内容正文:
数学·必修·第一册(苏教)
第5章
函数概念与性质
5.1 函数的概念和图象
第一课时 函数的概念
自变量x
相同
完全一致
课下培优巩固练(二十)
[课程标准] 1.在集合对应的基础上理解函数的概念,并能应用函数的有关概念解题. 2.会求几种简单函数的定义域、值域. 3.理解函数图象的概念,并能画出一些比较简单的函数的图象. 4.能够利用图象解决一些简单的函数问题.
{y|y=f(x),x∈A}
一、函数的概念
定义
一般地,给定两个非空 ,按照某种对应关系f,对于集合A中的 ,在集合B中都有 的实数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的函数值的集合____________________
实数集合A和B
每一个实数x
唯一
二、同一个函数
如果两个函数的定义域______,并且对应关系____________,即相同的自变量对应的函数值也相同,那么这两个函数是同一个函数.
微思考:函数y=( eq \r(x) )2与y=|x|是同一个函数吗?
提示:∵y=( eq \r(x) )2的定义域为[0,+∞),y=|x|
的定义域为R,∴两个函数不是同一个函数.
【基点小试】
1.下列四个图象中,不是函数图象的是( )
答案:B
解析:根据函数的定义知:y是x的函数中,x确定一个值,y就随之确定一个值,体现在图象上,图象与平行于y轴的直线最多只能有一个交点,对照选项,可知只有B不符合此条件.故选B.
2.下列各组函数中,表示同一个函数的是( )
A.y=x-2和y= eq \f(x2-4,x+2)
B.y=x-1和y= eq \r(x2-2x+1)
C.f(x)=(x-1)2和g(x)=(x+1)2
D.f(x)= eq \f((\r(x))2,x) 和g(x)= eq \f(x,(\r(x))2)
解析:A中的函数定义域不同;B中函数的对应关系不同;C中两函数的对应关系不同,故选D.
答案:选D.
题型一 函数关系的判断
例1.(1)设M={x|0≤x≤2},N={y|0≤y≤2},给出下列四个图形:
其中,能表示从集合M到集合N的函数关系的个数是( )
A.0
B.1
C.2
D.3
解析:图①不满足定义域M={x|0≤x≤2};
图③不满足集合N={y|0≤y≤2};
图④不满足函数的定义,如x=1时对应两个不同的y值.
答案:B
(2)(多选)下列对应关系是实数集R上的函数的是( )
A.f:把x对应到3x+1
B.g:把x对应到|x|+1
C.h:把x对应到 eq \f(1,x)
D.r:把x对应到 eq \r(x)
答案: AB
解析:A,B满足题意,C中当x=0时不满足,D中当x<0时不满足,故选AB.
[总结] 1.判断一个对应关系是否为函数的方法
2.根据图形判断对应关系是否为函数的方法
(1)任取一条垂直于x轴的直线l.
(2)在定义域内平行移动直线l.
(3)若l与图形有且只有一个交点,则是函数;若在定义域内没有交点或有两个或两个以上的交点,则不是函数.
【练一练】
1.判断下列对应是不是从集合A到集合B的函数.
(1)A=N,B=N*,对应法则f:对集合A中的元素取绝对值与B中元素对应;
(2)A={-1,1,2,-2},B={1,4},对应法则f:x→y=x2,x∈A,y∈B;
(3)A={-1,1,2,-2},B={1,2,4},对应法则f:x→y=x2,x∈A,y∈B;
(4)A={三角形},B={x|x>0},对应法则f:对A中元素求面积与B中元素对应.
解:(1)对于A中的元素0,在f的作用下得0,但0不属于B,即A中的元素0在B中没有元素与之对应,所以不是函数.
(2)对于A中的元素±1,在f的作用下与B中的1对应,A中的元素±2,在f的作用下与B中的4对应,所以满足A中的任一元素与B中唯一元素对应,是“多对一”的对应,故是函数.
(3)对于A中的任一元素,在对应关系f的作用下,B中都有唯一的元素与之对应,如±1对应1,±2对应4,所以是函数.
(4)集合A不是数集,故不是函数.
