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函數(shù)值域求法十五種

 香花供養(yǎng) 2012-09-24
 
 

在函數(shù)的三要素中,,定義域和值域起決定作用,,而值域是由定義域和對應法則共同確定,。研究函數(shù)的值域,,不但要重視對應法則的作用,而且還要特別重視定義域?qū)χ涤虻闹萍s作用,。確定函數(shù)的值域是研究函數(shù)不可缺少的重要一環(huán),。對于如何求函數(shù)的值域,,是學生感到頭痛的問題,它所涉及到的知識面廣,,方法靈活多樣,,在高考中經(jīng)常出現(xiàn),占有一定的地位,,若方法運用適當,,就能起到簡化運算過程,避繁就簡,,事半功倍的作用,。本文就函數(shù)值域求法歸納如下,供參考,。
基本知識
1.定義:因變量y的取值范圍叫做函數(shù)的值域(或函數(shù)值的集合),。
2.函數(shù)值域常見的求解思路:
⑴ 劃歸為幾類常見函數(shù),利用這些函數(shù)的圖象和性質(zhì)求解,。
⑵ 反解函數(shù),,將自變量x用函數(shù)y的代數(shù)式形式表示出來,利用定義域建立函數(shù)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數(shù)的值域,從方程的角度講,,函數(shù)的值域即為使關(guān)于x的方程y=f(x)在定義域內(nèi)有解的y得取值范圍,。
特別地,若函數(shù)可看成關(guān)于x的一元二次方程,,則可通過一元二次方程在函數(shù)定義域內(nèi)有解的條件,,利用判別式求出函數(shù)的值域,。
⑷ 可以用函數(shù)的單調(diào)性求值域。
⑸ 其他,。

1. 直接觀察法
對于一些比較簡單的函數(shù),,通過對函數(shù)定義域、性質(zhì)的觀察,,結(jié)合函數(shù)的解析式,,求得函數(shù)的值域
例1. 求函數(shù)的值域。
解:∵
顯然函數(shù)的值域是:




2. 配方法
配方法是求二次函數(shù)值域最基本的方法之一,。
例2. 求函數(shù)的值域,。
解:將函數(shù)配方得:

由二次函數(shù)的性質(zhì)可知:當x=1時,,,當x=-1時,,
故函數(shù)的值域是:[4,8]

3. 判別式法



例3. 求函數(shù)的值域,。
解:兩邊平方整理得:(1)

解得:
但此時的函數(shù)的定義域由,,得
,僅保證關(guān)于x的方程:在實數(shù)集R有實根,,而不能確保其實根在區(qū)間[0,,2]上,即不能確保方程(1)有實根,,由 求出的范圍可能比y的實際范圍大,,故不能確定此函數(shù)的值域為
可以采取如下方法進一步確定原函數(shù)的值域,。


代入方程(1)

解得: 即當時,,
原函數(shù)的值域為:
注:由判別式法來判斷函數(shù)的值域時,若原函數(shù)的定義域不是實數(shù)集時,,應綜合函數(shù)的定義域,,將擴大的部分剔除。

4. 反函數(shù)法
直接求函數(shù)的值域困難時,,可以通過求其原函數(shù)的定義域來確定原函數(shù)的值域,。
例4. 求函數(shù)值域。

解:由原函數(shù)式可得:

則其反函數(shù)為:,,其定義域為:
故所求函數(shù)的值域為:

5. 函數(shù)有界性法
直接求函數(shù)的值域困難時,,可以利用已學過函數(shù)的有界性,反客為主來確定函數(shù)的值域,。




例5. 求函數(shù)的值域,。

解:由原函數(shù)式可得:,可化為:


解得:

故函數(shù)的值域為


6. 函數(shù)單調(diào)性法
例6. 求函數(shù)的值域。
解:令在[2,,10]上都是增函數(shù)
所以在[2,,10]上是增函數(shù)
當x=2時,
當x=10時,,

故所求函數(shù)的值域為:


例7. 求函數(shù)的值域,。
解:原函數(shù)可化為:
,顯然上為無上界的增函數(shù)
所以,,上也為無上界的增函數(shù)
所以當x=1時,,有最小值,原函數(shù)有最大值
顯然y>0,,故原函數(shù)的值域為

