郭君琴
(定襄中學(xué)校,山西 忻州 035400)
函數(shù)是一種對(duì)應(yīng)關(guān)系,是非空數(shù)集A到非空數(shù)集B的對(duì)應(yīng)。對(duì)應(yīng)法則、定義域、值域是函數(shù)的三要素。而值域由定義域和對(duì)應(yīng)法則唯一確定,由此可以看出定義域的重要性。以下筆者從兩方面談?wù)労瘮?shù)的定義域:一是函數(shù)的定義域怎么求;二是定義域的重要性。
我們首先來(lái)談第一個(gè)問(wèn)題,定義域怎么求?定義域是自變量x的取值范圍,有3種情況:
(1)如果給的是具體函數(shù),只要建立一個(gè)關(guān)于自變量x的一個(gè)不等式組,求其解即可。
(2)如果是實(shí)際問(wèn)題,除函數(shù)解析式有意義外,還應(yīng)考慮自變量取值的實(shí)際意義;如某單位計(jì)劃建筑一矩形圍墻,現(xiàn)有材料可筑墻的總長(zhǎng)度為100m,求矩形的面積S與矩形長(zhǎng)x的函數(shù)關(guān)系式?
解:設(shè)矩形的長(zhǎng)為xm,則寬為(50-x)m,由題意得:
函數(shù)關(guān)系式為:S=x(50-x)
如果解題到此為止,則本題的函數(shù)關(guān)系式還欠完整,缺少自變量的范圍。因?yàn)楫?dāng)自變量取負(fù)數(shù)或不小于50的數(shù)時(shí),S的值是負(fù)數(shù),即矩形的面積為負(fù)數(shù),這與實(shí)際問(wèn)題相矛盾,所以還應(yīng)補(bǔ)上自變量的范圍:(0,50)。
(3)如果是抽象函數(shù)該怎么辦呢?抽象函數(shù)是指沒(méi)有明確給出具體的函數(shù)表達(dá)式的函數(shù),由于其表現(xiàn)形式的抽象性,使得定義域的求解難度增大,解題思路不明顯,做起題來(lái)感覺(jué)很困難。
事實(shí)上,只要抓住兩點(diǎn)就能使該問(wèn)題很明朗。第一,函數(shù)定義域的概念:是自變量的取值范圍,所以y=f[g(x)]的定義域依舊是x的范圍,而不是中間變量g(x)范圍。第二,函數(shù)的精髓:f(x)中的x可以用任意數(shù)或式替換(在給定范圍內(nèi)),但替換部分應(yīng)與x取值相同,即范圍相同。所以,y=f[g(x)]中的 g(x)的取值范圍與f(x)中的x的取值范圍是相同的。抓住此兩條,抽象函數(shù)求定義域的問(wèn)題就會(huì)不攻而破。
例1:f(x)定義域?yàn)閇-1,1],求y=f(1-x2)定義域。
分析:求y=f(1-x2)的定義域就是求y=f(1-x2)中自變量x的范圍,因?yàn)閒(1-x2)中的1-x2與f(x)中x的范圍一致,所以-1≤1-x2≤1。解不等式得,即函數(shù)的定義域?yàn)閇-
例2:y=f(3-2x)定義域?yàn)椋?1,2),求f(x)定義域。
分析:f(x)中x與y=f(3-2x)中3-2x的范圍一致。因?yàn)閥=f(3-2x)定義域?yàn)椋?1,2),所以由-1<x<2 推出 -1<3-2x<5。所以f(x)定義域?yàn)椋?1,5)。
接下來(lái)我們談第二個(gè)問(wèn)題,即函數(shù)定義域的重要性。函數(shù)的定義域是函數(shù)的靈魂,研究函數(shù)性質(zhì)時(shí),一定要從定義域出發(fā)。定義域、對(duì)應(yīng)關(guān)系、值域是函數(shù)的三要素,定義域不同,函數(shù)就不同。所以,離開(kāi)定義域研究函數(shù)是沒(méi)有任何意義的。下面筆者就此舉幾個(gè)日常容易犯錯(cuò)誤的幾個(gè)例子。
例3:已知函數(shù)y=x2-4x+6,在下列條件下分別求值域。
(1)x綴{-1,0,1,3,4} (2)x綴R (3)x綴(1,5] (4)x綴(2,5)
分析:同一對(duì)應(yīng)關(guān)系下,定義域不同,函數(shù)就不是同一個(gè)函數(shù),值域就很可能不同。
在(1)中,定義域只包含幾個(gè)孤立的數(shù),相應(yīng)的值域也是由幾個(gè)孤立的數(shù)構(gòu)成。這幾個(gè)數(shù)是由自變量x的取值通過(guò)對(duì)應(yīng)關(guān)系計(jì)算得到的,于是值域?yàn)閧11、6、3}。
在(2)中,定義域?yàn)?R,函數(shù)在(-∞,2)上是減函數(shù),在(2,+∞)上是增函數(shù)。當(dāng)x=2時(shí),函數(shù)有最小值,值域?yàn)椋篬2,+∞)。
在(3)中,區(qū)間內(nèi)包含對(duì)稱軸,對(duì)稱軸左側(cè)函數(shù)為減函數(shù),右側(cè)為增函數(shù),所以當(dāng)x=2時(shí),函數(shù)有最小值。而在離對(duì)稱軸較遠(yuǎn)的x=5的位置有最大值,值域?yàn)閇2,11]。
在(4)中,區(qū)間在對(duì)稱軸右側(cè),函數(shù)為增函數(shù),所以f(2)<y<f(5),值域?yàn)椋?,11)。
方法總結(jié),雖然函數(shù)解析式相同,但定義域不同值域可能就不一樣,因此,求函數(shù)值域不是簡(jiǎn)單地代區(qū)間端點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算,每一類題目都有不同的解題方法。當(dāng)無(wú)章可循時(shí),可考察其單調(diào)性,利用單調(diào)性求值域是一種很好的方法。
事實(shí)上,函數(shù)的定義域?yàn)椋?∞,1)∪(1,+∞),不關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱,既不是奇函數(shù)也不是偶函數(shù)。
由上述幾個(gè)例子可以看出,定義域是解決函數(shù)問(wèn)題時(shí)首先要考慮的問(wèn)題,一定要以定義域優(yōu)先為準(zhǔn)則,避免不必要的錯(cuò)誤。
總的來(lái)說(shuō),我們不僅要會(huì)求函數(shù)的定義域,而且在解決函數(shù)問(wèn)題時(shí)要先考慮定義域,一定要從定義域出發(fā)。