题型二 同一个函数的判断
例2.下面四组函数中, f(x)与g(x)表示同一个函数的是( )
A. f(x)= eq \f(x2-1,x+1) ,g(x)=x-1
B. f(x)=|x|,g(x)= eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x,x≥0,,-x,x<0))
C. f(x)= eq \r(x2) ,g(x)=( eq \r(x) )2
D. f(x)=x0,g(x)=1
答案: B
解析:选项A中两个函数定义域不同,前者是{x|x≠-1},后者是全体实数,故不是同一个函数;选项C中两个函数定义域不同,前者是全体实数,后者是非负数,故不是同一个函数;选项D中两个函数定义域不同,前者是{x|x≠0},后者是全体实数,故不是同一个函数;选项B中两个函数的定义域和对应关系都相同,是同一个函数.
[总结] 同一个函数的判断应注意的3点
(1)定义域、对应关系两者中只要有一个不相同就不是同一个函数,即使定义域与值域都相同,也不一定是同一个函数.
(2)函数是两个数集之间的对应关系,所以用什么字母表示自变量、因变量是没有限制的.
(3)在化简解析式时,必须是等价变形.
【练一练】
2.下列各组函数:
①f(x)= eq \f(\r(x),x) ,g(x)= eq \f(x,\r(x)) ;
②f(x)= eq \r(x+1) · eq \r(1-x) ,g(x)= eq \r(1-x2) ;
③f(x)=2x-1,g(t)=2t-1
其中表示同一个函数的是________.(填上所有正确的序号)
解析:①不是同一个函数,对应关系不同,
f(x)= eq \f(1,\r(x)) ,g(x)= eq \r(x) .
②是同一个函数,定义域、对应关系都相同.
③f(x)与g(t)两函数的三要素完全相同,是同一函数.
答案:②③
题型三 求函数的定义域
角度1 求具体函数的定义域
例3.(苏教版必修一P101T6改编)求下列函数的定义域:
(1)y= eq \f((x+1)2,x+1) - eq \r(1-x) ;(2)y= eq \f(\r(5-x),|x|-3) .
解:(1)要使函数有意义,自变量x的取值必须满足 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x+1≠0,,1-x≥0,)) 解得x≤1,且x≠-1,
即函数定义域为{x|x≤1,且x≠-1}.
(2)要使函数有意义,自变量x的取值必须满足 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(5-x≥0,,|x|-3≠0,)) 解得x≤5,且x≠±3,
即函数定义域为{x|x≤5,且x≠±3}.
[总结] 求函数定义域的常用方法
(1)若f(x)是分式,则应考虑使分母不为零.
(2)若f(x)是偶次根式,则被开方数大于或等于零.
(3)若f(x)是指数幂,则函数的定义域是使幂运算有意义的实数集合.
(4)若f(x)是由几个式子构成的,则函数的定义域是几个部分定义域的交集.
(5)若f(x)是实际问题的解析式,则应符合实际问题,使实际问题有意义.
角度2 求抽象函数的定义域
例4.(1)若函数y=f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x)) 的定义域是 eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(0,2)) ,则函数g eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x)) = eq \f(f\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x)),2x) 的定义域是___________.
解析:∵函数y=f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x)) 的定义域是 eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(0,2)) ,
∴g eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x)) = eq \f(f\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x)),2x) 的定义域须满足, eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(0≤2x≤2,,x≠0,)) 解得0<x≤1,
所以函数g eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x)) 的定义域为 eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\co1(0,1)) .
答案: eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\co1(0,1))
(2)已知函数f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+1)) 的定义域为 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-1,0)) ,则函数f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x-3)) 的定义域为__________.
解析:因为f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+1)) 的定义域为 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-1,0)) ,则由-1<x<0可得0<x+1<1,
所以f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x)) 的定义域为 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,1)) ,
则在f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x-3)) 中,0<2x-3<1,解得 eq \f(3,2) <x<2,
所以f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x-3)) 的定义域为 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,2),2)) .
答案: eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,2),2))
[总结] 抽象函数定义域求解方法
(1)若已知函数f(x)的定义域[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 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x)) 的定义域为g eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x)) 在x∈[a,b]上的值域.
【练一练】
3.已知函数f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x)) 的定义域为 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,4)) ,求函数g eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x)) =f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+3)) + eq \r(4-x2) 的定义域为( )
A. eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-2,1))
B. eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\co1(-2,1))
C. eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3,7))
D. eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\co1(-3,-2))
答案:B
解析:由题设可得 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(0<x+3<4,,4-x2≥0,)) 故-2≤x<1,故函数的定义域为 eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\co1(-2,1)) .
4.已知函数f(x+1)的定义域为[-2,3],则函数f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,x)+1)) 的定义域为___________.
