第一課時
一、函式的概念
設集合a是乙個非空的數集,對a中的任意數x,按照確定的法則,都有唯一確定的數y與它對應,則這種對應關係叫做集合a上的乙個函式。記作。其中x叫做自變數,自變數取值的範圍(數集a)叫做這個函式的定義域;如果自變數取值a,則有法則確定的值y稱為函式在a處的函式值,記作,所有函式值構成的集合叫做這個函式的值域。
二、區間的概念
在研究函式時,常常用到區間的概念,它是數學中常用的述語和符號.
設a,br ,且a①滿足不等式axb的實數x的集合叫做閉區間,表示為[a,b];
②滿足不等式a③滿足不等式ax這裡的實數a和b叫做相應區間的端點.
在數軸上,這些區間都可以用一條以a和b為端點的線段來表示,在圖中,用實心點表示包括在區間內的端點,用空心點表示不包括在區間內的端點:
這樣實數集r也可用區間表示為(-,+),「」讀作「無窮大」,「-」讀作「負無窮大」,「+」讀作「正無窮大」.還可把滿足xa,x>a,xb,x注意:書寫區間記號時:
①有完整的區間外圍記號(上述四者之一);
②有兩個區間端點,且左端點小於右端點;
③兩個端點之間用「,」隔開.
三、判斷是否為同一函式
四、求函式值(常函式、分段函式、復合函式)
已知第二課時
解決函式定義域問題、定義域的表達形式
一、給出具體函式求定義域的方法
其解法是由解析式有意義列出關於自變數的不等式或不等式組,解此不等式(或組)即得原函式的定義域。
求用解析式y=f(x)表示的函式的定義域時,常有以下幾種情況:
①若f(x)是整式,則函式的定義域是實數集r;
②若f(x)是分式,則函式的定義域是使分母不等於0的實數集;
③若f(x)是偶次根式,則函式的定義域是使根號內的式子大於或等於0的實數集合;
④若f(x)是對數的真數大於零,底數大於零且不等於1。零指數冪的底數均不能為零;
⑤若f(x)是由幾個部分的數學式子構成的,則函式的定義域是使各部分式子都有意義的實數集合;分段函式的定義域就是各段的並集。
⑥若f(x)是由實際問題抽象出來的函式,則函式的定義域應符合實際問題.
1、求函式的定義域。
解:要使函式有意義,則必須滿足
由①解得或
由②解得或 ④
③和④求交集得且或x>5。
故所求函式的定義域為。
2、要使函式有意義,必須: 即:
∴函式的定義域為:
3、要使函式有意義,必須:
∴定義域為:
4、要使函式有意義,必須:
∴函式的定義域為:
5、要使函式有意義,必須
∴定義域為:
6、要使函式有意義,必須:
即 x< 或 x> ∴定義域為:
7、求函式y=的定義域
解:要使函式或有意義,只需
∴ 函式定義域為
二、抽象函式定義域的求法
1、已知的定義域,求的定義域。
其解法是:已知的定義域是[a,b]求的定義域是解,即為所求的定義域。
已知的定義域為[-2,2],求的定義域。
解:令,得,即,因此,從而,故函式的定義域是。
若函式的定義域為[1,1],求函式的定義域。
解:要使函式有意義,必須:
∴函式的定義域為:
設的定義域是[3,],求函式的定義域。
解:要使函式有意義,必須: 得:
∵≥0∴ 函式的定域義為:
2、已知的定義域,求f(x)的定義域。
其解法是:已知的定義域是[a,b],求f(x)定義域的方法是:由,求g(x)的值域,即所求f(x)的定義域。
例4 已知的定義域為[1,2],求f(x)的定義域。
解:因為。
即函式f(x)的定義域是。
3、引數型
對於含引數的函式,求定義域時,必須對引數的取值範圍進行進行分類討論。
例9 已知的定義域為[0,1],求函式的定義域。
解:因為的定義域為[0,1],即。故函式的定義域為下列不等式組的解集:
,即即兩個區間[-a,1-a]與[a,1+a]的交集,比較兩個區間左、右端點,知
(1)當時,f(x)的定義域為;
(2)當時,f(x)的定義域為;
(3)當或時,上述兩區間的交集為空集,此時f(x)不能構成函式。
求函式y=lg(ax-k·2x>0,即ax>k·2x
∵ 2x>0 ∴ >k,即()x>k
(1)若k≤0, ∵ ()x>0 對一切x∈r成立
∴ ()x>k恆成立,故當k≤0時,定義域為r
(2)若k>0
①當0<<1時,即0<a<2且a≠1時,x<k,定義域為
②當>1,即a>2時,x>k,定義域為
③當a=0時,有1x>k
<1> 若k≥1,定義域為φ
<2> 若0<k<1,定義域為r
說明:當字母引數對問題的結論有直接影響時,必須對字母引數進行討論,討論的原則是:
1)對全體物件的分類必須做到「不重複,不遺漏」,如此題中的k∈r和a>0且a≠1;
