内容正文:
第二章 函数的概念与性质
第1课时 函数的概念及其表示
[考试要求] 1.了解构成函数的要素,会求简单函数的定义域和值域.2.在实际情景中,会根据不同的需要选择恰当的方法(如图象法、列表法、解析法)表示函数.3.了解简单的分段函数,并能简单应用.
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1.函数的概念
概念 一般地,设A,B是非空的_________,如果对于集合A中的____________,按照某种确定的对应关系f,在集合B中都有______确定的数y和它对应,那么就称f: A→B为从集合A到集合B的一个函数
三要素 对应关系 y=f(x),x∈A
定义域 ___的取值范围
值域 与x的值相对应的y的值的集合____________
实数集
任意一个数x
唯一
x
{f(x)|x∈A}
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2.同一个函数
如果两个函数的_________相同,并且____________完全一致,即相同的自变量对应的函数值也相同,那么这两个函数为同一个函数.
3.函数的表示法
表示函数的常用方法:_________、_________、_________.
提醒:与x轴垂直的直线和一个函数的图象至多有1个交点.
定义域
对应关系
解析法
图象法
列表法
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4.分段函数
(1)若函数在其定义域的不同子集上,因对应关系不同而分别用几个不同的式子来表示,这种函数称为分段函数.分段函数表示的是一个函数.
(2)分段函数的定义域等于各段函数的定义域的并集,其值域等于各段函数的值域的______.
并集
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[常用结论]
1.注意以下几个特殊函数的定义域:
(1)分式型函数,分母不为零的实数集合.
(2)偶次方根型函数,被开方式非负的实数集合.
(3)f(x)的解析式为对数式时,函数的定义域是真数为正数、底数为正数且不为1的实数集合.
(4)若f(x)=x0,则f(x)的定义域为{x|x≠0}.
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2.基本初等函数的值域
(1)y=kx+b(k≠0)的值域是R.
(4)y=ax(a>0且a≠1)的值域是(0,+∞).
(5)y=logax(a>0且a≠1)的值域是R.
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一、易错易混辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)函数y=1与y=x0是同一个函数.( )
(2)对于函数f:A→B,其值域是集合B.( )
(3)函数y=f(x)的图象可以是一条封闭曲线.( )
(4)若两个函数的定义域与值域相同,则这两个函数是同一个函数.
( )
×
×
×
×
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A.16 B.4
C.5 D.-4
A [f(f(-1))=f(2)=16.故选A.]
√
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2.(人教A版必修第一册P69练习T2改编)函数f(x)=|x-1|的图象是( )
√
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3.(多选)(人教A版必修第一册P72习题3.1 T2改编)下列各组函数是同一个函数的是( )
A.f(x)=x2-2x-1与g(s)=s2-2s-1
√
√
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(-∞,0)∪(0,+∞) 1 [要使函数f(x)有意义,必须使x≠0,
故f(x)的定义域是(-∞,0)∪(0,+∞).
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考点一 求函数的定义域
√
A.(1,5] B.(1,2)∪(2,5)
C.(1,2)∪(2,3] D.(1,3]
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求函数的定义域的策略
(1)求给定函数的定义域:由函数解析式列出使解析式有意义的不等式(组),求解.
(2)求抽象函数的定义域:
①若f(x)的定义域为[m,n],则在f(g(x))中,由m≤g(x)≤n解得x的取值范围即为f(g(x))的定义域.
②若f(g(x))的定义域为[m,n],则由m≤x≤n得到g(x)的取值范围,即为f(x)的定义域.
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[跟进训练]
1.(1)已知函数y=f(x+1)的定义域是[-2,3],则y=f(2x-1)的定义域是( )
√
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√
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(1)A (2)D [(1)因为函数y=f(x+1)的定义域为[-2,3],
所以x∈[-2,3],则x+1∈[-1,4],
即函数f(x)的定义域为[-1,4],
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(2)由题意知,ax2-4ax+2>0的解集为R.
