不要用錯(cuò)邏輯聯(lián)結(jié)詞“或”、“且”。寫出
上面的x{1,-3}是最好的。
在(2)中,解時(shí),先解方程,經(jīng)檢驗(yàn)x=-1是增根,應(yīng)舍去。
所以得x≠2。
求定義域最關(guān)鍵問題是列出自變量可取值的充要條件組。在解析式上,目前應(yīng)記準(zhǔn)列條件組的下述
法則:
有分式--分母非零;
有偶次根式--被開方式非負(fù);
有零指數(shù)冪--底非零。
例12.(1)已知y=f(x)的定義域是[-1,2],求函數(shù)y=f(x+1)-f(x-1)的定義域。
(2)已知y=f(1-2x)的定義域是[-1,2],求函數(shù)y=f(x)的定義域。
[探路]
利用函數(shù)的符號(hào)意義來求其自變量的取值范圍。先改寫已知定義域的函數(shù)的自變量。
[解]
(1)∵f(t)的定義域是[-1,2],
∴-1≤t≤2。
對(duì)于函數(shù)y=f(x+1)-f(x-1)使f(t)有意義,應(yīng)有
,
∴函數(shù)y=f(x+1)-f(x-1)的定義域是[0,1]。
(2)∵f(1-2t)的定義域是[-1,2]
∴-1≤t≤2
∴-3≤1-2t≤3
對(duì)于函數(shù)f(x)的自變量x=1-2t∈[-3,3]
∴函數(shù)y=f(x)的定義域是[-3,3]
[評(píng)注]
本題就是“抽象問題”,求抽象函數(shù)的定義域要由函數(shù)符號(hào)的意義來確定,其關(guān)鍵是抓住“誰是自
變量”,求定義域就是求自變量的取值范圍。以本題之(2)為例:首先要弄清f(1-2x)和f(x)是兩個(gè)
不同的函數(shù);因?yàn)樗鼈兊淖宰兞慷急硎緸閤,為了防止混淆,把已知函數(shù)f(1-2x)改寫為f(1-2t),這
樣函數(shù)f(1-2t)的自變量為t∈[-1,2].所求函數(shù)f(x)的自變量為x,再由x=1-2t , t∈[-1 , 2],求
得x∈[-3,3],即得f(x)的定義域。函數(shù)y=f(1-2t)是函數(shù)y=f(x)和函數(shù)x=1-2t的“復(fù)合”。中學(xué)
所遇到的“抽象函數(shù)問題”就是這種復(fù)合函數(shù)的符號(hào)問題。
例13.求函數(shù)的值域。
[探路]用“不等式法”或“反解法”。
[解法一]用“不等式法”:
由x≠3得≠0(即)
∴y≠2,即得函數(shù)y的值域:{y|y∈R,且y≠2}。
[解法二]用“反解法”,即“解x法”:
①
關(guān)于自變量x的方程①有x≠3的解y≠2,
∴函數(shù)y的值域是{y|y∈R,且y≠2}
[評(píng)注]
“不等式法”,已在前面說過,通過本例加以熟練。
“反解法”就是把函數(shù)y=f(x) , x∈A(A是定義域)等價(jià)地化為關(guān)于自變量x的方程,求值域就是求
該方程在定義域上有解的充要條件。但不必求出x,只要用各種方法消去x,用y表出這個(gè)充要條件,即可
解得值域。當(dāng)這個(gè)充要條件可用判別式表出,那么,這種“反解法”就叫做“判別式法”。當(dāng)這個(gè)充要條
件不能用判別式表出,即是判別式法失效!
例14.求函數(shù)的值域。
[探路]用“判別式法”
[解]該函數(shù)的定義域A=R
①
(1)當(dāng)y=0時(shí),①x=0∈A(定義域),∴有y=0
(2)當(dāng)y≠0時(shí),①有實(shí)數(shù)解△=1-4y2≥0(y≠0)
Û。
由(1)和(2),得函數(shù)值域?yàn)閇]。
[評(píng)注]
判別式法應(yīng)用在二次方程中,所以應(yīng)注意討論方程①是否為二次方程,因此本題要分類討論。
本題“判別式法”有效,是因?yàn)槎畏匠挞俚母鵻∈R,沒有限制。對(duì)于根x有限制的二次方程,△≥0
只是有實(shí)數(shù)根的必要條件,還要補(bǔ)加其它條件,使之成為充要條件才能求得值域,否則,要改用其他方法。
例15.求函數(shù)的值域。
[探路]用換元法,設(shè),則x可用t的有理式表示,從而化為二次函數(shù)的值域問題。
[解]設(shè),則t∈[0,+∞),x=1+t2
∴
∴
∴函數(shù)的值域是[)。
[評(píng)注]
用換元法,必須注意:不但解析式要完全化為新元的函數(shù),而且要求出新元的取值范圍(新函數(shù)的定
義域),即建立完整的新函數(shù)。如本例的新函數(shù)是,t∈[0,+∞],否則,換元不等
價(jià),容易造成錯(cuò)誤。
例16.x為何值時(shí),|x-1|+|x-2|+|x-3|+|x-5|的值最。坎⑶蟪鲞@個(gè)最小值。
[探路]
顯然,這是求函數(shù)。
f(x)=|x-1|+|x-2|+|x-3|+|x-5|
的值域問題。用分類法(零點(diǎn)劃分)是可以解決的,但要分為五種情況(分段函數(shù)),太麻煩了,
于是想用圖象法來解,試試看,能不能非常簡單,還有沒有更妙的解法?
