求函式值域十二法
求函式的值域或最值是高中數學基本問題之一,也是考試的熱點和難點之一。遺憾的是教材中僅有少量求定義域的例題、習題,而求值域或最值的例題、習題則是少得屈指可數。原因可能是求函式的值域往往需要綜合用到眾多的知識內容,技巧性強,有很高的難度,因此求函式的值域或最值的方法需要我們在後續的學習中逐步強化。
本文談一些求函式值域的方法,僅作拋磚引玉吧。
一、 基本知識
1. 定義:因變數y的取值範圍叫做函式的值域(或函式值的集合)。
2. 函式值域常見的求解思路:
⑴.劃歸為幾類常見函式,利用這些函式的圖象和性質求解。
⑵.反解函式,將自變數x用函式y的代數式形式表示出來,利用定義域建立函式y的不等式,解不等式即可獲解。
⑶.可以從方程的角度理解函式的值域,如果我們將函式看作是關於自變數的方程,在值域中任取乙個值,對應的自變數一定為方程在定義域中的乙個解,即方程在定義域內有解;另一方面,若取某值,方程在定義域內有解,則一定為對應的函式值。從方程的角度講,函式的值域即為使關於的方程在定義域內有解的得取值範圍。
特別地,若函式可看成關於的一元二次方程,則可通過一元二次方程在函式定義域內有解的條件,利用判別式求出函式的值域。
⑷.可以用函式的單調性求值域。
⑸.其他。
3. 函式值域的求法
在以上求解思路的引導下,又要注意以下的常見求法和技巧:
⑴.觀察法;⑵.最值法;⑶.判別式法;⑷.反函式法;⑸.換元法;⑹.復合函式法;⑺.利用基本不等式法;⑻.利用函式的單調性;⑼.利用三角函式的有界性;⑽.圖象法;⑾.配方法;⑿.構造法。
二、 舉例說明
⑴.觀察法:由函式的定義域結合圖象,或直觀觀察,準確判斷函式值域的方法。
例1:求函式的值域
例2:求函式的值域
⑵.最值法:對於閉區間上的連續函式,利用函式的最大值、最小值求函式的值域的方法。
例3:求函式,的值域
例4:求函式的值域
⑶.判別式法:通過二次方程的判別式求值域的方法。
例5:求函式的值域
⑷.反函式法:利用求已知函式的反函式的定義域,從而得到原函式的值域的方法。
例6:求函式的值域
例7:求函式,的值域
⑸.換元法:通過對函式恒等變形,將函式化為易求值域的函式形式來求值域的方法。
例8:求函式的值域
⑹.復合函式法:對函式,先求的值域充當的定義域,從而求出的值域的方法。
例9:求函式的值域
⑺.利用基本不等式求值域:
例10:求函式的值域
例11:求函式的值域
⑻.利用函式的單調性:
例12:求函式的值域。
提示:,,∴都是增函式,故是減函式,因此當時,,又∵,∴。
例13:求函式的值域。
略解:易知定義域為,而在上均為增函式,∴,故
⑼.利用三角函式的有解性:
例14:求函式的值域
例15:求函式的值域
⑽.圖象法:如果可能做出函式的圖象,可根據圖象直觀地得出函式的值域(求某些分段函式的值域常用此方法)。
例16:求函式的值域
求函式值域方法很多,常用的有以上這些,這些方法分別具有極強的針對性,每一種方法又不是萬能的。要順利解答求函式值域的問題,必須熟練掌握各種技能技巧。
⑾.配方法:當所給函式是二次函式或可化為二次函式的復合函式時,可以利用配方法求函式值域。
例17:求函式的值域。
點撥:將被開方數配方成完全平方數,利用二次函式的最值求。
解:由,可知函式的定義域為x∈[-1,2]。此時
∴,函式的值域是。
⑿.構造法:根據函式的結構特徵,賦予幾何圖形,數形結合。
例18:求函式的值域。
點撥:將原函式變形,構造平面圖形,由幾何知識,確定出函式的值域。
解:原函式變形為
作乙個長為4、寬為3的矩形abcd,再切割成12個單位
正方形。設hk=,則ek=2,kf=2,ak=,
kc= 。
由三角形三邊關係知,ak+kc≥ac=5。當a、k、c三點共
線時取等號。
∴原函式的知域為{y|y≥5}。
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