当a=0时,2>0恒成立,满足题意;
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考点二 求函数的解析式
[典例2] 求下列函数的解析式:
(1)已知f(1-sin x)=cos2x,求f(x)的解析式;
(3)已知f(x)是二次函数且f(0)=2,f(x+1)-f(x)=x-1,求f(x)的解析式;
(4)已知f(x)满足2f(x)+f(-x)=3x,求f(x)的解析式.
解:(1)(换元法)设1-sin x=t,t∈[0,2],则sin x=1-t.
因为f(1-sin x)=cos2x=1-sin2x,
所以f(t)=1-(1-t)2=2t-t2,t∈[0,2].即f(x)=2x-x2,x∈[0,2].
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当且仅当x=-1时取等号,
所以f(t)=t2-2,t∈(-∞,-2]∪[2,+∞),
所以f(x)=x2-2, x∈(-∞,-2]∪[2,+∞).
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(3)(待定系数法)设f(x)=ax2+bx+c(a≠0),由f(0)=2,得c=2,
f(x+1)-f(x)=a(x+1)2+b(x+1)+2-ax2-bx-2=x-1,即2ax+a+b=x-1,
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(4)(解方程组法)因为2f(x)+f(-x)=3x,①
所以将x用-x替换,
得2f(-x)+f(x)=-3x,②
由①②解得f(x)=3x.
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求函数解析式的常用方法
(1)待定系数法:若已知函数的类型,可用待定系数法.
(2)换元法:已知复合函数f(g(x))的解析式,可用换元法,此时要注意新元的取值范围.
(3)配凑法:由已知条件f(g(x))=f(x),可将f(x)改写成关于g(x)的表达式,然后以x替代g(x),便得f(x)的解析式,注意g(x)的取值范围.
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(3)设函数f(x)是单调递增的一次函数,满足f(f(x))=16x+5,则f(x)=________.
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代入原式有f(t)=(t-1)2-2(t-1)=t2-4t+3,
所以f(x)=x2-4x+3(x≥1).
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√
考点三 分段函数
求值问题
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(1)A (2)2 [(1)由分段函数可知,当x≤0时,周期T=1,所以f(-4)=f(-4+5)=f(1)=1-3-4=-6,
所以f(f(-4))=f(-6)=f(-6+7)=f(1)=-6.故选A.
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√
解方程或不等式
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分段函数的几类题型及解决方法
(1)若分段函数中含有参数,则直接根据条件选择相应区间上的解析式代入求参.
(2)若是求自变量的值,则需要结合分段区间的范围对自变量进行分类讨论,再求值.
(3)涉及与分段函数有关的不等式问题,主要表现为解不等式,当自变量取值不确定时,往往要分类讨论求解;当自变量取值确定,但分段函数中含有参数时,只需依据自变量的情况,直接代入相应解析式求解.
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√
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(1)D (2)-2或5 [-3,-1)∪[4,+∞)
[(1)令f(a)=t,则f(t)=2,可得t=0或t=1,
当t=0,即f(a)=0时,显然a≤0,
因此a+2=0⇒a=-2;
当t=1,即f(a)=1时,显然a≤0,
因此a+2=1⇒a=-1.
综上所述,a=-2或-1.
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(5)正切函数y=tan x的定义域为.
(2)y=ax2+bx+c(a≠0)的值域:当a>0时,值域为;
当a<0时,值域为.
(3)y=(k≠0)的值域是{y|y≠0}.
二、教材经典衍生
1.(人教A版必修第一册P101T7改编)设函数f(x)=则f(f(-1))=( )
B [函数f(x)=|x-1|=结合选项可知,选项B正确.故选B.]
B.f(x)=与g(x)=x
C.f(x)=与g(x)=
D.f(x)=x与g(x)=
AC [f(x)=与g(x)=x的值域不同;f(x)=x与g(x)==|x|的对应关系不同,故BD错误,AC正确.]
4.(人教A版必修第一册P65例2改编)已知函数f(x)=x+,则f(x)的定义域为___________________;若f(a)=2,则a的值为________.
由f(a)=2得a+=2,解得a=1.]
[典例1] (1)(2025·日照模拟)已知函数y=f(x)的定义域为[0,4],则函数y=+(x-2)0的定义域是( )
(2)函数y=lg(1+tan πx)+的定义域为________.
