内容正文:
5函数的三大基础属性(定义域、值域、对应关系)
一般地, 设 是非空实数集, 如果对于集合 中的任意一个数 , 按照某种确定的对应关系 , 在集合 中都有唯一确定的数 和它对应, 那么就称 为从集合 到集合 的一个函数, 记作 , 其中 叫做自变量, 的取值范围 叫做函数的定义域; 与 的值相对应的 值叫函数值, 函数值的集合 叫做函数的值域. 如果自变量取值 , 则由法则 确定的值 称为函数在 处的函数值, 记作 或 , 所有函数值构成的集合 叫做该函数的值域, 可见集合 是集合 的子集。下面: 对函数概念的五点说明,四个解读: (1) 对数集的要求: 集合 为非空数集; (2) 任意性和唯一性: 集合 中的数具有任意性, 集合 中的数具有唯一性; (允许一对一或者多对一, 不能一对多) (3) 符号 ” ” : 它表示对应关系, 在不同的函数中 的具体含义不一样; (4) 一个区别: 是一个符号, 不表示 与 的乘积, 而 表示函数 当自变量 取 时的一个函数值; (5) 函数三要素: 定义域、对应关系、值域是函数的三要素, 三者缺一不可。
解读1: 对应法则 是函数概念的核心, 的含义是: 等于 在法则 下的对应值, 而 是对应得以实现的方法和途径, 是联系 与 的纽带, 因此 是函数关系的本质特征, 甚至用什么字母表示自变量、因变量和对应法则, 是无关紧要的。
解读2: 的含义与 又不同, 前者表示自变量 时所得的函数值, 它是一个常量, 后者是 的函数, 在通常情况下, 是一个变量, 是 的一个特殊值。
解读3: 同一个函数的判定方法: 函数概念含有三个要素, 即定义域 、值域 、和对应法则 , 其中核心是对应法则 , 它是函数关系的本质特征, 只有当两个函数的定义域和对应法则都分别相同时, 这两个函数才是同一函数, 换言之就是: (1) 定义域不同, 两个函数也就不同. (2) 对应法则不同, 两个函数也就不同. (3) 即使定义域和值域都分别相同的两个函数, 它们也不一定是同一函数, 因为函数的定义域和值域不能唯一地确定函数的对应法则。
解读4: 初中所学的函数概念主要关注的是变量之间的依赖关系, 对自变量的变化范围缺乏约束, 在应用中容易产生误判; 采用”集合一对应说”之后, 同时关注函数的定义域、对应关系和值域. 其中对应关系是核心, 有如下特征: 对于定义域中任意实数在值域中都能找到唯一的实数与之对应. 但对应关系的形式多样, 除了解析式, 还可以是图象, 表格, 文字语言等; 与初中的函数概念相比, 要特别注意定义域必须符合题目要求。
一、定义域
1. 在函数 中, 叫做自变量, 的取值范围 叫做函数的定义域;
2. 常见函数的定义域
① 一次函数 的定义域为 ;
② 二次函数 的定义域为 ;
③ 指数函数 ( 且 )定义域为 ;
④ 对数函数 ( 且 )的定义域为 ;
⑤ 正弦函数 余弦函数 定义域都为 ;
⑥ 正切函数 的定义域为 .
3. 函数定义域的求法
① 已知函数解析式, 求定义域, 紧扣”函数定义域是函数自变量的取值范围”这一概念.
② 已知 定义域为 求 定义域: 紧扣”函数定义域是函数自变量的取值范围”这一概念, 定义域就是自变量 的取值范围, 因 中 的作用对象是 , 而 中 的作用对象为 , 故 , 解得 的范围就是 的定义域.
③ 已知 定义域求 定义域: 函数 的定义域是 的作用对象的取值范围, 故 的值域就是 定义域.
4. 综合举例——函数定义域的常见题型及解题常用方法
① 给出函数解析式, 求其定义域
例1: 求下列函数的定义域, 并用区间法表示:
(1) .
答案: 定义域为: ; 定义域为:
(2)函数 的定义域为( )
A. (2,3) B. (2,4)
C. (2,3)(3,4] D. (-1,3)(3,6]
解析: 由函数 的表达式可知, 函数 的定义域应满足条件: 解得 即函数 的定义域为 , 故选C.
