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函數(shù)易錯題剖析

2014-10-31 09:10:27房國新
中學(xué)課程輔導(dǎo)高考版·學(xué)生版 2014年9期
關(guān)鍵詞:值域定義域剖析

函數(shù)是高中數(shù)學(xué)的重點和難點,由于函數(shù)有較強(qiáng)的抽象性,常因概念不清,而易混淆,缺乏透徹的理解.通過對函數(shù)中易錯題的分析和糾錯,加深對函數(shù)本質(zhì)及性質(zhì)的認(rèn)識.

一、有關(guān)函數(shù)定義域問題

例1(1)設(shè)f(x)=1+3xa在(-∞,1]上有意義,則a的取值范圍是;

(2)若f(x)=1+3xa的定義域是(-∞,1],則a的取值是.

剖析:兩題表述不同,含義也不同.

函數(shù)的定義域是使函數(shù)有意義的自變量x的取值集合,而函數(shù)在某個區(qū)間上有意義,則這個區(qū)間是定義域的一個子區(qū)間,故問題(1)解答是:由x≤1得0<3x≤3,又1+3xa≥0恒成立,所以a≥-13x恒成立,只需a大于或等于-13x的最大值即可,解得a≥-13.

問題(2)解答是:f(x)的定義域是(-∞,1],則須1+3xa≥0的解是x∈(-∞,1],若a≥0,恒有1+3xa≥0,此時x∈R,定義域并非是(-∞,1],故a<0.解1+3xa≥0,即3x≤-1a,取對數(shù)有x≤log3(-1a),此時定義域是(-∞,log3(-1a)],必須且只需log3(-1a)=1,即a=-13.

例2函數(shù)f(x)=(1-x)1+x1-x的奇偶性為.

剖析:若作變形f(x)=1-x2,并判斷此函數(shù)為偶函數(shù)就錯了.判斷函數(shù)的奇偶性一定要優(yōu)先考慮函數(shù)的定義域是否關(guān)于原點對稱.實際上,此函數(shù)的定義域為[-1,1),正確答案為:非奇非偶函數(shù).

二、有關(guān)函數(shù)定義域、值域為R問題

例3(1)函數(shù)y=lg(x2+ax+1)的定義域為R,求實數(shù)a的取值范圍;

(2)函數(shù)y=lg(x2+ax+1)的值域為R,求實數(shù)a的取值范圍.

剖析:常常誤認(rèn)為兩題解題方法相同,混淆了“定義域、值域為R”的本質(zhì).

問題(1)解答是:因為函數(shù)y=lg(x2+ax+1)的定義域為R,即對任意x∈R,x2+ax+1>0恒成立,由于二次函數(shù)f(x)=x2+ax+1對應(yīng)的拋物線開口向上,只需判別式小于零,即a2-4<0,解得-2

問題(2)解答是:函數(shù)y=lg(x2+ax+1)的值域為R,則真數(shù)必可取得任意大于零的數(shù),只需判別式大于或等于零,即a2-4≥0,解得a≤-2或a≥2.

三、有關(guān)函數(shù)軸對稱問題

例4(1)設(shè)x∈R.函數(shù)y=f(1-x)和y=f(1+x)的圖像關(guān)于直線對稱;

(2)函數(shù)y=f(x)(x∈R)滿足f(1-x)=f(1+x),則y=f(x)的圖像關(guān)于直線對稱.

剖析:常常誤認(rèn)為兩題答案相同,其實不然,這是兩類不同的軸對稱問題.

“函數(shù)y=f(a+x)與y=f(b-x)的圖像關(guān)于直線x=b-a2成軸對稱”這是兩個函數(shù)的圖像之間的軸對稱關(guān)系,故問題(1)答案是x=0.

“函數(shù)y=f(x)(x∈R)滿足條件f(a+x)=f(b-x),則y=f(x)的圖像關(guān)于直線x=a+b2成軸對稱”是具有某種性質(zhì)的一個函數(shù)的圖像自身的軸對稱問題,故問題(2)答案是x=1.

四、有關(guān)函數(shù)分類討論的問題

例5解關(guān)于x的不等式ax2-(a+1)x+1<0.

剖析:研究含有字母系數(shù)的二次三項不等式時,首先要研究二次項系數(shù)a=0還是a≠0,當(dāng)a=0時就是一次不等式問題,當(dāng)a≠0時就是二次不等式問題.

解:(1)若a=0,則原不等式即為-x+1<0,解得x>1.

