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在函数的三要素中,对于如何求函数的值域,是学生感到头痛的问题,它所涉及到的知识面广,方法灵活多样,在高考中经常出现,占有一定的地位,若方法运用适当,就能起到简化运算过程,避繁就简,事半功倍的作用.本文就函数值域求法归纳如下.
一、观察法
通过对函数定义域、性质的观察,结合函数的解析式,求得函数的值域。
例1:求函数y= 的值域。
解:由算术平方根的性质知 ≥0,故 ≥3。
∴函数的值域为y≥3.
小结:本题通过直接观察算术平方根的性质而获解,这种方法对于一类函数的值域的求法,简捷明了,不失为一种巧法。
二、反函数法
利用函数和它的反函数的定义域与值域的互逆关系,通过求反函数的定义域,得到原函数的值域。形如 的函数的值域,均可使用反函数法。此外,这种类型的函数值域也可使用“分离常数法”求解。
例2:求函数的值域
解法一:(反函数法)
解法二:(分离常数法)由,可得值域
小结:已知分式函数 ,如果在其自然定义域(代数式自身对变量的要求)内,值域为 ;如果是条件定义域(对自变量有附加条件),采用部分分式法将原函数化为 ,用复合函数法来求值域。
三、配方法
配方法是求“二次函数类”值域的基本方法,形如 的函数的值域问题,均可使用配方法。
例3、求函数 的值域
解:由
四、换元法
利用代数或三角代换,将所给函数化成值域容易确定的另一函数,从而求得原函数的值域,形如 的函数均可使用换元法。
例4、求函数的值域
解:(换元法)设 ,则
五、判别式法
把函数转化成关于x的二次方程 ,通过方程有实根,判别式 ,从而求得原函数的值域,形如 均可用判别式法.
例5、求函数的值域
解:(判别式法)原函数可化为
(1) 时不成立
(2) 时,
综合(1)、(2)值域
六、单调法
利用函数在给定的区间上的单调递增或单调递减求值域。
例6、求函数y=4x- (x≤1/3)的值域。
解:设f(x)=4x,g(x)= - (x≤1/3),易知它们在定义域内为增函数,从而y=f(x)+g(x)= 4x- 在定义域为x≤1/3上也为增函数,而且y≤f(1/3)+g(1/3)=4/3,因此,所求的函数值域为{y|y≤4/3}。
利用单调性求函数的值域,是在函数给定的区间上,或求出函数隐含的区间,结合函数的增减性,求出其函数在区间端点的函数值,进而可确定函数的值域
七、利用函数的有界性法
形如,所以可从此求出其值域或最值。
例7、求函数 的值域。
解:利用函数的有界性.由 得
八、不等式法
运用均值不等式求值域。
例8、求函数y= x2+5x+8x+1 当x∈[0,2]时的值域。
解:y= (x+1)2+3(x+1)+4x+1 = (x+1)+3+4x+1
∵x≥0 ∴x+1>0 ∴y≥3+2(x+1)4(x+1) = 7
当x+1= 4x+1 时,即x= 1时取“=”,显然y在[0,1]上时是减函数,在[1,2]上时是增函数,故有x= 0时y= 8, 而 x= 2时y= 223 < 8∴当x= 0时,y有最大值8
综上所述,函数y的值域是[7,8]。
九、求导法
对一些易于求导函数的类型,适合用此方法。其方法是先利用导函数求出极大值、极小值,再确定最值从而求出值域。
例9、求函数y=x3-3x2+10(x≥-1) 值域
分析:原函数的导函数为y′=3x2-6x,则当x≥2或x≤0时y′>0原函数递增,否则递减;x=0与x=2分别为极大值与极小值点,结合图象可知,y无最大值,且最小值在f(-1)=6与f(2)=6的较小者,即y∈[6,+∞).