函数 的定义域是( ) 答案:
② 抽象函数的定义域:
所谓抽象函数就是指没有给出具体解析式的函数, 此类题目的关键是注意对应法则, 在同一对应法则作用下, 不管接受法则的对象是什么字母或代数式, 其制约条件是一致的, 即都在同一取值范围内。该类型题目中最常见的是求复合函数的定义域, 共有三种类型:
类型一: 已知 的定义域是 , 求 的定义域。该类题目实质上是由不等式 所求 的取值范围就是 的定义域。
例2: 已知函数 的定义域是[0,9], 求函数 的定义域()
解: 由题意知: 解得: 即函数 的定义域为[-3,3]
例3: 已知函数 的定义域为[-1,1], 则函数 的定义域是(B)
A. [0,1] B. (0,1)
C. [0,1) D. (0,1]
解: 由题意知: 解得: ,又,且不等于,故函数 的定义域为 (0,1)
例4: 设 则 的定义域为(B)
A. B.
C. D.
解:的值域为,则,解得.
类型二: 已知函数 的定义域是 , 求函数 的定义域。该类题目 的实质是由 的取值范围所求得的 的取值范围就是函数 的定义域。
例5: 已知函数 的定义域是 , 求函数 的定义域()
解: 即函数 的定义域为
类型三: 已知函数 的定义域是 , 求函数 的定义域。该类题目的解决方法是: 先由函数 的定义域求出函数 的定义域, 再由函数 的定义域取得函数 的定义域。
例6: 已知函数 的定义域是 , 求函数 的定义域。
解: 可得函数 的定义域为[-9,0], , 解得: , 即函数 的定义域为[-3,3]
例7: 已知函数 的定义域为[-1,0), 则 的定义域是()
A. B.
C. D. [0,2)
解: 函数 的定义域为[-1,0), 所以 , 要使 有意义, 则 , 解得 。
例8: 若函数 的定义域为 , 则实数 的取值范围为()
解析: 翻译: 对 恒成立, 讨论: 当 或 解得 [0,4)
例9: 函数 的值域为 , 则实数 的取值范围为()
解析: 值域取遍 , 则 ,当时,值域为,不符合题意.
二、值域
作为函数三要素之一, 函数的值域也是高考中的一个重要考点, 并且值域问题通常会渗透在各类题目之中, 成为解题过程的重要的一部分, 为此笔者总结了以下方法:
观察法: 对于一些比较简单的函数, 其值域可通过观察得到;
利用常见函数的值域: 一次函数的值域为 ; 二次函数利用配方法, 结合定义域求出值域; 反比例函数的值域为 ; 指数函数的值域是 ; 对数函数的值域是 ; 正、余弦函数的值域是 ; 正切函数的值域是 ;
单调性法: 先利用函数的单调性, 再由单调性求函数的值域;
分离常数法: 即将有理分式转化为 “反比例函数类” 的形式, 便于求值域;
换元法: 对于一些无理函数 (如 ), 通过换元把它们转化为有理函数, 然后通过求有理函数的值域, 间接地求解原函数的值域;
不等式法: 利用几个重要不等式及推论来求得最值, 进而求得值域, 如: , 当且仅当 时等号成立;
判别式法: 把函数解析式化为关于 的一元二次方程, 利用判别式求值域, 形如 或 的函数适用, 注意 的取值范围 ;
有界性法: 充分利用三角函数或一些代数表达式的有界性, 求出值域, 因为常出现反解出 的表达式的过程, 也称为反解有界性法;
配方法: 它是求 “二次函数型函数” 值域的基本方法, 形如 的函数的值域问题, 均可使用配方法;
数形结合法: 若函数的解析式的几何意义较明显, 如距离、斜率等, 可用数形结合法;
导数法: 利用导数求函数值域时, 一种是利用导数判断函数的单调性, 进而根据单调性求值域; 另一种是利用导数与极值、最值的关系求函数的值域.
例1. 函数 的值域是 ( )
A. B. C. D.
解析: 的定义域为 , 令 , 所以 , 则 , 所以 . 因为 , 所以 的值域为 故选 D.