(2)若a<0,則原不等式可化為(x-1a)(x-1)>0.

解得x<1a或x>1.

(3)若a>0,(x-1a)(x-1)<0.

其解的情況應(yīng)該由1a與1的大小關(guān)系來決定.

當(dāng)0

當(dāng)a=1時,無解;

當(dāng)a>1時,1a

五、有關(guān)函數(shù)恒成立、能成立問題

例6(1)已知函數(shù)f(x)=x2-(1-a)x+1,x∈[1,2]時,不等式f(x)>0恒成立,求a的范圍;

(2)已知函數(shù)f(x)=x2-(1-a)x+1,x∈[1,2]時,不等式f(x)>0能成立,求a的范圍.

剖析:辨析“恒成立、能成立”的含義,這是兩個不同的問題.

區(qū)間(a,b)使問題恒成立是指這個區(qū)間內(nèi)每個元素都使這個問題成立.故問題(1)解答是:原不等式可化為a>1-(x+1x),令g(x)=1-(x+1x),易證g(x)在[1,2]是減函數(shù),則g(x)max=g(1)=-1,a>g(x)max=-1.

區(qū)間(a,b)使問題能成立是指這個區(qū)間內(nèi)有元素(不一定是全部元素)使這個問題成立.故問題(2)解答是:原不等式可化為a>1-(x+1x),令g(x)=1-(x+1x),易證g(x)在[1,2]是減函數(shù),則g(x)min=g(x)=-32,a>g(x)min=-32.

例7已知函數(shù)f(x)=lnx-ax+1-ax-1(a∈R).(1)當(dāng)a≤12時,討論f(x)的單調(diào)性;(2)設(shè)g(x)=x2-2bx+4,當(dāng)a=14時,若對任意x1∈(0,2),存在x2∈[1,2],使f(x1)≥g(x2),求實數(shù)b的取值范圍.

剖析:若對x1∈D1,x2∈D2,使f(x1)≥g(x2),等價于f(x)在D1上的最小值不小于g(x)在D2上的最小值即f(x)min≥g(x)min(這里假設(shè)f(x)min,g(x)min存在).

解:(1)略;(2)依題意f(x)在(0,2)上的最小值不小于g(x)在[1,2]上的最小值即f(x)min≥g(x)min,于是問題轉(zhuǎn)化為最值問題.

當(dāng)a=14時,f(x)=lnx-14x+34x-1,所以f′(x)=1x-14-34x2=-(x-1)(x-3)4x2,則當(dāng)00,所以當(dāng)x∈(0,2)時,f(x)min=f(1)=-12.

g(x)=x2-2bx+4,

①當(dāng)b<1時,可求得g(x)min=g(1)=5-2b,由5-2b≤-12得b≥114這與b<1矛盾.

②當(dāng)1≤b≤2時,可求得g(x)min=g(b)=4-b2,由4-b2≤-12得b2≥92這與1≤b≤2矛盾.

③當(dāng)b>2時,可求得g(x)min=g(2)=8-4b,由8-4b≤-12得b≥178.

綜合①②③得實數(shù)b的取值范圍是[178,+∞).

(作者:房國新,江蘇省前黃高級中學(xué))

函數(shù)是高中數(shù)學(xué)的重點和難點,由于函數(shù)有較強(qiáng)的抽象性,常因概念不清,而易混淆,缺乏透徹的理解.通過對函數(shù)中易錯題的分析和糾錯,加深對函數(shù)本質(zhì)及性質(zhì)的認(rèn)識.

一、有關(guān)函數(shù)定義域問題

例1(1)設(shè)f(x)=1+3xa在(-∞,1]上有意義,則a的取值范圍是;

(2)若f(x)=1+3xa的定義域是(-∞,1],則a的取值是.

剖析:兩題表述不同,含義也不同.

函數(shù)的定義域是使函數(shù)有意義的自變量x的取值集合,而函數(shù)在某個區(qū)間上有意義,則這個區(qū)間是定義域的一個子區(qū)間,故問題(1)解答是:由x≤1得0<3x≤3,又1+3xa≥0恒成立,所以a≥-13x恒成立,只需a大于或等于-13x的最大值即可,解得a≥-13.

問題(2)解答是:f(x)的定義域是(-∞,1],則須1+3xa≥0的解是x∈(-∞,1],若a≥0,恒有1+3xa≥0,此時x∈R,定義域并非是(-∞,1],故a<0.解1+3xa≥0,即3x≤-1a,取對數(shù)有x≤log3(-1a),此時定義域是(-∞,log3(-1a)],必須且只需log3(-1a)=1,即a=-13.

