函数值域的十五种求法Word文件下载.docx
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两边平方整理得:
(1)
解得:
但此时的函数的定义域由
,得
由
,仅保证关于x的方程:
在实数集R有实根,而不能确保其实根在区间[0,2]上,即不能确保方程
(1)有实根,由?
求出的范围可能比y的实际范围大,故不能确定此函数的值域为
。
可以采取如下方法进一步确定原函数的值域。
代入方程
(1)
即当
时,
原函数的值域为:
注:
由判别式法来判断函数的值域时,若原函数的定义域不是实数集时,应综合函数的定义域,将扩大的部分剔除。
4.反函数法
直接求函数的值域困难时,可以通过求其原函数的定义域来确定原函数的值域。
例4.求函数
值域。
由原函数式可得:
则其反函数为:
,其定义域为:
故所求函数的值域为:
5.函数有界性法
直接求函数的值域困难时,可以利用已学过函数的有界性,反客为主来确定函数的值域。
例5.求函数
,可化为:
即
故函数的值域为
6.函数单调性法
例6.求函数
令
则
在[2,10]上都是增函数
所以
在[2,10]上是增函数
当x=2时,
当x=10时,
例7.求函数
原函数可化为:
,显然
在
上为无上界的增函数
,
上也为无上界的增函数
所以当x=1时,
有最小值
,原函数有最大值
显然y>
0,故原函数的值域为
7.换元法
通过简单的换元把一个函数变为简单函数,其题型特征是函数解析式含有根式或三角函数公式模型,换元法是数学方法中几种最主要方法之一,在求函数的值域中同样发挥作?
例8.求函数
因
故可令
故所求函数的值域为
例9.求函数
原函数可变形为:
可令
,则有
当
而此时
有意义。
例10.求函数
,则
且
可得:
∴当
,当
例11.求函数
,可得
8.数形结合法
其题型是函数解析式具有明显的某种几何意义,如两点的距离公式直线斜率等等,这类题目若运用数形结合法,往往会更加简单,一目了然,赏心悦目。
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原函数可化简得:
y=|x-2|+|x+8|
上式可以看成数轴上点P(x)到定点A
(2),B(-8)间的距离之和。
由上图可知,当点P在线段AB上时,y=|x-2|+|x+8|=|AB|=10
当点P在线段AB的延长线或反向延长线上时,y=|x-2|+|x+8|>
|AB|=10
例13.求函数
上式可看成x轴上的点P(x,0)到两定点A(3,2),B(-2,-1)的距离之和,
由图可知当点P为线段与x轴的交点时,
例14.求函数
将函数变形为:
上式可看成定点A(3,2)到点P(x,0)的距离与定点B(-2,1)到点P(x,0)的距离之差。
即:
y=|AP|-|BP|
由图可知:
(1)当点P在x轴上且不是直线AB与x轴的交点时,如点P'
,则构成△ABP'
,根据三角形两边之差小于第三边,有
(2)当点P恰好为直线AB与x轴的交点时,有
综上所述,可知函数的值域为:
由例13,14可知,求两距离之和时,要将函数式变形,使A、B两点在x轴的两侧,而求两距离之差时,则要使A,B两点在x轴的同侧。
如:
例13的A,B两点坐标分别为:
(3,2),(-2,-1),在x轴的同侧;
例14的A,B两点坐标分别为(3,2),(2,-1),在x轴的同侧。
9.不等式法
利用基本不等式
,求函数的最值,其题型特征解析式是和式时要求积为定值,解析式是积时要求和为定值,不过有时需要用到拆项、添项和两边平方等技巧。
例15.求函数
原函数变形为:
当且仅当tanx=cotx
时,等号成立
故原函数的值域为:
例16.求函数y=2sinxsin2x的值域。
y=4sinxsinxcosx
当且仅当
,即当
时,等号成立。
10.映射法
原理:
因为
在定义域上x与y是一一对应的。
故两个变量中,若知道一个变量范围,就可以求另一个变量范围。
例17.求函数
∵定义域为
得
故
或
解得
11.最值法
对于闭区间[a,b]上的连续函数y=f(x),可求出y=f(x)在区间[a,b]内的极值,并与边界值f(a).f(b)作比较,求出函数的最值,可得到函数y的值域。
且满足x+y=1,求函数z=xy+3x的值域。
点拨:
根据已知条件求出自变量x的取值范围,将目标函数消元、配方,可求出函数的值域。
,上述分式不等式与不等式
同解,解之得-1≤x≤3/2,又x+y=1,将y=1-x代入z=xy+3x中,得
(-1≤x≤3/2),
且x∈[-1,3/2],函数z在区间[-1,3/2]上连续,故只需比较边界的大小。
当x=-1时,z=-5;
当x=3/2时,z=15/4。
∴函数z的值域为{z∣-5≤z≤15/4}。
点评:
本题是将函数的值域问题转化为函数的最值。
对开区间,若存在最值,也可通过求出最值而获得函数的值域。
12.构造法
13.根据函数的结构特征,赋予几何图形,数形结合。
14.例19.求函数
15.点拨:
将原函数变形,构造平面图形,由几何知识,确定出函数的值域。
16.解:
原函数变形为
17.作一个长为4、宽为3的矩形ABCD,再切割成12个单位正方形。
设HK=x,则EK=2-x,KF=2+x,
。
18.由三角形三边关系知,AK+KC≥AC=5。
当A、K、C三点共线时取等号。
19.∴原函数的知域为{y|y≥5}。
20.点评:
对于形如函数
(a,b,c均为正数),均可通过构造几何图形,由几何的性质,直观明了、方便简捷。
这是数形结合思想的体现。
13.比例法
14.对于一类含条件的函数的值域的求法,可将条件转化为比例式,代入目标函数,进而求出原函数的值域。
15.例20.已知x,y∈R,且3x-4y-5=0,求函数
16.点拨:
将条件方程3x-4y-5=0转化为比例式,设置参数,代入原函数。
17.解:
由3x-4y-5=0变形得,(x3)/4=(y-1)/3=k(k为参数)
18.∴x=3+4k,y=1+3k,
19.∴
20.当k=-3/5时,x=3/5,y=-4/5时,
21.函数的值域为{z|z≥1}.
22.点评:
本题是多元函数关系,一般含有约束条件,将条件转化为比例式,通过设参数,可将原函数转化为单函数的形式,这种解题方法体现诸多思想方法,具有一定的创新意识。
23.
24.利用多项式的除法
25.例21.求函数y=(3x+2)/(x+1)的值域。
26.点拨:
将原分式函数,利用长除法转化为一个整式与一个分式之和。
27.解:
y=(3x+2)/(x+1)=3-1/(x+1)。
28.∵1/(x+1)≠0,故y≠3。
29.∴函数y的值域为y≠3的一切实数。
30.点评:
对于形如y=(ax+b)/(cx+d)的形式的函数均可利用这种方法。
31.
15.多种方法综合运用
例22.求函数
(1)当t>
0时,
,当且仅当t=1,即x=-1时取等号,所以
(2)当t=0时,y=0。
综上所述,函数的值域为:
先换元,后用不等式法
例23.求函数
此时
都存在,故函数的值域为
此题先用换元法,后用配方法,然后再运用
的有界性。
总之,在具体求某个函数的值域时,首先要仔细、认真观察其题型特征,然后再选择恰当的方法,一般优先考虑直接法,函数单调性法和基本不等式法,然后才考虑用其他各种特殊方法。