内容正文:
第二章 函数及其应用
第6讲 函数的概念及其表示
复习目标
1.了解函数的含义.
2.在实际情境中,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,并会简单的应用.
教材梳理 夯基础
主干知识
知识点1 函数的概念
概念
一般地,设A,B是非空的实数集,如果对于集合A中的任意一个数x,按照某种确定的对应关系f,在集合B中都有唯一确定的数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
x的取值范围
值域
与x对应的y值的
集合{f(x)|x∈A}
知识点2 同一个函数
(1)前提条件:①定义域相同;②对应关系相同.
(2)结论:这两个函数为同一个函数.
知识点3 函数的表示法
表示函数的常用方法有解析法、图象法和列表法.
知识点4 分段函数
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.
[注意点]分段函数虽由几个部分组成,但它表示的是一个函数.分段函数的定义域等于各段函数的定义域的并集,值域等于各段函数的值域的并集.
基础自测
类型
回源教材
澄清盲点
题号
2,3
1,4
1.(易错辨析)正确的画“√”,错误的画“×”.
(1)f(x)=+是一个函数( × )
【解析】(1)错误.无解,可知其说法错误.
(2)函数就是定义域到值域的对应关系( × )
【解析】(2)错误.根据函数的概念可知其错误.
(3)若A=R,B={x|x>0},f:x→y=|x|,其对应是从A到B的函数( × )
【解析】(3)错误.集合A中的元素0在集合B中无元素与之对应.
(4)若两个函数的定义域与值域分别相同,则这两个函数是同一个函数( × )
【解析】(4)错误.只有两个函数的定义域、对应关系分别相同时,这两个函数才是同一个函数.
2.(必修第一册P66例3改编)下列函数中与函数y=x+1是同一个函数的是( )
A.y=()2 B.y=+1
C.y=+1 D.y=+1
【解析】选B.函数y=x+1的定义域为R,而函数y=(x≥-1)与y=+1(x≠0)的定义域不是R,故A,C选项不符合题意;y=+1=|x|+1对应关系与y=x+1不相同,故D选项不符合题意.
3.(必修第一册P65例2改编)已知函数f(x)=则f(f(-3))=________.
【解析】因为f(-3)==0,
所以f(f(-3))=f(0)=.
答案:
4.若函数f(2x)=4x-2x,则f(x)=____________.
【解析】由题意,f(2x)=4x-2x=-2x,设t=2x,则f(t)=t2-t,t>0,所以f(x)=x2-x,x>0.
答案:x2-x(x>0)
考点突破 强技能
考点一三角函数的定义域……题组练通
角度1 具体函数的定义域
1.函数f(x)=-(x-3)0的定义域是( )
A.[2,+∞) B.(2,+∞)
C.(2,3)∪(3,+∞) D.[3,+∞)
【解析】选C.由解得x>2且x≠3.
所以函数f(x)=-(x-3)0的定义域为(2,3)∪(3,+∞).
2.(2024·烟台模拟)函数y=的定义域为( )
A.[-2,2] B.(-1,2]
C.(-1,0)∪(0,2] D.(-1,1)∪(1,2]
【解析】选C.由已知可得
即因此,函数y=的定义域为(-1,0)∪(0,2].
角度2 抽象函数的定义域
3.(2025·镇江模拟)若函数y=f(2x)的定义域为[-2,4],则y=f(x)-f(-x)的定义域为 ( )
A.[-2,2] B.[-2,4]
C.[-4,4] D.[-8,8]
【解析】选C.因为函数y=f(2x)的定义域为[-2,4],
则-2≤x≤4,可得-4≤2x≤8,
所以函数y=f(x)的定义域为[-4,8].
对于函数y=f(x)-f(-x),则有
解得-4≤x≤4,因此函数y=f(x)-f(-x)的定义域为[-4,4].
4.(金榜原创·易错对对碰)
(1)若函数y=f(x)的定义域是[0,2 026],则函数g(x)=的定义域为______________.
(2)若函数f(x-1)的定义域为[0,2 026],则函数g(x)=的定义域为______________.