例2函數(shù)f(x)=(1-x)1+x1-x的奇偶性為.

剖析:若作變形f(x)=1-x2,并判斷此函數(shù)為偶函數(shù)就錯了.判斷函數(shù)的奇偶性一定要優(yōu)先考慮函數(shù)的定義域是否關(guān)于原點對稱.實際上,此函數(shù)的定義域為[-1,1),正確答案為:非奇非偶函數(shù).

二、有關(guān)函數(shù)定義域、值域為R問題

例3(1)函數(shù)y=lg(x2+ax+1)的定義域為R,求實數(shù)a的取值范圍;

(2)函數(shù)y=lg(x2+ax+1)的值域為R,求實數(shù)a的取值范圍.

剖析:常常誤認(rèn)為兩題解題方法相同,混淆了“定義域、值域為R”的本質(zhì).

問題(1)解答是:因為函數(shù)y=lg(x2+ax+1)的定義域為R,即對任意x∈R,x2+ax+1>0恒成立,由于二次函數(shù)f(x)=x2+ax+1對應(yīng)的拋物線開口向上,只需判別式小于零,即a2-4<0,解得-2

問題(2)解答是:函數(shù)y=lg(x2+ax+1)的值域為R,則真數(shù)必可取得任意大于零的數(shù),只需判別式大于或等于零,即a2-4≥0,解得a≤-2或a≥2.

三、有關(guān)函數(shù)軸對稱問題

例4(1)設(shè)x∈R.函數(shù)y=f(1-x)和y=f(1+x)的圖像關(guān)于直線對稱;

(2)函數(shù)y=f(x)(x∈R)滿足f(1-x)=f(1+x),則y=f(x)的圖像關(guān)于直線對稱.

剖析:常常誤認(rèn)為兩題答案相同,其實不然,這是兩類不同的軸對稱問題.

“函數(shù)y=f(a+x)與y=f(b-x)的圖像關(guān)于直線x=b-a2成軸對稱”這是兩個函數(shù)的圖像之間的軸對稱關(guān)系,故問題(1)答案是x=0.

“函數(shù)y=f(x)(x∈R)滿足條件f(a+x)=f(b-x),則y=f(x)的圖像關(guān)于直線x=a+b2成軸對稱”是具有某種性質(zhì)的一個函數(shù)的圖像自身的軸對稱問題,故問題(2)答案是x=1.

四、有關(guān)函數(shù)分類討論的問題

例5解關(guān)于x的不等式ax2-(a+1)x+1<0.

剖析:研究含有字母系數(shù)的二次三項不等式時,首先要研究二次項系數(shù)a=0還是a≠0,當(dāng)a=0時就是一次不等式問題,當(dāng)a≠0時就是二次不等式問題.

解:(1)若a=0,則原不等式即為-x+1<0,解得x>1.

(2)若a<0,則原不等式可化為(x-1a)(x-1)>0.

解得x<1a或x>1.

(3)若a>0,(x-1a)(x-1)<0.

其解的情況應(yīng)該由1a與1的大小關(guān)系來決定.

當(dāng)0

當(dāng)a=1時,無解;

當(dāng)a>1時,1a

五、有關(guān)函數(shù)恒成立、能成立問題

例6(1)已知函數(shù)f(x)=x2-(1-a)x+1,x∈[1,2]時,不等式f(x)>0恒成立,求a的范圍;

(2)已知函數(shù)f(x)=x2-(1-a)x+1,x∈[1,2]時,不等式f(x)>0能成立,求a的范圍.

剖析:辨析“恒成立、能成立”的含義,這是兩個不同的問題.

區(qū)間(a,b)使問題恒成立是指這個區(qū)間內(nèi)每個元素都使這個問題成立.故問題(1)解答是:原不等式可化為a>1-(x+1x),令g(x)=1-(x+1x),易證g(x)在[1,2]是減函數(shù),則g(x)max=g(1)=-1,a>g(x)max=-1.

區(qū)間(a,b)使問題能成立是指這個區(qū)間內(nèi)有元素(不一定是全部元素)使這個問題成立.故問題(2)解答是:原不等式可化為a>1-(x+1x),令g(x)=1-(x+1x),易證g(x)在[1,2]是減函數(shù),則g(x)min=g(x)=-32,a>g(x)min=-32.

