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函数解析式是函数与自变量之间的一种对应关系,是函数与自变量之间建立联系的桥梁。在高中数学中有求函数解析式的一类题,它与课本上的函数这一内容关系密切,并且具有一定的规律性。 现就求解方法例析如下:
一、拼凑法
已知f[g(x)]的解析式,要求f(x)时,可从f[g(x)]的解析式中拼凑出“g(x)”,即用g(x)来表示,再将解析式的两边的g(x)用x代替的方法叫做拼凑法。
例1:已知f(1+)=-3,求f(x)。
分析:∵f(1+)=-3=(1++)-1--3=(1+)-(1+)-2,(1+≠1)
∴f(x)=x-2x-2(x≠1)。
例2:已知f(-1)=x+2,求f(x)。
分析:∵f(-1)=(-1)+4(-1)+3,而-1≥-1,
∴f(x)=x+4x+3(x≥-1)。
二、换元法
对于已知f[g(x)]的表达式,求f(x)的解析式这类问题,总可以令t=g(x),解出x=φ(t),代入f[g(x)]的表达式,推导出f(t)的解析式,最后将t改写成x得到f(x)的解析式,这种方法即为换元法。
如上例2,还可以如下解:
令t=-1,则t≥-1,且=t+1,
f(t)=(t+1)+2(t+1)=t+4t+3,
故所求函数f(x)=x+4x+3(x≥-1)。
例3:设f(cosx-1)=cosx,求f(x)。
分析:令t=cosx-1,
∴cosx=t+1。
又-1≤cosx≤1,
∴-2≤cosx-1≤0,
即-2≤t≤0。
∴f(t)=(t+1)(-2≤cosx-1≤0),即f(x)=(x+1),x∈[-2,0]。
注:对以上两种方法,在求完解析式后,要注意函数的准确定义域,这是容易忽略的。
三、 定义法
结合函数的结构特征,即利用其对应法则得出解析式。
例4:设f[f(x)]=,求f(x)。
分析:∵f[f(x)]===,
观察其结构特征,
∴f(x)=。
例5:设f(cosx)=cos17x,求f(sinx)。
分析:利用对应法则有f(sinx)=f[cos(-x)]=cos17(-x)
=cos(8π+-17x)=cos(-17x)=sin17x。
四、待定系数法
已知f(x)的函数类型,要求f(x)的解析式时,可根据类型设其解析式,从而确定其系数的方法。
例6:已知函数f(x)是一次函数,且f[f(x)]=4x+3,求f(x)。
分析:依题意可设f(x)=ax+b(a≠0),
则f[f(x)]=a(ax+b)+b=ax+ab+b=4x+3
∴a=4ab+b=3?圯a=2b=1或a=-2b=-3,
∴函数为f(x)=2x+1或f(x)=-2x-3。
例7:已知f(x-2)=2x-9x+13,求f(x)。
分析:观察条件易知f(x)是一个一元二次函数。
设f(x)=ax+bx+c(a≠0),
则f(x-2)=a(x-2)+b(x-2)+c=ax+(b-4a)x+(4a-2b+c)。
又f(x-2)=2x-9x+13,
比较系数得:a=2b-4a=-94a-2b+c=13,
解得:a=2b=-1c=3,
∴f(x)=2x-x+3。
注:我们学过的函数还有正比例函数y=kx,反比例函数y=(k≠0),以及指数函数y=a,对数函数y=logx,幂函数y=x等,我们都要相应学会应用。
五、解方程组法
一般而言,若条件中同时出现f[φ(x)]与f[ψ(x)],这里ψ(x)=或ψ(x)=φ(x),可先用换元法,令t=φ(x),解得x=φ(x),再用或-t代替x,得到f(t)和f()或f(-t)为元的方程组,消去f()或f(-t),解出f(t)的解析式,最后将t改写成x得到f(x)的解析式,这种方法即为解方程组法。
例8:已知f(x)-2f()=3x+2,求f(x)。