例2. 求 的值域 ( )
解析: 由题意得 因为 , 所以 , 故值域为
例3. 求函数 的值域( )
解析: 因为 恒成立, 所以函数的定义域为 . 原式可化为 . 整理得 . 若 , 即 , 即 ; 若 , 因为 , 即有 , 所以 , 解得 且 . 综上所述, 函数的值域为
例4. 求函数 的值域( )
解析: 由定义域为 , 且函数 在区间 上单调递增. 所以函数的值域为
例5. 已知 , 求函数 的值域.
解析: 由 , 得 , 且 故 得 或 . 又 , , 则 . 故 . 因此函数的值域为 . 本题也可利用柯西不等式处理!
例6. 已知函数 , 则 的值域为( )
A. B. C. D.
解析: 因为 的定义域为 , 且 , 所以 解得 . 令 , 则 所以 , 所以 , 即 的值域为 . 故选B.
例7. 求函数 的值域( )
解析: 令 , 则 , 得 . 因为函数 的对称轴 , 所以函数在区间 上单调递增, 所以值域为 . 故函数 的值域为
三、巩固练习
(一)单选题
1.若函数,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】令,,
.
.
2.已知函数,且,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】,
又因为,所以,
所以,所以A、C无法判断,
对于B、D,,
所以,即.
3.已知函数的定义域为,对任意的实数,都满足,则下列选项一定成立的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】令求出,由题中所给等式通过取特殊值可分别求出、,相加即可.
【详解】令,得,解得,
令,得,所以,
由题意知,所以,
所以.
4.已知函数的定义域为,则实数a的值为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】B
【详解】函数有意义,则应满足,即,
又函数的定义域为,
所以为方程的两根,所以.
5.设函数,其中表示,,中的最小者.若,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】先求出函数的解析式,然后根据,分情况讨论求出对应的的范围即可.
【详解】因为函数,
当且时,.
解不等式组得,;
当且时,.
解不等式组得,;
当且时,.
解不等式组得,;
所以,
①当 时,,
若 ,即 ,则 ,不等式 恒成立,故符合题意;
若,即,则 ,
不等式化为,解得 或 ,所以符合题意,
所以 符合题意;
②当 时,,此时,故,
不等式为 ,即 ,解得 ,综合可得符合题意;
③当 时,,,不等式为 ,即 ,无解.
综上所述,实数的取值范围为 .
6.已知函数,与其相应的函数的图象如图所示,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据函数的图象读出其周期性及特定点的函数值,利用变量代换将求的值转化为求图象上对应点的纵坐标求解.
【详解】设,由题中图象可知,函数的图象是以为周期的周期函数,即. 且,,.
对于选项 A,令 ,解得 ,则 .
由图象可知,所以,故选项A错误.
对于选项 B,令,解得,则.
由图象可知,所以,故选项B错误.
对于选项 C,令,解得,则.
因为,根据周期性可知.由图象可知,所以,故选项C正确.
对于选项 D,令,解得,则.
因为,根据周期性可知.
由图象可知,所以,故选项D错误.
7.德国著名数学家狄利克雷是解析数学的创始人,以其名字命名的函数称为狄利克雷函数,其解析式为若( ,),则的最小值是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】结合了狄利克雷函数的定义和基本不等式求最值.
【详解】①当时,.因为,所以.
因为,所以不符合题意.
②当时,.因为,
所以.因为,即,
所以,
当且仅当,即时,等号成立.
所以的最小值是.
8.高斯是德国著名数学家,近代数学的奠基者之一,享有“数学王子”的称号,用他名字定义的函数称为高斯函数,其中表示不超过的最大整数,如,,已知方程,则方程的解集为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】先利用将方程转化为不等式,确定的范围,然后分段讨论即可.
【详解】因为,所以,
即,解得或,
当时,,此时(舍去);
当时,,此时,
解得或(舍去);
当时,,此时,满足题意.
9.已知函数满足:对任意的实数,,都有成立,则下列结论一定成立的是( )
A.若,则. B.若,则.
C.若,则. D.若,则.