总之,求值域的方法比较多,要灵活掌握各种题型对应的方法,提倡“对号入座”;但又不拘泥于死板的题型与方法,而多开拓出一种题型的多种求值域的方法,从而给解题提供更多的思路,达到迅速、准确解题的目的。
一、观察法
通过对函数定义域、性质的观察,结合函数的解析式,求得函数的值域。
例1:求函数y= 的值域。
解:由算术平方根的性质知 ≥0,故 ≥3。
∴函数的值域为y≥3.
小结:本题通过直接观察算术平方根的性质而获解,这种方法对于一类函数的值域的求法,简捷明了,不失为一种巧法。
二、反函数法
利用函数和它的反函数的定义域与值域的互逆关系,通过求反函数的定义域,得到原函数的值域。形如 的函数的值域,均可使用反函数法。此外,这种类型的函数值域也可使用“分离常数法”求解。
例2:求函数的值域
解法一:(反函数法)
解法二:(分离常数法)由,可得值域
小结:已知分式函数 ,如果在其自然定义域(代数式自身对变量的要求)内,值域为 ;如果是条件定义域(对自变量有附加条件),采用部分分式法将原函数化为 ,用复合函数法来求值域。
三、配方法
配方法是求“二次函数类”值域的基本方法,形如 的函数的值域问题,均可使用配方法。
例3、求函数 的值域
解:由
四、换元法
利用代数或三角代换,将所给函数化成值域容易确定的另一函数,从而求得原函数的值域,形如 的函数均可使用换元法。
例4、求函数的值域
解:(换元法)设 ,则
五、判别式法
把函数转化成关于x的二次方程 ,通过方程有实根,判别式 ,从而求得原函数的值域,形如 均可用判别式法.
例5、求函数的值域
解:(判别式法)原函数可化为
(1) 时不成立
(2) 时,
综合(1)、(2)值域
六、单调法
利用函数在给定的区间上的单调递增或单调递减求值域。
例6、求函数y=4x- (x≤1/3)的值域。
解:设f(x)=4x,g(x)= - (x≤1/3),易知它们在定义域内为增函数,从而y=f(x)+g(x)= 4x- 在定义域为x≤1/3上也为增函数,而且y≤f(1/3)+g(1/3)=4/3,因此,所求的函数值域为{y|y≤4/3}。
利用单调性求函数的值域,是在函数给定的区间上,或求出函数隐含的区间,结合函数的增减性,求出其函数在区间端点的函数值,进而可确定函数的值域
七、利用函数的有界性法
形如,所以可从此求出其值域或最值。
例7、求函数 的值域。
解:利用函数的有界性.由 得
八、不等式法
运用均值不等式求值域。
例8、求函数y= x2+5x+8x+1 当x∈[0,2]时的值域。
解:y= (x+1)2+3(x+1)+4x+1 = (x+1)+3+4x+1
∵x≥0 ∴x+1>0 ∴y≥3+2(x+1)4(x+1) = 7
当x+1= 4x+1 时,即x= 1时取“=”,显然y在[0,1]上时是减函数,在[1,2]上时是增函数,故有x= 0时y= 8, 而 x= 2时y= 223 < 8∴当x= 0时,y有最大值8
综上所述,函数y的值域是[7,8]。
九、求导法
对一些易于求导函数的类型,适合用此方法。其方法是先利用导函数求出极大值、极小值,再确定最值从而求出值域。
例9、求函数y=x3-3x2+10(x≥-1) 值域
分析:原函数的导函数为y′=3x2-6x,则当x≥2或x≤0时y′>0原函数递增,否则递减;x=0与x=2分别为极大值与极小值点,结合图象可知,y无最大值,且最小值在f(-1)=6与f(2)=6的较小者,即y∈[6,+∞).
总之,求值域的方法比较多,要灵活掌握各种题型对应的方法,提倡“对号入座”;但又不拘泥于死板的题型与方法,而多开拓出一种题型的多种求值域的方法,从而给解题提供更多的思路,达到迅速、准确解题的目的。