[解法一]
(圖象法)這個(gè)函數(shù)的圖象是折線,其最小值必在折點(diǎn)上取得,于是計(jì)算四個(gè)折點(diǎn)的函數(shù)值:
f(1)=7 , f(2)=5 , f(3)=5 , f(5)=9
∴f(x)的最小值為5,當(dāng)x∈[2,3]時(shí)取得。
[解法三](利用絕對(duì)值的幾何意義)畫數(shù)軸:
設(shè)動(dòng)點(diǎn)P的坐標(biāo)為x,A、B、C、D的坐標(biāo)分別為1、2、3、5,則f(x)=|x-1|+|x-2|+|x-3|+|x-5|
=|PA|+|PB|+|PC|+|PD|=d
由圖可知,當(dāng)點(diǎn)P在線段BC上時(shí),取得d0=|BC|+|AD|=1+4=5;當(dāng)點(diǎn)P在線段BC的兩側(cè)延長線上時(shí)d>d0,
∴當(dāng)x∈[2,3]時(shí),取得f(x)min=5。
[評(píng)注]解法一是圖象法,但無需畫圖,其圖象是開口向上的折線,在解題者的想象之中。
解法二是“圖解法”--畫數(shù)學(xué)式的幾何圖,圖解法包括圖象法。由本題,我們看到圖解法包括:
(1)圖象法;(2)圖示法--畫幾何圖或示意圖
圖解法是數(shù)形結(jié)合法。
3、求解;
2、建立目標(biāo)函數(shù),如本例目標(biāo)函數(shù)是求最值的矩形面積;
例1:下列對(duì)應(yīng)是不是從A到B的映射?是不是函數(shù)?
(1)A=(-∞,+∞),B=(0,+∞), f∶x→y=|x|
(2)A={x|x≥0}, B=R, f∶x→y, y2=x.
(3)A={x|x≥2, x∈Z}, B={y|y≥0, y∈Z}, f∶x→y=x2-2x+2.
(4)A={平面α內(nèi)的矩形},B={平面α內(nèi)的圓},f∶作矩形的外接圓。
[探路]
按映射的特點(diǎn):A中每一元素都有象,且象唯一來判別;按函數(shù)的特點(diǎn);A、B都是非空數(shù)集的映射來
判別。
[解]
(1)不是映射,因?yàn)?∈A,但|0|=0∈B,當(dāng)然,(1)更不是函數(shù)。
(2)不是映射,更不是函數(shù)。因?yàn)?sub>,當(dāng)x>0時(shí),元素x的象不唯一。
(3)是映射。因?yàn)?sub>,又當(dāng)x∈A時(shí),y∈Z,所以(3)是映射。又因?yàn)锳、B都是數(shù)集,
所以(3)也是函數(shù)。
(4)是映射。因?yàn)槊恳粋(gè)矩形都有唯一的外接圓,即A中每一元素在B中都有唯一的象,所以
(4)是映射。但A、B不是數(shù)集,所以不是函數(shù)。
例2:已知映射f∶A→B,其中,集合A={-3,-2,-1,1,2,3,4},集合B的元素都是A中元素在映射f下
的象,且對(duì)任意的a∈A,在B中和它對(duì)應(yīng)的元素是|a|,則集合B中元素的個(gè)數(shù)是( )
A、4 B、5 C、6 D、7
[探路]該映射是函數(shù),問題化為求函數(shù)的值域。
[解]已知映射f∶A→B是函數(shù)
f(x)=|x|,定義域A={-3,-2,-1,1,2,3,4},且B是值域,求值域,得
B={3,2,1,4},其元素的個(gè)數(shù)是4,因此,選A。
[評(píng)注]
用映射的概念來深刻理解函數(shù),反之,用函數(shù)的方法來解映射的問題,這是把概念與操作相結(jié)合的現(xiàn)
代觀點(diǎn),在本例,用具體的函數(shù)來操作映射是最快的算法,而不在概念中兜圈子。
例3:已知函數(shù)
求f[f(1)]和f[f(-1)]的值。
[探路]分段計(jì)算。
[解]∵
∴
∵
∴
例4:下列哪組函數(shù)是同一函數(shù)?為什么?