【答案】C
【分析】首先利用赋值,求出的值,构造辅助函数,推出其满足性质,继而设,则,,,由此结合各选项,即可判断出答案.
【详解】令,
令,则
,
即,;
由此可知具有可加性,比如令,则,,以此类推,
设,则,得,
,,
,故,,
对于A,,则,则,
即时,,A错误;
对于B,,即,结合A的分析可知,B错误;
对于C,,即,即,则,
故,C正确;
对于D,,即,即,此时,D错误.
(二)多选题
10.狄利克雷函数是一个经典的函数,其解析式为,则( )
A.定义域为R
B.
C.,
D.不等式的解集为
【答案】AC
【分析】根据狄利克雷函数解析式逐项分析即可.
【详解】对于A选项,因为,即的取值范围在有理数和非有理数中,合起来就是全体实数,所以A正确;
对于B选项,,所以,,所以,所以,所以B错误;
对于C选项,无论是有理数还是无理数,都只取0或1,而0和1均为有理数,
所以恒成立,所以C正确;
对于D选项,当时,不等式为,此时,
因此上的所有有理数都是不等式的解,
同样当时,不等式为,没有无理数解,
所以不等式的解集为区间内的所有有理数,所以D错误.
11.已知函数满足,则( )
A. B.的值域为
C.的定义域为 D.
【答案】BCD
【分析】对于A,由配凑法或整体换元法可得解析式;对于B,由A分析可得解析式,据此可得值域;对于C,由复合函数定义域求法可得答案;对于D,由A分析可得,据此可得答案.
【详解】对于A,法一:依题意,,
则,故A错误;
法二:设,则,且,则,
所以则,故A错误;
对于B,当时,,当且仅当时取等号,
因此的值域为,故B正确;
对于C,在中,令,解得,
因此的定义域为,故C正确;
对于D,,因此,故D正确.
12.(多选)已知函数的定义域为, 且,则( )
A.
B.
C.
D.
【答案】BC
【分析】按照各选项的形式,反复利用赋值法,逐个验证即可.
【详解】A,令,得到,又,则,错误.
B,令,得到,由选项A知,所以,正确.
C,令,则,即,
令可得,故,而,
所以,正确,
D,由,则,
所以,
,
由可知,即,错误.
(三)填空题
13.已知函数的解析式为,其值域为,则这样的函数有______个.
【答案】
【分析】根据函数的概念,不同的定义域对应不同的函数,计算满足值域为的定义域个数即可.
【详解】当时,,解得,因此定义域必须包含,共种选择;
当时,,解得,值域需要包含,
因此定义域至少包含中的一个,可选方案为:,共种选择;
当时,,解得,同理,定义域至少包含中的一个,共种选择;
故可能得定义域又,
,共有个不同的函数.
14.函数的值域是______.
【答案】
【分析】将函数分母配方后,利用换元,整理成关于的方程,由求函数的值域转化为根据方程有实根求参问题,借助于判别式,求解不等式即得函数的值域.
【详解】因的定义域为,
令,所以,整理得
所以关于的方程有实数解,
当时,原式为,解得,满足;
当时,所以,整理得,
解得,
此时,且,
∴综上,函数的值域为,
15.若,满足,且,则_______.
【答案】8
【分析】利用解方程组法求得,,再根据求得,进而代值计算即可.
【详解】由,得,
联立上述两式解得,,即,
而,
则,即,
所以.
16.已知多项式 满足对任意非零实数,则 _________.
【答案】2026
【分析】根据为多项式,再结合,可知函数为一次函数,设出解析式求解.
【详解】因为多项式的正次项仅来自,对比右侧正次项仅为,可知
最高次为1,因此为一次多项式,
设,则,
对比系数得,所以,因此.
17.若函数在区间上的值域为,则的最大值为________.
【答案】
【分析】求解函数值为时的自变量取值,结合值域要求选取端点,使区间长度最大即可.
【详解】,
令,解得或,
由该函数在区间上的值域为,
要使得取最大值,则、,
即的最大值为.
18.设函数则________;若正实数满足,则的一个取值为________.