分析:令t=,则x=,f()-2f(t)=3+2,
即f()-2f(x)=+2。
与原式联立,得f(x)-2f()=3x+2f()-2f(x)=+2?圯f(x)=-x--2。
故所求函数f(x)=-x--2。
例9:已知2f(x)+f(-x)=3x+2,求f(x)。
分析:2f(x)+f(-x)=3x+2…………(1)
2f(-x)+f(x)=-3x+2…………(2)
由(1),(2)可解得:f(x)=3x+。
六、赋值法(亦称特殊值法)
一般而言,若已知条件是一个含有n个变量的等式,且该等式对变量允许范围内的任何值都成立,则可考虑适当取一些特殊的数值,使等式变得简易或能够用上其他已知条件,并结合换元法,从而求出函数解析式,这种方法即为特殊值法。使用该方法的关键是能够有针对性地、巧妙地选取若干特殊值,从而达到解题的目的。
例10:设f(x)是R上的函数,且满足f(0)=1,并且对于任意实数x,y,有f(x-y)=f(x)-y(2x-y+1),求f(x)。
分析:由f(0)=1,f(x-y)=f(x)-y(2x-y+1)。
设x=y,得f(0)=f(x)-x(2x-x+1),即f(x)=x+x+1。
七、叠加法
例11:若f(1)=lg,且当x≥2时,满足f(x-1)=f(x)-lga(a>0,x∈N),求f(x)。
分析:∵f(x)=f(x-1)+lga(a>0,x∈N)
递推得:f(x-1)=f(x-2)+lga
f(x-2)=f(x-3)+lga
…
f(3)=f(2)+lga
f(2)=f(1)+lga
以上(x-1)个等式两边分别相加,
f(x)=f(1)+lga+lga+…+lga+lga
=f(1)+lga
=lg+lga
=lga
=[-1]lga
以上介绍的是几种常见的求解函数解析式的方法,其中有些解法是相互联系的。一个题目可能需要运用多种以上的方法才能获解,因此,我们要多锻炼综合应用所掌握的方法,准确解决相关问题的能力,只有这样,才能做到“对症下药”,使问题迎刃而解。
参考文献:
[1]犁兴平.抽象函数的几种常见解法.
一、拼凑法
已知f[g(x)]的解析式,要求f(x)时,可从f[g(x)]的解析式中拼凑出“g(x)”,即用g(x)来表示,再将解析式的两边的g(x)用x代替的方法叫做拼凑法。
例1:已知f(1+)=-3,求f(x)。
分析:∵f(1+)=-3=(1++)-1--3=(1+)-(1+)-2,(1+≠1)
∴f(x)=x-2x-2(x≠1)。
例2:已知f(-1)=x+2,求f(x)。
分析:∵f(-1)=(-1)+4(-1)+3,而-1≥-1,
∴f(x)=x+4x+3(x≥-1)。
二、换元法
对于已知f[g(x)]的表达式,求f(x)的解析式这类问题,总可以令t=g(x),解出x=φ(t),代入f[g(x)]的表达式,推导出f(t)的解析式,最后将t改写成x得到f(x)的解析式,这种方法即为换元法。
如上例2,还可以如下解:
令t=-1,则t≥-1,且=t+1,
f(t)=(t+1)+2(t+1)=t+4t+3,
故所求函数f(x)=x+4x+3(x≥-1)。
例3:设f(cosx-1)=cosx,求f(x)。
分析:令t=cosx-1,
∴cosx=t+1。
又-1≤cosx≤1,
∴-2≤cosx-1≤0,
即-2≤t≤0。
∴f(t)=(t+1)(-2≤cosx-1≤0),即f(x)=(x+1),x∈[-2,0]。
注:对以上两种方法,在求完解析式后,要注意函数的准确定义域,这是容易忽略的。
三、 定义法
结合函数的结构特征,即利用其对应法则得出解析式。
例4:设f[f(x)]=,求f(x)。
分析:∵f[f(x)]===,
观察其结构特征,
∴f(x)=。
例5:设f(cosx)=cos17x,求f(sinx)。