例7已知函數(shù)f(x)=lnx-ax+1-ax-1(a∈R).(1)當(dāng)a≤12時,討論f(x)的單調(diào)性;(2)設(shè)g(x)=x2-2bx+4,當(dāng)a=14時,若對任意x1∈(0,2),存在x2∈[1,2],使f(x1)≥g(x2),求實數(shù)b的取值范圍.

剖析:若對x1∈D1,x2∈D2,使f(x1)≥g(x2),等價于f(x)在D1上的最小值不小于g(x)在D2上的最小值即f(x)min≥g(x)min(這里假設(shè)f(x)min,g(x)min存在).

解:(1)略;(2)依題意f(x)在(0,2)上的最小值不小于g(x)在[1,2]上的最小值即f(x)min≥g(x)min,于是問題轉(zhuǎn)化為最值問題.

當(dāng)a=14時,f(x)=lnx-14x+34x-1,所以f′(x)=1x-14-34x2=-(x-1)(x-3)4x2,則當(dāng)00,所以當(dāng)x∈(0,2)時,f(x)min=f(1)=-12.

g(x)=x2-2bx+4,

①當(dāng)b<1時,可求得g(x)min=g(1)=5-2b,由5-2b≤-12得b≥114這與b<1矛盾.

②當(dāng)1≤b≤2時,可求得g(x)min=g(b)=4-b2,由4-b2≤-12得b2≥92這與1≤b≤2矛盾.

③當(dāng)b>2時,可求得g(x)min=g(2)=8-4b,由8-4b≤-12得b≥178.

綜合①②③得實數(shù)b的取值范圍是[178,+∞).

(作者:房國新,江蘇省前黃高級中學(xué))

函數(shù)是高中數(shù)學(xué)的重點和難點,由于函數(shù)有較強(qiáng)的抽象性,常因概念不清,而易混淆,缺乏透徹的理解.通過對函數(shù)中易錯題的分析和糾錯,加深對函數(shù)本質(zhì)及性質(zhì)的認(rèn)識.

一、有關(guān)函數(shù)定義域問題

例1(1)設(shè)f(x)=1+3xa在(-∞,1]上有意義,則a的取值范圍是;

(2)若f(x)=1+3xa的定義域是(-∞,1],則a的取值是.

剖析:兩題表述不同,含義也不同.

函數(shù)的定義域是使函數(shù)有意義的自變量x的取值集合,而函數(shù)在某個區(qū)間上有意義,則這個區(qū)間是定義域的一個子區(qū)間,故問題(1)解答是:由x≤1得0<3x≤3,又1+3xa≥0恒成立,所以a≥-13x恒成立,只需a大于或等于-13x的最大值即可,解得a≥-13.

問題(2)解答是:f(x)的定義域是(-∞,1],則須1+3xa≥0的解是x∈(-∞,1],若a≥0,恒有1+3xa≥0,此時x∈R,定義域并非是(-∞,1],故a<0.解1+3xa≥0,即3x≤-1a,取對數(shù)有x≤log3(-1a),此時定義域是(-∞,log3(-1a)],必須且只需log3(-1a)=1,即a=-13.

例2函數(shù)f(x)=(1-x)1+x1-x的奇偶性為.

剖析:若作變形f(x)=1-x2,并判斷此函數(shù)為偶函數(shù)就錯了.判斷函數(shù)的奇偶性一定要優(yōu)先考慮函數(shù)的定義域是否關(guān)于原點對稱.實際上,此函數(shù)的定義域為[-1,1),正確答案為:非奇非偶函數(shù).

二、有關(guān)函數(shù)定義域、值域為R問題

例3(1)函數(shù)y=lg(x2+ax+1)的定義域為R,求實數(shù)a的取值范圍;

(2)函數(shù)y=lg(x2+ax+1)的值域為R,求實數(shù)a的取值范圍.

剖析:常常誤認(rèn)為兩題解題方法相同,混淆了“定義域、值域為R”的本質(zhì).

問題(1)解答是:因為函數(shù)y=lg(x2+ax+1)的定義域為R,即對任意x∈R,x2+ax+1>0恒成立,由于二次函數(shù)f(x)=x2+ax+1對應(yīng)的拋物線開口向上,只需判別式小于零,即a2-4<0,解得-2

問題(2)解答是:函數(shù)y=lg(x2+ax+1)的值域為R,則真數(shù)必可取得任意大于零的數(shù),只需判別式大于或等于零,即a2-4≥0,解得a≤-2或a≥2.