【答案】 (答案不唯一)
【分析】①由分段函数定义,将自变量转化到负半轴求值;
②利用分段函数分别表示正负半轴的函数值,代入待求式化简,解不等式确定参数范围并取一个值.
【详解】①因为,根据分段函数解析式,;
又,代入的解析式得,因此.
②已知,故,得;
因为,得.
将上述结果代入不等式 ,
由题意,结合求解,
解右侧不等式,化简得,两边同乘得,解得;
解左侧不等式,两边同乘得,
二次方程的正根为,故解得.
综上的取值范围是,可取(答案不唯一).
19.定义在上的函数满足:对任意,均有,且对任意,均有.则的值为________.
【答案】
【分析】通过给抽象函数进行赋值,由所给性质进行推导计算计算.
【详解】先求,因为,,由,所以,
且.又.
设,则,所以.
因为,,,所以,.
又,且,
由对称性得,设,
则,所以,又,即.
所以,,.
因此.
20.德国数学家狄利克雷在数学领域成就显著,以其命名函数,该函数被称为狄利克雷函数.那么是否存在三个点、、,使得为等边三角形,若不存在请在横线上填写“不存在”,如果存在则在横线上填写该正三角形的面积__________.
【答案】
【分析】假设存在,不妨设,分为无理数和为有理数两种情况进行讨论即可.
【详解】因为,所以或1,
设存在三个点、、,使得为等边三角形,
则不同时为0或1,
不妨设,
分析得的位置有两种情况,
第一种情况:
当为有理数时,即,如图,
过点作,垂足为,得,,,
可知,为无理数,为无理数,
即,,与图形不一致,舍去;
第二种情况:
当为无理数时,即,如图,
过点作,垂足为,得,,,
可知,,,
存在,使得,且为无理数,
即,与图形一致,符合题意,
此时,,
综上所述,存在这样的点,该正三角形的面积为.
故答案为:.
(四)解答题
21.函数,,
(1)当时,若,求实数的值;
(2)已知,且,求的解集.
【答案】(1)
(2)当时,不等式的解集为;当时,不等式的解集为;当时,不等式的解集为.
【分析】(1)由中对应项系数相等可得;
(2)由已知得的关系,不等式化简后,根据的大小分类讨论.
【详解】(1)当时,,
,
得,;
(2),,,
由可得,
整理并代入得,
即,
已知,若,即时,或,
若,即时,,
若,即时,或,
综上所述:当时,不等式的解集为;
当时,不等式的解集为;
当时,不等式的解集为.
22.已知函数,若,求实数的取值范围.
【答案】.
【详解】由,得或或,
解得或或或,
所以实数的取值范围是.
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5函数的三大基础属性(定义域、值域、对应关系)
一般地, 设 是非空实数集, 如果对于集合 中的任意一个数 , 按照某种确定的对应关系 , 在集合 中都有唯一确定的数 和它对应, 那么就称 为从集合 到集合 的一个函数, 记作 , 其中 叫做自变量, 的取值范围 叫做函数的定义域; 与 的值相对应的 值叫函数值, 函数值的集合 叫做函数的值域. 如果自变量取值 , 则由法则 确定的值 称为函数在 处的函数值, 记作 或 , 所有函数值构成的集合 叫做该函数的值域, 可见集合 是集合 的子集。下面: 对函数概念的五点说明: 三个解读: (1) 对数集的要求: 集合 为非空数集; (2) 任意性和唯一性: 集合 中的数具有任意性, 集合 中的数具有唯一性; (允许一对一或者多对一, 不能一对多) (3) 符号 ” ” : 它表示对应关系, 在不同的函数中 的具体含义不一样; (4) 一个区别: 是一个符号, 不表示 与 的乘积, 而 表示函数 当自变量 取 时的一个函数值; (5) 函数三要素: 定义域、对应关系、值域是函数的三要素, 三者缺一不可。