①
②
③
④
[解]
①是同一函數(shù),因?yàn)閷?duì)應(yīng)法則等價(jià):。
②不是同一函數(shù),因?yàn)槎x域不相等:前一函數(shù)的定義域是[1,+∞]后一函數(shù)的定義域是
。
③不是同一函數(shù),因?yàn)槎x域不相等:前一函數(shù)的定義域是[0,+∞);后一函數(shù)的定義域是
(-∞,+∞)。本題也可按值域不相等直接看出。
④不是同一函數(shù)。因?yàn)槎x域不相等:前一函數(shù)的定義域?yàn)镽;后一函數(shù)定義
域?yàn)?sub>。
例5:作出函數(shù)的圖象。
[探路]
先把函數(shù)化為分段函數(shù),再畫圖
[解]已知函數(shù)化為
其圖象如圖2。
[評(píng)注]
這類函數(shù)的圖象是折線,因此,還有畫圖快法:先求折點(diǎn),即各絕對(duì)值等于零的點(diǎn),如本題折點(diǎn)有
兩個(gè):(-1,6)、(2,3);再求一兩個(gè)適當(dāng)點(diǎn)畫兩邊的射線,連折點(diǎn)間的線段,即成圖。
例6:設(shè)集合A={a1,a2,a3},B={b1,b2},
(1)從A到B的映射有多少個(gè)?
(2)從B到A的映射有多少個(gè)?
[探路]
根據(jù)“什么叫映射”來做一個(gè)映射:先算每一元素的象有幾種可能,然后就能算出共能做出多少個(gè)不
同的映射。
[解]
(1)作a1的象有b1或b22種方法,同樣作a2,a3的象也各有2種方法,所以從A到B的映射,
共有2×2×2=8個(gè)。
(2)從B到A的映射共有3×3=9個(gè)。
例7:《中華人民共和國個(gè)人所得稅法》規(guī)定,公民全月工資、薪金所得不超過800元的部分不必納稅,
超過800元的部分為全月應(yīng)納稅所得額。此項(xiàng)稅款按下表分段累進(jìn)計(jì)算。
全月應(yīng)納稅所得額 |
稅率 |
不超過500元的部分 |
5% |
超過500元至2000元的部分 |
10% |
超過2000元至5000元的部分 |
15% |
|
|
(1)某人今年十月份工薪為4000元,問他應(yīng)納稅多少元?
(2)某人去年十月份納稅26.78元,問他去年十月份的工薪為多少元?
[探路]利用分段函數(shù)進(jìn)行計(jì)算。
[解](1)該人全月納稅所得額為
4000元-800元=3200元
他應(yīng)納稅:500元×5%+1500元×10%+1200元×15%=355元。
(2)工薪1300元應(yīng)納稅:500元×5%=25元;
工薪2800元應(yīng)納稅:25元+1500元×10%=175元。
∵26.78∈(25,175),
∴他去年十月份的工薪為1300元+(26.78-25)元×元。
例8:將長為l厘米的鐵絲折成矩形,問怎樣折才能使矩形的面積最大?并求出這個(gè)最大面積。
[探路]選取自變量,建立面積函數(shù),注意定義域,求出值域,便得最大值。
[解]設(shè)折成的矩形的一邊長為xcm,面積為Scm2,
則
當(dāng)時(shí),取得
∴將鐵絲折成邊長為的正方形時(shí),面積最大,最大面積為
[評(píng)注]這種解決應(yīng)用問題的方法叫“目標(biāo)函數(shù)法”,其步驟是:
1、選取自變量,并確定定義域;
5.圖象法。
[評(píng)注]
函數(shù)的定義域和對(duì)應(yīng)法則確定以后,值域就被完全確定,然而求出值域卻是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的問題,沒
有包求所有函數(shù)值域的萬能方法,只能靠自己不斷地總結(jié)和發(fā)現(xiàn)它。今后,隨著學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)的豐富,
解題也積累了經(jīng)驗(yàn),你將學(xué)會(huì)許多求值域的方法,但要注意總結(jié)和掌握最基本的通法。我們暫時(shí)學(xué)會(huì)
上面的五個(gè)方法,并且只能采取“例中學(xué)”的方法。由于例題較多,暫不列舉,請(qǐng)?jiān)谙旅娴摹禕級(jí)》
中學(xué)習(xí)求值域的范例。
4.反解法、判別式法。
3.換元法、配方法。
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