【解析】(1)要使函数f(x+1)有意义,则0≤x+1≤2 026,解得-1≤x≤2 025,故函数f(x+1)的定义域为[-1,2 025].所以函数g(x)有意义的条件是解得-1≤x<1或1<x≤2 025.故函数g(x)的定义域为[-1,1)∪(1,2 025].
(2)由函数f(x-1)的定义域为[0,2 026],
得函数y=f(x)的定义域为[-1,2 025],则解得-2≤x≤2 024且x≠1.
所以函数g(x)的定义域为[-2,1)∪(1,2 024].
答案:(1)[-1,1)∪(1,2 025] (2)[-2,1)∪(1,2 024]
解题技法
1.求具体函数的定义域的方法
根据函数解析式列出自变量满足的不等式(组),得出不等式(组)的解集即可.
2.求抽象函数的定义域的策略
(1)若已知函数f(x)的定义域为[a,b],则复合函数f(g(x))的定义域由不等式a≤g(x)≤b求出;
(2)若已知函数f(g(x))的定义域为[a,b],则f(x)的定义域为g(x)在x∈[a,b]上的值域.考点二 函数的解析式
【例1】(1)(一题多法)已知f(x)满足f(-1)=x-2,求f(x)的解析式;
(2)已知f(x)是二次函数,f(x+1)-f(x)=2x+1,且f(0)=3,求f(x)的解析式;
(3)已知f(x)满足2f(x)+f(-x)=3x,求f(x)的解析式.
【解析】(1)法一(配凑法):因为x-2=(-1)2-1,所以f(-1)=(-1)2-1,
因为x≥0,所以-1≥-1.
所以f(x)=x2-1(x≥-1).
法二(换元法):设u=-1,
则=u+1(u≥-1),
所以f(u)=(u+1)2-2(u+1)=u2-1(u≥-1),即f(x)=x2-1(x≥-1).
(2)(待定系数法)因为f(x)是二次函数,所以可设f(x)=ax2+bx+c(a≠0),所以a(x+1)2+b(x+1)+c-(ax2+bx+c)=2x+1.
即2ax+a+b=2x+1,所以
解得
又因为f(0)=3,所以c=3,所以f(x)=x2+3.
(3)(方程组法)因为2f(x)+f(-x)=3x①,
所以将x用-x替换,得2f(-x)+f(x)=-3x②,
由①②解得f(x)=3x.
解题技法 函数解析式的求法
(1)配凑法:由已知条件f(g(x))=F(x),可将F(x)改写成关于g(x)的解析式,然后以x替代g(x),便得f(x)的解析式.
(2)待定系数法:若已知函数的类型(如一次函数、二次函数)可用待定系数法.
(3)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.
(4)方程组法:已知关于f(x)与f()或f(-x)等的解析式,可根据已知条件再构造出另外一个等式组成方程组,通过解方程组求出f(x).
【训练1】 (1)已知一次函数f(x)满足2f(x)+f(x+1)=9x+6,则f(4)=( )
A.12 B.13 C.14 D.15
【解析】选B.设f(x)=ax+b(a≠0),则2f(x)+f(x+1)=2ax+2b+a(x+1)+b=3ax+a+3b.
因为2f(x)+f(x+1)=9x+6,所以解得所以f(x)=3x+1,f(4)=13.
(2)已知f(1-sin x)=cos2x,则f(x)=________________.
【解析】(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].
答案:2x-x2,x∈[0,2]
(3)已知f(x)满足f(x)-2f()=2x,则f(x)=__________________.
【解析】(方程组法)因为f(x)-2f()=2x①,
以代替①中的x,得f()-2f(x)=②,
①+②×2得-3f(x)=2x+,
所以f(x)=--(x≠0).
答案:--(x≠0)
【加练备选】
已知定义在(0,+∞)上的函数f(x)满足f(x)-4f()=-,则f(x)的最小值为( )
A.4 B.4 C.2 D.2
【解析】选B.因为x>0,所以>0,
f(x)-4f()=-①,
所以f()-4f(x)=-15x②.
由①,②可解得f(x)=4x+,x∈(0,+∞),
因为x>0,所以f(x)=4x+≥2=4,当且仅当4x=,即x=时,等号成立.
