一、函数的概念
1.函数与映射的相关概念
(1)函数与映射的概念
注意:判断一个对应关系是否是函数关系,就看这个对应关系是否满足函数定义中“定义域内的任意一个自变量的值都有唯一确定的函数值”这个核心点.
(2)函数的定义域、值域
在函数y=f(x),x∈A中,x叫做自变量,x的取值范围A叫做函数的定义域,与x的值相对应的y值叫做函数值,函数值的集合{f(x)|x∈A}叫做函数的值域.
(3)构成函数的三要素
函数的三要素为定义域、值域、对应关系.
(4)函数的表示方法
函数的表示方法有三种:解析法、列表法、图象法.
解析法:一般情况下,必须注明函数的定义域;
列表法:选取的自变量要有代表性,应能反映定义域的特征;
图象法:注意定义域对图象的影响.
2.必记结论
(1)相等函数
如果两个函数的定义域相同,并且对应关系完全一致,则这两个函数相等.
①两个函数是否是相等函数,取决于它们的定义域和对应关系是否相同,只有当两个函数的定义域和对应关系完全相同时,才表示相等函数.
②函数的自变量习惯上用x表示,但也可用其他字母表示,如:f(x)=2x1,g(t)=2t1,h(m)=2m1均表示相等函数.
(2)映射的个数
若集合A中有m个元素,集合B中有n个元素,则从集合A到集合B的映射共有个.
二、函数的三要素
1.函数的定义域
函数的定义域是使函数解析式有意义的自变量的取值范围,常见基本初等函数定义域的要求为:
(1)分式函数中分母不等于零.
(2)偶次根式函数的被开方式大于或等于0.
(3)一次函数、二次函数的定义域均为R.
(4)y=x0的定义域是{x|x≠0}.
(5)y=ax(a>0且a≠1),y=sinx,y=cosx的定义域均为R.
(6)y=logax(a>0且a≠1)的定义域为(0,+∞).
(7)y=tanx的定义域为+ \frac{\pi }{2},k \in Z\} " />.
2.函数的解析式
(1)函数的解析式是表示函数的一种方式,对于不是y=f(x)的形式,可根据题目的条件转化为该形式.
(2)求函数的解析式时,一定要注意函数定义域的变化,特别是利用换元法(或配凑法)求出的解析式,不注明定义域往往导致错误.
3.函数的值域
函数的值域就是函数值构成的集合,熟练掌握以下四种常见初等函数的值域:
(1)一次函数y=kx+b(k为常数且k≠0)的值域为R.
(2)反比例函数(k为常数且k≠0)的值域为(∞,0)∪(0,+∞).
(3)二次函数y=ax2+bx+c(a,b,c为常数且a≠0),
当a>0时,二次函数的值域为;
当a<0时,二次函数的值域为.
求二次函数的值域时,应掌握配方法: .
(4)y=sinx的值域为[1,1].
三、分段函数
1.分段函数的概念
若函数在其定义域的不同子集上,因对应关系不同而分别用几个不同的式子来表示,则这种函数称为分段函数.分段函数虽由几个部分组成,但它表示的是一个函数.
2.必记结论
分段函数的定义域等于各段函数的定义域的并集,其值域等于各段函数的值域的并集.
考向一 求函数的定义域
在高考中考查函数的定义域时多以客观题形式呈现,难度不大.
1.求函数定义域的三种常考类型及求解策略
(1)已知函数的解析式:构建使解析式有意义的不等式(组)求解.
(2)抽象函数:
①若已知函数f(x)的定义域为[a,b],则复合函数f(g(x))的定义域由a≤g(x)≤b求出.
②若已知函数f(g(x))的定义域为[a,b],则f(x)的定义域为g(x)在x∈[a,b]时的值域.
(3)实际问题:既要使构建的函数解析式有意义,又要考虑实际问题的要求.
2.求函数定义域的注意点
(1)不要对解析式进行化简变形,以免定义域变化.
(2)当一个函数由有限个基本初等函数的和、差、积、商的形式构成时,定义域一般是各个基本初等函数定义域的交集.
(3)定义域是一个集合,要用集合或区间表示,若用区间表示,不能用“或”连接,而应该用并集符号“∪”连接.
考向二 求函数的值域
求函数值域的基本方法
1.观察法:
通过对函数解析式的简单变形,利用熟知的基本函数的值域,或利用函数图象的“最高点”和“最低点”,观察求得函数的值域.
2.利用常见函数的值域:
一次函数的值域为;反比例函数的值域为;指数函数的值域为;对数函数的值域为;正、余弦函数的值域为;正切函数的值域为.
3.分离常数法:
将形如(a≠0)的函数分离常数,变形过程为:
,再结合x的取值范围确定的取值范围,从而确定函数的值域.
4.换元法:
对某些无理函数或其他函数,通过适当的换元,把它们化为我们熟悉的函数,再用有关方法求值域.如:函数,可以令,得到,函数
可以化为(t≥0),接下来求解关于t的二次函数的值域问题,求解过程中要注意t的取值范围的限制.
5.配方法:
对二次函数型的解析式可以先进行配方,在充分注意到自变量取值范围的情况下,利用求二次函数的值域的方法求函数的值域.
6.数形结合法:
作出函数图象,找出自变量对应的范围或分析条件的几何意义,在图上找出值域.
7.单调性法:
函数单调性的变化是求最值和值域的依据,根据函数的单调区间判断其单调性,进而求函数的最值和值域.
8.基本不等式法:
利用基本不等式(a>0,b>0)求最值.
若“和定”,则“积最大”,即已知a+b=s,则,ab有最大值,当a=b时取等号;若“积定”,则“和最小”,即已知ab=t,则= 2\sqrt t " />,a+b有最小值,当a=b时取等号.应用基本不等式的条件是“一正二定三相等”.
9.判别式法:
将函数转化为二次方程:若函数y=f(x)可以化成一个系数含有y的关于x的二次方程a(y)x2+b(y)x+c(y)=0,则在a(y)≠0时,由于x,y为实数,故必须有Δ=b2(y)-4a(y)c(y)≥0,由此确定函数的值域.
利用判别式求函数值的范围,常用于一些“分式”函数、“无理”函数等,使用此法要特别注意自变量的取值范围.
10.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.
11.导数法:
利用导数求函数值域时,一种是利用导数判断函数单调性,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.
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