7. 換元法
通過簡單的換元把一個函數(shù)變?yōu)楹唵魏瘮?shù),,其題型特征是函數(shù)解析式含有根式或三角函數(shù)公式模型,換元法是數(shù)學方法中幾種最主要方法之一,,在求函數(shù)的值域中同樣發(fā)揮作
例8. 求函數(shù)的值域,。

解:因


故可令




故所求函數(shù)的值域為

例9. 求函數(shù)的值域,。

解:原函數(shù)可變形為:

可令,,則有

時,
時,,
而此時有意義,。
故所求函數(shù)的值域為

例10. 求函數(shù)的值域,。
解:

,,則

可得:
∴當時,,,當時,,
故所求函數(shù)的值域為

例11. 求函數(shù)的值域,。
解:由,,可得
故可令


時,
時,,
故所求函數(shù)的值域為:

8. 數(shù)形結(jié)合法
其題型是函數(shù)解析式具有明顯的某種幾何意義,,如兩點的距離公式直線斜率等等,這類題目若運用數(shù)形結(jié)合法,,往往會更加簡單,,一目了然,賞心悅目,。[
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例12. 求函數(shù)的值域。

解:原函數(shù)可化簡得:y=|x-2|+|x+8|
上式可以看成數(shù)軸上點P(x)到定點A(2),,B(-8)間的距離之和,。
由上圖可知,當點P在線段AB上時,,y=|x-2|+|x+8|=|AB|=10
當點P在線段AB的延長線或反向延長線上時,,y=|x-2|+|x+8|>|AB|=10
故所求函數(shù)的值域為:

例13. 求函數(shù)的值域。
解:原函數(shù)可變形為:

上式可看成x軸上的點P(x,0)到兩定點A(3,2),B(-2,-1)的距離之和,,
由圖可知當點P為線段與x軸的交點時,,
故所求函數(shù)的值域為


例14. 求函數(shù)的值域,。
解:將函數(shù)變形為:
上式可看成定點A(3,,2)到點P(x,0)的距離與定點B(-2,1)到點P(x,0)的距離之差,。
即:y=|AP|-|BP|
由圖可知:(1)當點P在x軸上且不是直線AB與x軸的交點時,,如點P',則構(gòu)成△ABP',,根據(jù)三角形兩邊之差小于第三邊,,有
即:
(2)當點P恰好為直線AB與x軸的交點時,有
綜上所述,,可知函數(shù)的值域為:

注:由例13,,14可知,求兩距離之和時,,要將函數(shù)式變形,,使A、B兩點在x軸的兩側(cè),,而求兩距離之差時,,則要使A,B兩點在x軸的同側(cè),。
如:例13的A,,B兩點坐標分別為:(3,2),,(-2,-1),,在x軸的同側(cè);例14的A,,B兩點坐標分別為(3,,2),(2,-1),,在x軸的同側(cè),。

9. 不等式法
利用基本不等式,求函數(shù)的最值,其題型特征解析式是和式時要求積為定值,,解析式是積時要求和為定值,,不過有時需要用到拆項、添項和兩邊平方等技巧,。
例15. 求函數(shù)的值域,。
解:原函數(shù)變形為:

當且僅當tanx=cotx
即當時,等號成立
故原函數(shù)的值域為:

例16. 求函數(shù)y=2sinxsin2x的值域,。
解:y=4sinxsinxcosx


當且僅當,,即當時,等號成立,。
可得:
故原函數(shù)的值域為:

10. 映射法
原理:因為在定義域上x與y是一一對應的,。故兩個變量中,若知道一個變量范圍,,就可以求另一個變量范圍,。
例17. 求函數(shù)的值域。

解:∵定義域為





解得

故函數(shù)的值域為

11.最值法
對于閉區(qū)間[a,b]上的連續(xù)函數(shù)y=f(x),可求出y=f(x)在區(qū)間[a,b]內(nèi)的極值,并與邊界值f(a).f(b)作比較,求出函數(shù)的最值,可得到函數(shù)y的值域,。[
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例18.已知,且滿足x+y=1,求函數(shù)z=xy+3x的值域,。
點撥:根據(jù)已知條件求出自變量x的取值范圍,,將目標函數(shù)消元,、配方,,可求出函數(shù)的值域。
解:∵,,上述分式不等式與不等式同解,,解之得-1≤x≤3/2,又x+y=1,,將y=1-x代入z=xy+3x中,,得(-1≤x≤3/2),
且x∈[-1,3/2],函數(shù)z在區(qū)間[-1,3/2]上連續(xù),故只需比較邊界的大小,。
當x=-1時,,z=-5;當x=3/2時,,z=15/4,。
∴函數(shù)z的值域為{z∣-5≤z≤15/4}。
點評:本題是將函數(shù)的值域問題轉(zhuǎn)化為函數(shù)的最值,。對開區(qū)間,,若存在最值,也可通過求出最值而獲得函數(shù)的值域。
12.構(gòu)造法
根據(jù)函數(shù)的結(jié)構(gòu)特征,,賦予幾何圖形,,數(shù)形結(jié)合。
例19.求函數(shù)的值域,。
點撥:將原函數(shù)變形,,構(gòu)造平面圖形,由幾何知識,,確定出函數(shù)的值域,。
解:原函數(shù)變形為
作一個長為4、寬為3的矩形ABCD,,再切割成12個單位正方形,。設HK=x,則EK=2-x,KF=2+x,,。
由三角形三邊關(guān)系知,,AK+KC≥AC=5,。當A、K,、C三點共線時取等號,。
∴原函數(shù)的知域為{y|y≥5}。
點評:對于形如函數(shù)(a,b,c均為正數(shù)),,均可通過構(gòu)造幾何圖形,,由幾何的性質(zhì),直觀明了,、方便簡捷,。這是數(shù)形結(jié)合思想的體現(xiàn)。
13.比例法
對于一類含條件的函數(shù)的值域的求法,,可將條件轉(zhuǎn)化為比例式,,代入目標函數(shù),進而求出原函數(shù)的值域,。
例20.已知x,y∈R,,且3x-4y-5=0,求函數(shù)的值域。
點撥:將條件方程3x-4y-5=0轉(zhuǎn)化為比例式,,設置參數(shù),,代入原函數(shù)。
解:由3x-4y-5=0變形得,,(x3)/4=(y-1)/3=k(k為參數(shù))
∴x=3+4k,y=1+3k,
,。
當k=-3/5時,x=3/5,y=-4/5時,,,。
函數(shù)的值域為{z|z≥1}.
點評:本題是多元函數(shù)關(guān)系,,一般含有約束條件,將條件轉(zhuǎn)化為比例式,,通過設參數(shù),,可將原函數(shù)轉(zhuǎn)化為單函數(shù)的形式,這種解題方法體現(xiàn)諸多思想方法,,具有一定的創(chuàng)新意識,。
14.利用多項式的除法
例21.求函數(shù)y=(3x+2)/(x+1)的值域。
點撥:將原分式函數(shù),,利用長除法轉(zhuǎn)化為一個整式與一個分式之和,。
解:y=(3x+2)/(x+1)=3-1/(x+1)。
∵1/(x+1)≠0,,故y≠3,。
∴函數(shù)y的值域為y≠3的一切實數(shù)。
點評:對于形如y=(ax+b)/(cx+d)的形式的函數(shù)均可利用這種方法,。
15. 多種方法綜合運用
例22. 求函數(shù)的值域,。
解:令,則
(1)當t>0時,,,,當且僅當t=1,即x=-1時取等號,,所以
(2)當t=0時,,y=0。
綜上所述,,函數(shù)的值域為:
注:先換元,,后用不等式法

例23. 求函數(shù)的值域。
解:

,,則



∴當時,,
時,,
此時都存在,,故函數(shù)的值域為
注:此題先用換元法,后用配方法,,然后再運用的有界性,。
總之,在具體求某個函數(shù)的值域時,,首先要仔細,、認真觀察其題型特征,然后再選擇恰當?shù)姆椒?,一般?yōu)先考慮直接法,,函數(shù)單調(diào)性法和基本不等式法,,然后才考慮用其他各種特殊方法。


 
 
 

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