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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)
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
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[-,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)