解读1: 对应法则 是函数概念的核心, 的含义是: 等于 在法则 下的对应值, 而 是对应得以实现的方法和途径, 是联系 与 的纽带, 因此 是函数关系的本质特征, 甚至用什么字母表示自变量、因变量和对应法则, 是无关紧要的。
解读2: 的含义与 又不同, 前者表示自变量 时所得的函数值, 它是一个常量, 后者是 的函数, 在通常情况下, 是一个变量, 是 的一个特殊值。
解读3: 同一个函数的判定方法: 函数概念含有三个要素, 即定义域 、值域 、和对应法则 , 其中核心是对应法则 , 它是函数关系的本质特征, 只有当两个函数的定义域和对应法则都分别相同时, 这两个函数才是同一函数, 换言之就是: (1) 定义域不同, 两个函数也就不同. (2) 对应法则不同, 两个函数也就不同. (3) 即使定义域和值域都分别相同的两个函数, 它们也不一定是同一函数, 因为函数的定义域和值域不能唯一地确定函数的对应法则。
解读4: 初中所学的函数概念主要关注的是变量之间的依赖关系, 对自变量的变化范围缺乏约束, 在应用中容易产生误判; 采用”集合一对应说”之后, 同时关注函数的定义域、对应关系和值域. 其中对应关系是核心, 有如下特征: 对于定义域中任意实数在值域中都能找到唯一的实数与之对应. 但对应关系的形式多样, 除了解析式, 还可以是图象, 表格, 文字语言等; 与初中的函数概念相比, 要特别注意定义域必须符合题目要求。
一、定义域
1. 在函数 中, 叫做自变量, 的取值范围 叫做函数的定义域;
2. 常见函数的定义域
① 一次函数 的定义域为 ;
② 二次函数 的定义域为 ;
③ 指数函数 ( 且 )定义域为 ;
④ 对数函数 ( 且 )的定义域为 ;
⑤ 正弦函数 余弦函数 定义域都为 ;
⑥ 正切函数 的定义域为 .
3. 函数定义域的求法
① 已知函数解析式, 求定义域, 紧扣”函数定义域是函数自变量的取值范围”这一概念.
② 已知 定义域为 求 定义域: 紧扣”函数定义域是函数自变量的取值范围”这一概念, 定义域就是自变量 的取值范围, 因 中 的作用对象是 , 而 中 的作用对象为 , 故 , 解得 的范围就是 的定义域.
③ 已知 定义域求 定义域: 函数 的定义域是 的作用对象的取值范围, 故 的值域就是 定义域.
4. 综合举例——函数定义域的常见题型及解题常用方法
① 给出函数解析式, 求其定义域
例1: 求下列函数的定义域, 并用区间法表示:
(1) .
(2)函数 的定义域为( )
A. (2,3) B. (2,4)
C. (2,3)(3,4] D. (-1,3)(3,6]
② 抽象函数的定义域:
所谓抽象函数就是指没有给出具体解析式的函数, 此类题目的关键是注意对应法则, 在同一对应法则作用下, 不管接受法则的对象是什么字母或代数式, 其制约条件是一致的, 即都在同一取值范围内。该类型题目中最常见的是求复合函数的定义域, 共有三种类型:
类型一: 已知 的定义域是 , 求 的定义域。该类题目实质上是由不等式 所求 的取值范围就是 的定义域。
例2: 已知函数 的定义域是[0,9], 求函数 的定义域()
例3: 已知函数 的定义域为[-1,1], 则函数 的定义域是()
A. [0,1] B. (0,1)
C. [0,1) D. (0,1]
例4: 设 则 的定义域为()
A. B.
C. D.
类型二: 已知函数 的定义域是 , 求函数 的定义域。该类题目 的实质是由 的取值范围所求得的 的取值范围就是函数 的定义域。
例5: 已知函数 的定义域是 , 求函数 的定义域()
类型三: 已知函数 的定义域是 , 求函数 的定义域。该类题目的解决方法是: 先由函数 的定义域求出函数 的定义域, 再由函数 的定义域取得函数 的定义域。
例6: 已知函数 的定义域是 , 求函数 的定义域。
例7: 已知函数 的定义域为[-1,0), 则 的定义域是()