2)討論只能按同一標準合理分層次進行,此題中含有兩個引數k和a,首先確定第一層分為k≤0與k>0,即在確定出乙個引數範圍的前提下再對另乙個引數a進行分類,字母a的分類又是依據函式的性質和不等式運算性質的需要。
4、實際問題型
這裡函式的定義域除滿足解析式外,還要注意問題的實際意義對自變數的限制,這點要加倍注意,並形成意識。
例7 將長為a的鐵絲折成矩形,求矩形面積y關於一邊長x的函式的解析式,並求函式的定義域。
解:設矩形一邊為x,則另一邊長為於是可得矩形面積。
。由問題的實際意義,知函式的定義域應滿足
。故所求函式的解析式為,定義域為(0,)。
例8 用長為l的鐵絲彎成下部為矩形上部為半圓的框架,如圖,若矩形底邊長為2x,求此框架圍成的面積y與x的函式關係式,並求定義域。
解:由題意知,此框架圍成的面積是由乙個矩形和乙個半圓組成的圖形的面積,如圖。
因為cd=ab=2x,所以,所以,
故根據實際問題的意義知
故函式的解析式為,定義域(0,)。
例4 關徑為r的圓內接等腰梯形abcd,它的下底ab是圓o的直徑,上底cd的端點在圓周上,寫出這個梯形周長y和腰長x間的函式式,並求出它的定義域。
ad2=ae·ab
∴ ae=, cd=ab-2ae=2r-
∴ y=2r+2x+(2r-)即y=-+2x+4r
由 ,∴ 函式的定義域是(0,r)
5、隱含型
有些問題從表面上看並不求定義域,但是不注意定義域,往往導致錯解,事實上定義域隱含在問題中,例如函式的單調區間是其定義域的子集。因此,求函式的單調區間,必須先求定義域。
例10 求函式的單調區間。
解:由,即,解得。即函式y的定義域為(-1,3)。
函式是由函式復合而成的。
,對稱軸x=1,由二次函式的單調性,可知t在區間上是增函式;在區間上是減函式,而在其定義域上單調增;
,所以函式在區間上是增函式,在區間上是減函式。
三、已知定義域為r,求引數範圍問題
即已知所給函式的定義域求解析式中引數的取值範圍。特別是對於已知定義域為r,求引數的範圍問題通常是轉化為恆成立問題來解決。
例1 已知函式的定義域為r求實數m的取值範圍。
分析:函式的定義域為r,表明,使一切x∈r都成立,由項的係數是m,所以應分m=0或進行討論。
解:當m=0時,函式的定義域為r;
當時,是二次不等式,其對一切實數x都成立的充要條件是
綜上可知。
評注:不少學生容易忽略m=0的情況,希望通過此例解決問題。
例2 已知函式的定義域是r,求實數k的取值範圍。
解:要使函式有意義,則必須≠0恆成立,因為的定義域為r,即無實數
①當k≠0時,恆成立,解得;
②當k=0時,方程左邊=3≠0恆成立。
綜上k的取值範圍是。
例3若函式的定義域是r,求實數a 的取值範圍。
解:∵定義域是r,∴
∴四、函式定義域的應用:
一般在解答下列問題時,必須要考慮函式的定義域。
(1)研究函式的值域,必須先考慮定義域
例函式y=1-的值域是
解:由1-x2≥0得 -1≤x≤1,從而0≤1-≤1
所以 y=1-的值域是[0,1]
(2)求函式的反函式,必先考慮定義域。
例函式y=(x≤-1)的反函式是。
解:由x2=1+y2 得 x=± 又因 x≤-1
∴ f-1(x)=-(x≥0)
(3)求函式最值,要考慮定義域
例函式f(x)=(ex-a)2+(e-x-a)2 (0<a<2)的最小值為
解:∵ f(x)=(ex-a)2+(e-x-a)2
ex)2+a2-2aex+(e-x)2-2ae-x+a2
ex+e-x-a)2+a2-2(x∈r)
由 ex+e-x≥2,(等號在ex=e-x即x=0時成立)
知 f(x)min=(2-a)2+a2-2=2(a-1)2
(4)求函式的單調區間,必須先考慮定義域。
例函式y=log2(1+2x-3x2)的單調減區間為
解:由1+2x-3x2>0 解得-<x<1
又u=1+2x-3x2=-3(x-)2+ 當x∈(,+∞)時u遞減
所以 y=log2(1+2x-3x2)的單調減區間是(,1)
(5)解某些方程(無理方程,分式方程,對數方程等)要考慮定義域
例方程log2(x-3)=log4(5-x)的解是
解:原方程等價於
原方程的解是x=4
(6)解不等式要考慮定義域
例不等式>x+1的解集為
解:原不等式等價於
分別解得-≤x<-1或-1≤x<2
∴ 原不等式的解集為[-,2]
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