函数定义域的优先原则
作者:余其权 发表时间:2018年10月25日 浏览量:29 分享到空间
定义域、值域、对应法则称为函数的三要素,在这三者中,对应法则是核心,定义域是关键,值域受定义域和对应法则共同制约;而一旦对应法则确定之后,定义域成为决定性因素,它影响着函数的值域、最值、周期性、奇偶性、单调性等等.因此,在解决函数问题时,应树立定义域优先考虑的原则.
一、确定函数的单调区间时应优先考虑定义域
【例1】已知在 上是减函数,则的取值范围是
【错解】因为是由,复合而成,又>0.故在[0,1]上是的减函数,由复合函数关系知应为增函数,故>1.
【剖析】解题中虽然考虑了对数函数与一次函数复合关系,却忽视了函数定义域的限制,单调区间应是定义域的某个子区间,即函数应在上有意义,导致错误.
【正解】在错解的基础上还应该加上:又由于时 有意义,又是减函数,故=1时,取最小值是>0,故<2.综上可知所求的取值范围是1<<2.
二、求函数的值域或最值时应优先考虑定义域
【例2】已知函数,其中常数. 求函数的最小值.
【错解】由可知,函数的最小值是.
【剖析】由得出最小值,虽然注意到均值不等式使用的前两个条件,一正、二定,但忽视了相等.由解得:,不一定在区间内,所以不能直接用均值不等式求最小值,需要讨论.
【正解】(1)当,即时,,当且仅当时取等号,此时,函数的最小值是.
(2)当,即时,函数在上是减函数,则在是减函数.所以当时,函数最小值是.
综上可知:.
三、判断函数的奇偶性时应考虑定义域
【例3】判断函数的奇偶性.
【错解】 因为=
故 故是偶函数
【剖析】对于函数,如果对于定义域中的每一个,都有,则是这个定义域上的奇函数;如果对于定义域中的每一个,都有,则是这个定义域上的偶函数.所以,由奇函数、偶函数的定义知:有意义,必然有意义;有意义,必然有意义 ,即奇函数、偶函数的定义域关于原点对称.因此,在判定函数的奇偶性时,首先判定函数的定义域.
【正解】有意义时必须满足,即函数的定义域是,由于定义域不关于原点对称,所以该函数既不是奇函数也不是偶函数.
四、求解函数的周期时应优先考虑定义域
【例4】求函数的最小正周期.
【错解】因为,则,即函数的最小正周期为.
【剖析】解题时,需要注意定义域对角范围的制约,因为有些三角函数的定义域,相对隐蔽,解题时往往被忽略考虑,造成错解.实际上不是的周期,因为当时,有意义,所以由周期函数定义可知应该成立,但是根本无意义,故不是其周期,错解的原因是忽视函数的定义域.
【正解】因为,且函数的定义域为,画出函数的图像,可得函数周期应为.
五、研究函数的实际问题时应优先考虑定义域
【例5】在一个交通拥挤及事故易发生路段,为了确保交通安全,交通部门规定,在此路段内的车速(单位:)的平方和车身长(单位:)的乘积与车距成正比,且最小车距不得少于半个车身长.假定车身长均为(单位:)且当车速为50()时,车距恰为车身长,问交通繁忙时,应规定怎样的车速,才能使在此路段的车流量Q最大?(车流量=)
【错解】由题意可得,将,代入得,则,
又将代入得,由题意得()
将Q==()
故当且仅当时,,
综上所知,(km/h)时,车流量Q取得最大值.
【剖析】上述解法中结果虽然正确,但解题过程中是错误的,即虽然车速要求,但在行驶过程中车速有可能低于25(km/h),解题时忽视了定义域的不确定性,所以解题中应分两类情形求解,利用分段函数求解.
【正解】(1)依题意,,则
显然当时,Q是关于的增函数,则当时,
当时,Q==
当且仅当时,上式等号成立.
综上所述,当且仅当时,车流量Q取得最大值.
综上,实数a的取值范围为.
【例7】已知函数f(x)=2|x-2|,x>0.(|x2+5x+4|,x≤0,)若函数y=f(x)-a|x|恰有4个零点,则实数a的取值范围为________.
【解析】画出函数f(x)的图象如图所示.
函数y=f(x)-a|x|有4个零点,即函数y1=a|x|的图象与函数f(x)的图象有4个交点(根据图象知需a>0).
当a=2时,函数f(x)的图象与函数y1=a|x|的图象有3个交点.故a<2.
当y=a|x|(x≤0)与y=|x2+5x+4|相切时,在整个定义域内,f(x)的图象与y1=a|x|的图象有5个交点,
此时,由y=-x2-5x-4(y=-ax)得x2+(5-a)x+4=0.
由Δ=0得(5-a)2-16=0,解得a=1,或a=9(舍去),
则当1<a<2时,两个函数图象有4个交点.故实数a的取值范围是1<a<2.
【评注】已知函数有零点(方程有根)求参数范围常用的方法和思路:(1)直接法:直接求方程的根,再约束根的范围确定参数的范围;(2)分离参数法:先将参数分离,转化为求函数的值域问题进行解决;(3)数形结合法:先对解析式进行适当变形,然后在同一坐标系中画出函数的图象,进行观察求解.
沈孝勋 :(2018-10-25 19:54)
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郭勇杰 :好资料!(2018-10-25 14:26)
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沈孝勋 :(2018-10-25 19:54)
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