(1)C (2) [(1)因为函数y=f(x)的定义域为[0,4],函数y=+(x-2)0有意义,
所以解得1<x<2或2<x≤3,
所以函数y=+(x-2)0的定义域是(1,2)∪(2,3].故选C.
(2)由题意得解得-<x<.]
A. B.[-1,4]
C.[-5,5] D.[-3,7]
(2)若函数y=的定义域为R,则实数a的取值范围是( )
A. B.
C. D.
所以-1≤2x-1≤4,得0≤x≤,
所以函数y=f(2x-1)的定义域为.故选A.
当a≠0时,解得0<a<.
综上,实数a的取值范围是.]
(2)已知f=x2+,求f(x)的解析式;
(2)(配凑法)因为f=x2+=2-2,令t=x+,当x>0时,
t≥2=2,当且仅当x=1时取等号,
当x<0时,t=-≤-2,
所以 即
所以f(x)=x2-x+2.
(4)解方程组法:已知关于f(x)与f或f(-x)的表达式,可根据已知条件再构造出另外一个等式,通过解方程组求出f(x).
[跟进训练]
2.(1)(易错题)已知f(+1)=x-2,则f(x)=________.
(2)已知f(x)满足f(x)-2f=2x,则f(x)=________.
(1)x2-4x+3(x≥1) (2)-x- (3)4x+1
[(1)法一(换元法):令t=+1,则t≥1,x=(t-1)2,
法二(配凑法):f(+1)=x+2+1-4-4+3=(+1)2-4(+1)+3,
因为+1≥1,所以f(x)=x2-4x+3(x≥1).
(2)因为f(x)-2f=2x,①
以代替①中的x,得f-2f(x)=,②
①+②×2得-3f(x)=2x+,
所以f(x)=-x-.
(3)因为f(x)为单调递增的一次函数,所以设f(x)=ax+b,a>0,故f(f(x))=a(ax+b)+b=a2x+ab+b=16x+5,所以a2=16,ab+b=5,解得a=4,b=1或a=-4,b=-(不合题意,舍去).因此f(x)=4x+1.]
[典例3] (1)已知函数f(x)=则f(f(-4))=( )
A.-6 B.0
C.4 D.6
(2)(2021·浙江高考)已知a∈R,函数f(x)=若f(f())=3,则a=_________.
(2)因为>2,所以f()=6-4=2,
所以f(f())=f(2)=1+a=3,解得a=2.]
[典例4] (1)(2025·烟台模拟)函数f(x)=若实数a满足f(a)=f(a-1),则f=( )
A.2 B.4
C.6 D.8
(2)已知函数f(x)=则f(x)<f(x+1)的解集为_______.
(1)D (2) [(1)由分段函数的定义知,f(x)的定义域是(-1,+∞),所以a>0.
①当0<a<1时,-1<a-1<0,则f(a)=f(a-1)可化为2a=,解得a=,
所以f=f(4)=8.
②当a≥1时,a-1≥0,则f(a)=f(a-1)可化为2a=2(a-1),方程无解.故选D.
(2)由题意知,当x≤0时,x+1≤1,f(x)<f(x+1)⇔x2-1<(x+1)2-1,解得-<x≤0.
当0<x≤1时,x+1>1,此时f(x)=x2-1≤0,f(x+1)=log2(x+1)>0.
所以当0<x≤1时,恒有f(x)<f(x+1).
当x>1时,f(x)<f(x+1)⇔log2x<log2(x+1)恒成立.
综上可知,f(x)<f(x+1)的解集为.]
[跟进训练]
3.(1)已知函数f(x)=若f(f(a))=2,则a等于( )
A.0或1 B.-1或1
C.0或-2 D.-2或-1
(2)已知函数f(x)=若f(a)=4,则实数a的值是________;若f(a)≥2,则实数a的取值范围是________.
(2)若f(a)=4,
则或
解得a=-2或a=5.
若f(a)≥2,
则或
解得-3≤a<-1或a≥4,
所以实数a的取值范围是[-3,-1)∪[4,+∞).]
$$