三、有關(guān)函數(shù)軸對稱問題

例4(1)設(shè)x∈R.函數(shù)y=f(1-x)和y=f(1+x)的圖像關(guān)于直線對稱;

(2)函數(shù)y=f(x)(x∈R)滿足f(1-x)=f(1+x),則y=f(x)的圖像關(guān)于直線對稱.

剖析:常常誤認(rèn)為兩題答案相同,其實不然,這是兩類不同的軸對稱問題.

“函數(shù)y=f(a+x)與y=f(b-x)的圖像關(guān)于直線x=b-a2成軸對稱”這是兩個函數(shù)的圖像之間的軸對稱關(guān)系,故問題(1)答案是x=0.

“函數(shù)y=f(x)(x∈R)滿足條件f(a+x)=f(b-x),則y=f(x)的圖像關(guān)于直線x=a+b2成軸對稱”是具有某種性質(zhì)的一個函數(shù)的圖像自身的軸對稱問題,故問題(2)答案是x=1.

四、有關(guān)函數(shù)分類討論的問題

例5解關(guān)于x的不等式ax2-(a+1)x+1<0.

剖析:研究含有字母系數(shù)的二次三項不等式時,首先要研究二次項系數(shù)a=0還是a≠0,當(dāng)a=0時就是一次不等式問題,當(dāng)a≠0時就是二次不等式問題.

解:(1)若a=0,則原不等式即為-x+1<0,解得x>1.

(2)若a<0,則原不等式可化為(x-1a)(x-1)>0.

解得x<1a或x>1.

(3)若a>0,(x-1a)(x-1)<0.

其解的情況應(yīng)該由1a與1的大小關(guān)系來決定.

當(dāng)0

當(dāng)a=1時,無解;

當(dāng)a>1時,1a

五、有關(guān)函數(shù)恒成立、能成立問題

例6(1)已知函數(shù)f(x)=x2-(1-a)x+1,x∈[1,2]時,不等式f(x)>0恒成立,求a的范圍;

(2)已知函數(shù)f(x)=x2-(1-a)x+1,x∈[1,2]時,不等式f(x)>0能成立,求a的范圍.

剖析:辨析“恒成立、能成立”的含義,這是兩個不同的問題.

區(qū)間(a,b)使問題恒成立是指這個區(qū)間內(nèi)每個元素都使這個問題成立.故問題(1)解答是:原不等式可化為a>1-(x+1x),令g(x)=1-(x+1x),易證g(x)在[1,2]是減函數(shù),則g(x)max=g(1)=-1,a>g(x)max=-1.

區(qū)間(a,b)使問題能成立是指這個區(qū)間內(nèi)有元素(不一定是全部元素)使這個問題成立.故問題(2)解答是:原不等式可化為a>1-(x+1x),令g(x)=1-(x+1x),易證g(x)在[1,2]是減函數(shù),則g(x)min=g(x)=-32,a>g(x)min=-32.

例7已知函數(shù)f(x)=lnx-ax+1-ax-1(a∈R).(1)當(dāng)a≤12時,討論f(x)的單調(diào)性;(2)設(shè)g(x)=x2-2bx+4,當(dāng)a=14時,若對任意x1∈(0,2),存在x2∈[1,2],使f(x1)≥g(x2),求實數(shù)b的取值范圍.

剖析:若對x1∈D1,x2∈D2,使f(x1)≥g(x2),等價于f(x)在D1上的最小值不小于g(x)在D2上的最小值即f(x)min≥g(x)min(這里假設(shè)f(x)min,g(x)min存在).

解:(1)略;(2)依題意f(x)在(0,2)上的最小值不小于g(x)在[1,2]上的最小值即f(x)min≥g(x)min,于是問題轉(zhuǎn)化為最值問題.

當(dāng)a=14時,f(x)=lnx-14x+34x-1,所以f′(x)=1x-14-34x2=-(x-1)(x-3)4x2,則當(dāng)00,所以當(dāng)x∈(0,2)時,f(x)min=f(1)=-12.

g(x)=x2-2bx+4,

①當(dāng)b<1時,可求得g(x)min=g(1)=5-2b,由5-2b≤-12得b≥114這與b<1矛盾.

②當(dāng)1≤b≤2時,可求得g(x)min=g(b)=4-b2,由4-b2≤-12得b2≥92這與1≤b≤2矛盾.

③當(dāng)b>2時,可求得g(x)min=g(2)=8-4b,由8-4b≤-12得b≥178.

綜合①②③得實數(shù)b的取值范圍是[178,+∞).

(作者:房國新,江蘇省前黃高級中學(xué))

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