函數(shù)是中學(xué)數(shù)學(xué)的核心內(nèi)容,它不僅與方程和不等式有著本質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系,而且作為一種重要的思想方法,在所有內(nèi)容當(dāng)中都能夠看到它的作用,這就決定了在高考當(dāng)中的重要地位,函數(shù)的值域經(jīng)常穿插于高考的大小試題中。
函數(shù)值域方法其實,函數(shù)的值域就是函數(shù)值的取值范圍,它雖然由函數(shù)的定義域及對應(yīng)法則完全確定,但是確定值域仍是較為困難的,這些使函數(shù)的值域成為歷年高考必考的重點之一。而如何求函數(shù)的值域卻令大多數(shù)同學(xué)頭疼,因為函數(shù)千變?nèi)f化,各不相同,對函數(shù)值域的求法也各種各樣。求值域的問題有時比求定義域問題難,實踐證明,如果加強了對值域求法的研究和討論,有利于對定義域內(nèi)涵的理解,從而深化對函數(shù)本質(zhì)的認識。本文旨在對求函數(shù)值域問題做一個系統(tǒng)性的小結(jié),不妥之處,請不吝指正。
1.直接法——從自變量X的取值范圍出發(fā),推出函數(shù)y=f(x)的取值范圍。
例1.求函數(shù)y=(13)|x|的值域
解:∵|x|≧0
∴0<(13)|x|≦1
∴值域為0,1
2.配方法——是求“二次函數(shù)類”值域的基本方法,形如F(x)=af2(x)+bf(x)+c的函數(shù)的值域問題均可使用配方法。
例2.求下列函數(shù)的值域
(1)y=2x2+x (2)y=4-3+2x-x2
解:(1)∵y=2x2+x=2(x+14)2-18≧-18
∴函數(shù)的值域是-18,+∞
(2)由3+2x-x2≧0得-1≦x≦3
∵y=4--(x-1)2+4
∴當(dāng)x=1時,ymin=4-2=2
當(dāng)x=-1或3時,ymax=4-0=4
∴函數(shù)值域為[2,4]
3.反函數(shù)法——利用函數(shù)和它的反函數(shù)的定義域與值域的互逆關(guān)系,通過求反函數(shù)的定義域,得到原函數(shù)的值域,形如函數(shù)y=cx+dax+b(a≠0)的值域,均可使用反函數(shù)法。此外,這種類型的函數(shù)值域也可以使用“分離常數(shù)法”求解。
例3.求y=1-x2x+5的值域
解法一:反函數(shù)法
由y=1-x2x+5解出x,得x=1-5y2y+1
∵2y+1≠0
∴函數(shù)的值域為{y/y≠-12且y∈R}
解法二:分離常數(shù)法
∵y=-(x+52)+722(x+52)=-12+722x+5
而722x+5≠0
∴y≠-12,即函數(shù)的值域為{y/y∈R且y≠-12}
4.判別式法——把函數(shù)轉(zhuǎn)化成關(guān)于x的二次方程F(x,y)=0,通過方程有實根,判別式Δ≧0,從而求得原函數(shù)的值域。形如y=a1x2+b1x+c1a2x2+b2x+c2 (a1,a2不同時為0)的函數(shù)值域常用此法求解。
注意:(1)函數(shù)的定義域為R,(2)分子,分母無公因式
例4.求函數(shù)y=3xx2+4的值域
解:由y=3xx2+4得,yx2-3x+4y=0
當(dāng)y=0時,x=0
當(dāng)y≠0時,由Δ≧0得, -34≦y≦34且y≠0
∵函數(shù)定義域為R
∴函數(shù)y=3xx2+4的值域為[-34,34]
5.換元法——運用代數(shù)或三角代換,將所給的函數(shù)化成值域容易確定的另一函數(shù),從而得到原函數(shù)的值域
例5.求下列函數(shù)的值域
(1)y=2x+41-x(2)y=x-1-x2
解 :(1)設(shè)t=1-x≧0, 則x=1-t2,于是,y=-2t2+4t+2
=-2(t-1)2+4(t≧0)
故可知y∈-∞,4
(2)∵|x|≦1
∴設(shè)x=Cosθ,θ∈[0,π]
則y=Cosθ-sinθ=2 Cos(θ+π4)
∵θ∈[0,π]
∴π4≦θ+π4≦54π
∴-1≦Cos(θ+π4)≦22
故-2≦y≦1即y∈[-2,1]
6.單調(diào)性法——確定函數(shù)在定義域(或某個定義域的子集)上的單調(diào)性,求出函數(shù)的值域。
例6.求y=2x-1-13-4x的值域
解:因為函數(shù)在其定義域-∞,134內(nèi)單調(diào)遞增,所以當(dāng)x=134時,ymax=2x134-1=112
故函數(shù)的值域為{y/y≦112}
7.求導(dǎo)法——當(dāng)一個函數(shù)在定義域上可導(dǎo)時,可據(jù)其導(dǎo)數(shù)求最值
例7.求函數(shù)y=x5-5x4+5x3+2,x∈[-1,2]的值域
解:y’=5x4-20x3+15x2
令y’=0
得5x4-20x3+15x2=0
(上接第46頁)即5x2(x-3)(x-1)=0
∴x1=0x2=1x3=3
由于x3[-1,2],所以只要比較F(0),F(xiàn)(1),F(xiàn)(-1),
F(2)。由解析式可知:F(x)的最大值為3,最小值為-9。
故y∈[-9,3]
8.不等式法——利用基本不等式:a+b≧2ab(a,b∈R+),求函數(shù)值域。用不等式求值域時,要注意均值不等式的使用條件“一正、二定、三相等”。
例8.求y=3xx2+x+1(x<0)的值域
解:∵y=3xx2+x+1=3x2+1x+1(x<0)
又x+1x≦-2
∴x+1x+1≦-1
則-3≦3x2+1x+1<0,即-3≦y≦<0
故函數(shù)值域為[-3,0]。
綜上,只要教師能夠引導(dǎo)學(xué)生對此類題目進行分析,特別是通過靈活變形,確定該題目是屬于上述哪種類型,然后選擇合適的方法進行求解,那么求函數(shù)值域的問題將迎刃而解。最后通過類型題目的加強,舉一反三,使學(xué)生熟練掌握解題的方法,必將提高學(xué)生在高考中的數(shù)學(xué)成績。