求函数值域的问题

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  摘要:函数的值域是函数的重要性质之一,也是学习中的难点之一。求函数的值域在知识上,除涉及函数的所有知识外,还需要不等式等其他重要知识点;在解题方法上,具有较强的综合性,学生在学习数学过程中,函数是重要的内容,既是重点也是难点。
  关键词:函数值域;解题方法;重要内容;重点难点
  中图分类号:G633.6 文献标识码:A 文章编号:1992-7711(2017)02-0107
  求函数的值域是学生感到棘手的问题,它所涉及的知识面广,方法灵活多样,在考试中经常出现,若方法运用得当,就能起到化繁为简、事半功倍的作用。本文就函数值域的常用求法归纳如下,供参考。
  其一,配方法:主要是针对二次函数或可化成二次函数型的最值及值域问题,可用此法。
  例:1. 求函数y=-x2 2x 3的值域
  解析:y=-(x-1)2 4,当x=1时,y最大=4,所以,值域是(-∞,4]。
  2. 求函数y=32x 2·3x-1在[0,1]上的最大值。
  解析:令3x=t,则y=t2 2t-1=(t 1)2-2
  x∈[0,1],t∈[1,3],当t=3时,y最大=14
  其二,换元法:若函数表达式中含有根式、分式、指数式、对数式等,可考虑用此方法:
  例:1. 求函数f(x)=x 2的最大值。
  解析:方法一:设=t t≥0,x=1-t2
  y=-(t-1)2 2,当t=1即x=0时,y最大=2
  方法二:利用导数法,定义域是{x/x≤1}
  f ′(x)=1-由f ′(x)=0,得x=0
  當x<0时,f′(x)>0,f(x)为增函数
  当0  当x=0时,f(x)最大=f(0)=2
  2. 求函数y=x y=x 的值域
  解析:换元法 由4-x2≥0,知-2≤x≤2
  设x=2cos,θ∈[0,π],则y=2cosθ =2cosθ 2sinθ=22(θ )
  ∵θ ∈[,],∴sin(θ )∈[,1]
  ∴y∈[-2,2]
  其三,导数法(利用函数单调性)
  函数y=ax (a>0,b>0)被称为对勾函数,以此为背景的考题,曾是考试热点。
  例:谈论函数f(x)=ax (a>0,b>0)的单调性
  解析:f ′(x)=a-令f ′(x)=0 ax2-b=0 x=±
  当f ′(x)>0 x> 或x<-
  当f ′(x)<0 -   f(x)在(-∞,-],[, ∞)上是增函数
  f(x)在[-,0),(0,]上是减函数
  2. 求函数f(x)=x 在[3, ∞]的最小值
  解析:此函数是对勾函数,由其性质,知f(x)在[3, ∞]上是增函数,所以,其最小值是。
  其四,分离常数法
  例:1. 求函数y=的值域
  解析:y=2 其值域是{y/y≠2}
  2. 求y=的值域
  解析:法一:分離常数法,y=由2x-1>-1
  知<2或>0,∴y>1或y<1
  法二:反函数法2x=,x=log2
  由>0,得y>1或y<-1。
  3. 求函数y=(x>1)的最小值。
  解析:∵x>-1,∴x 1>0
  原式==x 1 5≥2 5=9
  当且仅当x 1=,x=1时,等号“=”成立
  ∴当x=1时,原函数的最小值为9。(先分离常数,再用不等式法求最小值)
  其五,不等式法
  例:已知:x>0,y>0 ,且 =1,求x y的最小值。
  方法一:把求二元函数f(x,y)=x y,转化为一元函数。由 =1得y==9 ,由x>0y=>0得x>1
  ∵x y=x 9 =x-1 10≥2 10=16当且仅当x-1=即:x=4时,上式取“=”号
  ∴x y的最小值是16。
  方法二:对二元函数也可转化为 型函数,然后再用均值不等式。
  (上接第107页)
  ∵ =1∴x y=(x y)( )=10 ≥16当且仅当=,即:x=4,y=12时,上式取“=”号
  ∴x y的最小值为16。
  其六,线性规划问题,求目标函数的最值问题
  例:已知x,y满足约束条件x≥1x-3y≤-43x 5y≤30
  ①求目标函数,y=2x y的最值
  ②求y=的取值范围
  ③求y=x2 y2的取值范围
  其七,数形结合法,函数表达式具有明显的某种几何定义,如两点距离、直线斜率等,用此方法会更加简单、一目了然。
  例:1. 求函数y= 的值域
  解析:y=x-2 x 8可看成数轴上点x与点2与点-8的距离之和,∴y∈[10, ∞)
  2. 求函数y==的值域
  解析:上式可变形为:
  y=-
  ==
  上式可看成在坐标平面内动点P(x,0)到定点A(3,2)与B(-2,1),距离之差。
  即:y=AP-BP
  由AP-BP≤AB=
  ∴-≤y≤
  y∈[-,]
  (作者单位:山西省忻州职业技术学院 034000)
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