A. B.
C. D. [0,2)
例8: 若函数 的定义域为 , 则实数 的取值范围为()
例9: 函数 的值域为 , 则实数 的取值范围为()
二、值域
作为函数三要素之一, 函数的值域也是高考中的一个重要考点, 并且值域问题通常会渗透在各类题目之中, 成为解题过程的重要的一部分, 为此笔者总结了以下方法:
观察法: 对于一些比较简单的函数, 其值域可通过观察得到;
利用常见函数的值域: 一次函数的值域为 ; 二次函数利用配方法, 结合定义域求出值域; 反比例函数的值域为 ; 指数函数的值域是 ; 对数函数的值域是 ; 正、余弦函数的值域是 ; 正切函数的值域是 ;
单调性法: 先利用函数的单调性, 再由单调性求函数的值域;
分离常数法: 即将有理分式转化为 “反比例函数类” 的形式, 便于求值域;
换元法: 对于一些无理函数 (如 ), 通过换元把它们转化为有理函数, 然后通过求有理函数的值域, 间接地求解原函数的值域;
不等式法: 利用几个重要不等式及推论来求得最值, 进而求得值域, 如: , 当且仅当 时等号成立;
判别式法: 把函数解析式化为关于 的一元二次方程, 利用判别式求值域, 形如 或 的函数适用, 注意 的取值范围 ;
有界性法: 充分利用三角函数或一些代数表达式的有界性, 求出值域, 因为常出现反解出 的表达式的过程, 也称为反解有界性法;
配方法: 它是求 “二次函数型函数” 值域的基本方法, 形如 的函数的值域问题, 均可使用配方法;
数形结合法: 若函数的解析式的几何意义较明显, 如距离、斜率等, 可用数形结合法;
导数法: 利用导数求函数值域时, 一种是利用导数判断函数的单调性, 进而根据单调性求值域; 另一种是利用导数与极值、最值的关系求函数的值域.
例1. 函数 的值域是 ( )
A. B. C. D.
例2. 求 的值域 ( )
例3. 求函数 的值域( )
例4. 求函数 的值域( )
例5. 已知 , 求函数 的值域.
例6. 已知函数 , 则 的值域为( )
A. B. C. D.
例7. 求函数 的值域( )
三、巩固练习
(一)单选题
1.若函数,则( )
A. B. C. D.
2.已知函数,且,则( )
A. B. C. D.
3.已知函数的定义域为,对任意的实数,都满足,则下列选项一定成立的是( )
A. B.
C. D.
4.已知函数的定义域为,则实数a的值为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
5.设函数,其中表示,,中的最小者.若,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
6.已知函数,与其相应的函数的图象如图所示,则( )
A. B. C. D.
7.德国著名数学家狄利克雷是解析数学的创始人,以其名字命名的函数称为狄利克雷函数,其解析式为若( ,),则的最小值是( )
A. B. C. D.
8.高斯是德国著名数学家,近代数学的奠基者之一,享有“数学王子”的称号,用他名字定义的函数称为高斯函数,其中表示不超过的最大整数,如,,已知方程,则方程的解集为( )
A. B. C. D.
9.已知函数满足:对任意的实数,,都有成立,则下列结论一定成立的是( )
A.若,则. B.若,则.
C.若,则. D.若,则.
(二)多选题
10.狄利克雷函数是一个经典的函数,其解析式为,则( )
A.定义域为R
B.
C.,
D.不等式的解集为
11.已知函数满足,则( )
A. B.的值域为
C.的定义域为 D.
12.(多选)已知函数的定义域为, 且,则( )
A.
B.
C.
D.
(三)填空题
13.已知函数的解析式为,其值域为,则这样的函数有______个.
14.函数的值域是______.
15.若,满足,且,则_______.
16.已知多项式 满足对任意非零实数,则 _________.
17.若函数在区间上的值域为,则的最大值为________.
18.设函数则________;若正实数满足,则的一个取值为________.
19.定义在上的函数满足:对任意,均有,且对任意,均有.则的值为________.
20.德国数学家狄利克雷在数学领域成就显著,以其命名函数,该函数被称为狄利克雷函数.那么是否存在三个点、、,使得为等边三角形,若不存在请在横线上填写“不存在”,如果存在则在横线上填写该正三角形的面积__________.
(四)解答题
21.函数,,
(1)当时,若,求实数的值;
(2)已知,且,求的解集.
22.已知函数,若,求实数的取值范围.
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