分析:利用对应法则有f(sinx)=f[cos(-x)]=cos17(-x)
=cos(8π+-17x)=cos(-17x)=sin17x。
四、待定系数法
已知f(x)的函数类型,要求f(x)的解析式时,可根据类型设其解析式,从而确定其系数的方法。
例6:已知函数f(x)是一次函数,且f[f(x)]=4x+3,求f(x)。
分析:依题意可设f(x)=ax+b(a≠0),
则f[f(x)]=a(ax+b)+b=ax+ab+b=4x+3
∴a=4ab+b=3?圯a=2b=1或a=-2b=-3,
∴函数为f(x)=2x+1或f(x)=-2x-3。
例7:已知f(x-2)=2x-9x+13,求f(x)。
分析:观察条件易知f(x)是一个一元二次函数。
设f(x)=ax+bx+c(a≠0),
则f(x-2)=a(x-2)+b(x-2)+c=ax+(b-4a)x+(4a-2b+c)。
又f(x-2)=2x-9x+13,
比较系数得:a=2b-4a=-94a-2b+c=13,
解得:a=2b=-1c=3,
∴f(x)=2x-x+3。
注:我们学过的函数还有正比例函数y=kx,反比例函数y=(k≠0),以及指数函数y=a,对数函数y=logx,幂函数y=x等,我们都要相应学会应用。
五、解方程组法
一般而言,若条件中同时出现f[φ(x)]与f[ψ(x)],这里ψ(x)=或ψ(x)=φ(x),可先用换元法,令t=φ(x),解得x=φ(x),再用或-t代替x,得到f(t)和f()或f(-t)为元的方程组,消去f()或f(-t),解出f(t)的解析式,最后将t改写成x得到f(x)的解析式,这种方法即为解方程组法。
例8:已知f(x)-2f()=3x+2,求f(x)。
分析:令t=,则x=,f()-2f(t)=3+2,
即f()-2f(x)=+2。
与原式联立,得f(x)-2f()=3x+2f()-2f(x)=+2?圯f(x)=-x--2。
故所求函数f(x)=-x--2。
例9:已知2f(x)+f(-x)=3x+2,求f(x)。
分析:2f(x)+f(-x)=3x+2…………(1)
2f(-x)+f(x)=-3x+2…………(2)
由(1),(2)可解得:f(x)=3x+。
六、赋值法(亦称特殊值法)
一般而言,若已知条件是一个含有n个变量的等式,且该等式对变量允许范围内的任何值都成立,则可考虑适当取一些特殊的数值,使等式变得简易或能够用上其他已知条件,并结合换元法,从而求出函数解析式,这种方法即为特殊值法。使用该方法的关键是能够有针对性地、巧妙地选取若干特殊值,从而达到解题的目的。
例10:设f(x)是R上的函数,且满足f(0)=1,并且对于任意实数x,y,有f(x-y)=f(x)-y(2x-y+1),求f(x)。
分析:由f(0)=1,f(x-y)=f(x)-y(2x-y+1)。
设x=y,得f(0)=f(x)-x(2x-x+1),即f(x)=x+x+1。
七、叠加法
例11:若f(1)=lg,且当x≥2时,满足f(x-1)=f(x)-lga(a>0,x∈N),求f(x)。
分析:∵f(x)=f(x-1)+lga(a>0,x∈N)
递推得:f(x-1)=f(x-2)+lga
f(x-2)=f(x-3)+lga
…
f(3)=f(2)+lga
f(2)=f(1)+lga
以上(x-1)个等式两边分别相加,
f(x)=f(1)+lga+lga+…+lga+lga
=f(1)+lga
=lg+lga
=lga
=[-1]lga
以上介绍的是几种常见的求解函数解析式的方法,其中有些解法是相互联系的。一个题目可能需要运用多种以上的方法才能获解,因此,我们要多锻炼综合应用所掌握的方法,准确解决相关问题的能力,只有这样,才能做到“对症下药”,使问题迎刃而解。
参考文献:
[1]犁兴平.抽象函数的几种常见解法.