解析:已知函数f(x+1)的定义域为[-2,3],
所以函数f(x)的定义域为[-1,4],
在函数f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,x)+1)) 中,-1≤ eq \f(1,x) +1≤4,-2≤ eq \f(1,x) ≤3
所以x≤- eq \f(1,2) 或x≥ eq \f(1,3)
所以函数f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,x)+1)) 的定义域为{x|x≤- eq \f(1,2) 或x≥ eq \f(1,3) }.
答案: eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x|x≤-\f(1,2))) 或 eq \b\lc\ \rc\}(\a\vs4\al\co1(x≥\f(1,3)))
5.求下列函数的定义域:
(1)y=2+ eq \f(3,x-2) ;
(2)y= eq \r(3-x) · eq \r(x-1) ;
(3)y=(x-1)0+ eq \r(\f(2,x+1)) .
解:(1)当且仅当x-2≠0,即x≠2时,函数y=2+ eq \f(3,x-2) 有意义,所以这个函数的定义域为{x|x≠2}.
(2)函数有意义,当且仅当 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(3-x≥0,,x-1≥0.)) 解得1≤x≤3,所以这个函数的定义域为{x|1≤x≤3}.
(3)函数有意义,当且仅当 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x-1≠0,,\f(2,x+1)≥0,,x+1≠0.))
解得x>-1,且x≠1,
所以这个函数的定义域为{x|x>-1,且x≠1}.
题型四 求函数值和值域
例5.(1)已知f(x)= eq \f(1,1+x) (x∈R,且x≠-1),g(x)=x2+2(x∈R),则f(2)=________,f(g(2))=________.
解析:∵f(x)= eq \f(1,1+x) ,
∴f(2)= eq \f(1,1+2) = eq \f(1,3) .
又∵g(x)=x2+2,∴g(2)=22+2=6,
∴f(g(2))=f(6)= eq \f(1,1+6) = eq \f(1,7) .
答案: eq \f(1,3) eq \f(1,7)
(2)求下列函数的值域:
①y=x+1;
②y=x2-2x+3,x∈[0,3);
③y= eq \f(3x-1,x+1) ;
④y=2x- eq \r(x-1) .
解:①(观察法)因为x∈R,所以x+1∈R,即函数值域是R.
②(配方法)y=x2-2x+3=(x-1)2+2,由x∈[0,3),再结合函数的图象(如图),可得函数的值域为[2,6).
③(分离常数法)y= eq \f(3x-1,x+1) = eq \f(3x+3-4,x+1) =3- eq \f(4,x+1) .
∵ eq \f(4,x+1) ≠0,∴y≠3,
∴y= eq \f(3x-1,x+1) 的值域为(-∞,3)∪(3,+∞).
④(换元法)设t= eq \r(x-1) ,则t≥0且x=t2+1,所以y=2(t2+1)-t=2(t- eq \f(1,4) )2+ eq \f(15,8) ,由t≥0,再结合函数的图象(如图),可得函数的值域为[ eq \f(15,8) ,+∞).
[总结] 求函数值域的方法
(1)观察法:对于一些比较简单的函数,其值域可通过观察得到.
(2)配方法:此方法是求“二次函数类”值域的基本方法,即把函数通过配方转化为能直接看出其值域的方法.
(3)分离常数法:此方法主要是针对有理分式,即将有理分式转化为“反比例函数类”的形式,便于求值域.
(4)换元法:对于一些无理函数(如y=ax±b± eq \r(cx±d) ),通过换元把它们转化为有理函数,然后利用有理函数求值域的方法,间接地求解原函数的值域.
【练一练】
6.(苏教版必修一P101T7改编)求下列函数的值域:
(1)y=-x2-2x+3(-5≤x≤-2);
(2)y=x+ eq \r(2x-1) .
解:(1)∵x∈[-5,-2]在对称轴x=-1的左侧,
∴x∈[-5,-2]时,抛物线上升.
∴当x=-5时,ymin=-12,当x=-2时,ymax=3.
∴y=-x2-2x+3的值域是[-12,3].
(2)法一 设u= eq \r(2x-1) ,则u≥0,
∴x= eq \f(1+u2,2) .
∴y= eq \f(1+u2,2) +u= eq \f(1,2) (u+1)2.
∵u≥0,∴y≥ eq \f(1,2) ,
∴y=x+ eq \r(2x-1) 的值域为 eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),+∞)) .
法二 ∵2x-1≥0,
∴x≥ eq \f(1,2) .
而当x增大时y也增大,∴y≥ eq \f(1,2) ,
∴y=x+ eq \r(2x-1) 的值域为 eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),+∞)) .
$