考点三 分段函数
角度1 分段函数求值
【例2】(2025·合肥模拟)已知f(x)=则f(f(26))=( )
A. B. C.1 D.2
【解析】选C.因为26>4,所以f(26)=log5(26-1)=2,又2<4,所以f(f(26))=f(2)=e2-2=1.
角度2 分段函数与方程、不等式
【例3】(1)(2024·广州联考)已知函数f(x)=若f(2 024)=1,则实数a的值为( )
A.0 B.1 C.2 D.4
【解析】选D.因为当x>0时,f(x)=f(x-1)-f(x-2),所以f(x+1)=f(x)-f(x-1),f(x+1)=-f(x-2),即f(x+3)=-f(x),f(x+6)=-f(x+3)=f(x),所以f(2 024)=f(337×6+2)=f(2)=-f(-1)=-1=1,则a=4.
(2)(一题多法)设函数f(x)=则满足f(x)+f(x-)>1的x的取值范围是________.
【解析】法一:若x≤0,则x-≤-,则f(x)+f(x-)>1可转化为x+1+x-+1>1,即2x>-,则x>-,此时-<x≤0.
若x>0,则f(x)=2x>1,
x->-,当x->0,即x>时,f(x-)=>1,
满足f(x)+f(x-)>1恒成立;
当-<x-≤0,即0<x≤时,f(x-)=x-+1=x+>,满足f(x)+f(x-)>1恒成立.
综上所述,不等式的解集为(-,+∞).
法二:f(x)=
f(x)+f(x-)>1,
即f(x-)>1-f(x),
由图象变换可画出y=f(x-)与y=1-f(x)的图象如图所示:
由图可知x+=-x,即x=-,所以满足f(x-)>1-f(x)的解集为(-,+∞).
答案: (-,+∞)
解题技法
分段函数相关问题的解题思路
(1)求函数值:当出现f(f(a))的形式时,应从内到外依次求值.
(2)求自变量的值:先假设所求的值在分段函数定义区间的各段上,然后求出相应自变量的值,切记要代入检验
.[提醒]当分段函数的自变量范围不确定时,应分类讨论.
【训练2】 (1)(多选题)已知函数f(x)=则( )
A.f(f())=3
B.若f(x)=-1,则x=2或x=-3
C.f(x)<2的解集为(-∞,0)∪(1,+∞)
D.若∀x∈R,a>f(x),则a≥3
【解析】选BCD.对于A,因为f()=-()2+3=0,所以f(f())=f(0)=2,所以A错误;对于B,当x<1时,由f(x)=-1,得x+2=-1,解得x=-3;当x≥1时,由f(x)=-1,得-x2+3=-1,x2=4,解得x=2或x=-2(舍去),综上,x=2或x=-3,所以B正确;对于C,当x<1时,由f(x)<2,得x+2<2,解得x<0,当x≥1时,由f(x)<2,得-x2+3<2,解得x>1,综上,f(x)<2的解集为(-∞,0)∪(1,+∞),所以C正确;对于D,当x<1时,x+2<3,当x≥1时,-x2+3≤2,所以f(x)的值域为(-∞,3),因为∀x∈R,a>f(x),所以a≥3,所以D正确.
(2)已知函数f(x)=则f(2 026)=( )
A.-1 B.0 C.1 D.2
【解析】选A.因为当x≥2时,f(x)=f(x-1),所以f(2 026)=f(2 025)=…=f(2)=f(1)=1-2=-1.
(3)(2022·浙江卷)已知函数f(x)=,则f(f())=________;若当x∈[a,b]时,1≤f(x)≤3,则b-a的最大值是________.
【解析】由题意知f()=-()2+2=,则f(f())=f()=+-1=+-1=.作出函数f(x)的图象,如图所示,结合图象,令-x2+2=1,解得x=±1;令x+-1=3,解得x=2±,又x>1,所以x=2+,所以(b-a)max=2+-(-1)=3+.
答案: 3+
【加练备选】
已知函数f(x)=g(x)=x+1,则①g(f(x))=________;②f(g(x))=
________.
【解析】①当x<0时,f(x)=,g(f(x))=+1;
当x≥0时,f(x)=x2,g(f(x))=x2+1.
所以g(f(x))=
②由x+1<0,得x<-1.
由x+1≥0,得x≥-1.
所以f(g(x))=
答案:① ②
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