函数定义域的应用

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  函数是高中数学的主线,也是高中数学的灵魂.函数的定义域是构成函数的三大要素之一,函数的定义域似乎非常简单,然而若在解决函数问题中稍加不注意,常常就会误入歧途。在多数函数问题中,起点并不高,解题思路自然明了,但不少学生在求解时往往由于忽视了函数的定义域而导致错解。因此在解函数问题时,我们应透彻理解函数定义域与函数其它性质之间的关系和相互作用,重视定义域对解题的作用与影响。现将平时学习中出现忽视“定义域”的错误进行分析归类,希望同学们能引以为戒。
  一、求值域时忽视定义域
  例1求函数的值域。
  错解:因为
  且 ,所以函数的值域为{y∈R|y≠1}。
  剖析:出错原因是忽视了函数的定义域,上述运算过程中扩大了函数的定义域。
  正解:
  当x=1时,y=-,所以y≠-,又因为≠0,所以y≠1,
  故函数 的值域为{y|y≠1且y≠-}.
  总结:若一个函数的定义域和对应关系一经确定,那么它的值域也就确定了。所以求函数的值域时应特别注意其定义域和对应关系。尤其是在对函数解析式进行恒等变形时,一定要注意定义域是否发生变化。
  二、求函数的单调区间时忽视定义域
  例2求函数f(x)= 的单调区间。
  错解:设u=x2+x-6=(x+)2- ,
  ∴当x∈[-,+∞)时,u=x2+x-6是增函数;当x∈(-∞,
  -]时,u=x2+x-6是减函数,且y= 在(0,+∞)上是增函数,
  所以f(x)= 的单调增区间为[-,+∞),单调减区间为(-∞,-]。
  剖析:上述解法忽略了函数的定义域,从而导致错误,在解此类问题时,应首先确定函数的定义域。
  正解:因为x满足x2+x-6≥0,所以x≥2,或x≤-3,
  所以函数的定义域为(-∞,-3]∪[2,+∞).
  而u=x2+x-6=(x+)2- 在(-∞,-3]上是减函数,在[2,+∞)上是增函数,
  且y= 在(0,+∞)上是增函数,所以f(x)= 的单调增区间为[2,+∞),单调减区间为(-∞,-3]。
  总结:函数的单调区间一定是其定义域的子集,所以求函数的单调区间一定要先看(或求)函数的定义域。
  三、在解不等式时忽视定义域
  例3已知f(x)是定义在[0,1]上的增函数,若f(a-2)-f(a2-4)<0,求实数a的取值范围。
  错解:原不等式可变形为f(a-2)<f(a2-4),因为f(x)是定义在[0,1]上的增函数,
  所以a-2<a2-4,即a2-a-2>0,解得a>2或a<-1.
  剖析:错解忽视了函数的定义域。事实上,应有0≤a-2≤1且0≤a2-4≤1.
  正解:原不等式可变形为f(a-2)<f(a2-4),又f(x)是定义在[0,1]上的增函数,
  所以2<a≤ .
  总结:利用函数的单调性解不等式时,除了考虑单调性外,更要考虑函数的定义域。
  四、求函数解析式时忽视定义域
  例4已知f(x-2)=x2-4x+2,x∈[-10,11],求f(x)的解析式。
  错解:将函数变形为f(x-2)=x2-4x+2=(x-2)2-2,令u=x-2,得f(u)=u2-2,即f(x)=x2-2,x∈[-10,11]。
  剖析:错解误以为[-10,11]是函数f(x)的定义域,事实上它是y=f(x-2)的定义域.
  正解:因为x∈[-10,11],则-12≤x-2≤9,
  将函数变形为f(x-2)=x2-4x+2=(x-2)2-2,u=x-2,得f(u)=u2-2,即f(x)=x2-2,x∈[-12,9]。
  总结:在用解析式法表示函数时,除了要求解函数的解析式外,更要考虑函数自变量本身的取值范围。
  五、判断奇偶性时忽视定义域
  例5判断函数f(x)= 的奇偶性。
  错解:因为 ,所以f(-x)≠-f(x)且f(-x)≠f(x),故f(x)既不是奇函数也不是偶函数。
  剖析:错解忽视了函数的定义域。
  正解:因为所以-2≤x≤2且x≠0,故x+3>0,從而原函数可化简成
  此时 因此f(x)是奇函数。
  总结:由函数的奇偶性不难得出,判断函数的奇偶性,首先应判断函数的定义域是否关于原点对称。
  通过以上例子,我们不难得出,函数的定义域在函数的三要素中起着举足轻重的作用。因此我们在解函数的有关问题时,大脑应时刻紧绷“函数的定义域”这根弦,这样既有利于培养同学们思维的严密性和逻辑性,也有利于提高求解函数问题的能力和方法。
  (作者单位:河北省滦南县第一中学)
  
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