复合函数知识总结及例题

复合函数问题
一、复合函数定义:设y=f(u)的定义域为A ,u=g(x)的值域为B ,若A ⊇B ,则y 关于x 函数的y=f [g(x)]叫做函数f 与g 的复合函数,u 叫中间量.
二、复合函数定义域问题: (1)、已知的定义域,求
的定义域
思路:设函数
的定义域为D ,即
,所以
的作用范围为D ,又f 对
作用,作用范围
不变,所以D x g ∈)(,解得
,E 为
的定义域。
例1.设函数的定义域为(0,1),则函数的定义域为_____________。 解析:函数
的定义域为(0,1)即
,所以的作用范围为(0,1)
又f 对lnx 作用,作用范围不变,所以
解得,故函数
的定义域为(1,e )
例2.若函数
,则函数
的定义域为______________。 解析:先求f 的作用范围,由,知
即f 的作用范围为
又f 对f(x)作用所以
,即
中x 应
满足即,解得
故函数的定义域为
(2)、已知的定义域,求的定义域 思路:设
的定义域为D ,即
,由此得,所以f 的作用范围为E ,又f 对x 作
用,作用范围不变,所以
的定义域。
例3.已知的定义域为,则函数的定义域为_________。 解析:
的定义域为
,即
,由此得
所以f 的作用范围为,又f 对x 作用,作用范围不变,所以
即函数的定义域为例4.已知,则函数的定义域为-------
解析:先求f 的作用范围,由f x x x ()lg 2
2
248
-=-,知
解得,f 的作用范围为
又f 对x 作用,作用范围不变,所以,
的定义域为 (3)、已知的定义域,求的定义域 思路:设
的定义域为D ,即
,由此得,
的作用范围为E ,又f 对
用,作用范围不变,所以
,解得
,F 为
的定义域。
例5.若函数
的定义域为
,则
的定义域为____________。
解析:的定义域为,即,由此得
的作用范围为,又f 对作用,所以,解得
即的定义域为
评注:函数定义域是自变量x 的取值范围(用集合或区间表示)f 对谁作用,则谁的范围是f 的作用范围,f 的作用对象可以变,但f 的作用范围不会变。利用这种理念求此类定义域问题会有“得来全不费功夫”的感觉,值得大家探讨。
三、复合函数单调性问题
(1)引理证明
已知函数))((x g f y =.若)(x g u =在区间b a ,()上是减函数,其值域为(c ,d),又函数)(u f y =在区间(c,d)上是减函数,那么,原复合函数))((x g f y =在区间b a ,()上是增函数.
证明:在区间b a ,()内任取两个数21,x x ,使b x x a <<<21
因为)(x g u =在区间b a ,()上是减函数,所以)()(21x g x g >,记)(11x g u =,)(22x g u =即
),(,21,21d c u u u u ∈>且
因为函数)(u f y =在区间(c,d)上是减函数,所以)()(21u f u f <,即))(())((21x g f x g f <, 故函数))((x g f y =在区间b a ,()上是增函数. (2).复合函数单调性的判断
复合函数的单调性是由两个函数共同决定。为了记忆方便,我们把它们总结成一个图表:
以上规律还可总结为:“同向得增,异向得减”或“同增异减”. (3)、复合函数))((x g f y =的单调性判断步骤: ⅰ确定函数的定义域;
ⅱ将复合函数分解成两个简单函数:)(u f y =与)(x g u =。 ⅲ分别确定分解成的两个函数的单调性;
ⅳ若两个函数在对应的区间上的单调性相同(即都是增函数,或都是减函数),则复合后的函数
))((x g f y =为增函数;若两个函数在对应的区间上的单调性相异(即一个是增函数,而另一个是减函数),
则复合后的函数))((x g f y =为减函数。
(4)例题演练
例1、求函数)32(log 2
2
1--=x x y 的单调区间,并用单调定义给予证明
解:定义域130322
-<>⇒>--x x x x 或 单调减区间是),3(+∞设2121),3(,x x x x <+∞∈且则
)32(log 1212
11--=x x y )32(log 22
22
12--=x x y
---)32(12
1x x )32(22
2--x x =)2)((1212-+-x x x x
∵312>>x x ∴012>-x x 0212>-+x x
∴)32(12
1--x x >)32(22
2--x x 又底数12
1
0<<
∴012<-y y 即12y y < ∴y 在),3(+∞上是减函数
同理可证:y 在)1,(--∞上是增函数
[例]2、讨论函数)123(log )(2--=x x x f a 的单调性. [解]由01232>--x x 得函数的定义域为
}.3
1
,1|{-<>x x x 或
则当1>a 时,若1>x ,∵1232--=x x u 为增函数,∴)123(log )(2--=x x x f a 为增函数. 若3
1-<x ,∵1232--=x x u 为减函数. ∴)123(log )(2--=x x x f a 为减函数。
当10<<a 时,若1>x ,则)123(log )(2--=x x x f a 为减函数,若3
1
-
<x ,则)123(log )(2--=x x x f a 为增函数.
例3、.已知y=a log (2-x
a )在[0,1]上是x 的减函数,求a 的取值范围. 解:∵a >0且a ≠1
当a >1时,函数t=2-x
a >0是减函数
由y=a log (2-x
a )在[0,1]上x 的减函数,知y=a log t 是增函数, ∴a >1
由x ∈[0,1]时,2-x
a ≥2-a >0,得a <2, ∴1<a <2
当0<a<1时,函数t=2-x
a >0是增函数
由y=a log (2-x
a )在[0,1]上x 的减函数,知y=a log t 是减函数, ∴0<a<1
由x ∈[0,1]时,2-x
a ≥2-1>0,∴0<a<1 综上述,0<a<1或1<a <2
例4、已知函数2)3()2(2-+--=-a x a ax x f (a 为负整数)的图象经过点R m m ∈-),0,2(,设
)()()()],([)(x f x pg x F x f f x g +==.问是否存在实数)0(<p p 使得)(x F 在区间)]2(,(f -∞上是减函
数,且在区间)0),2((f 上是减函数?并证明你的结论。 [解析]由已知0)2(=-m f ,得02)3(2=-+--a m a am ,
其中.0,≠∈a R m ∴0≥∆即09232≤--a a , 解得
.3
7
213721+≤≤-a  ∵a 为负整数,∴.1-=a
∴1)2(34)2(2+--=-+-=-2x x x x f ,
即.1)(2+-=x x f 2
4
2
2
21)1()]([)(x x x x f f x g +-=++--==, ∴.1)12()()()(24+-+-=+=x p px x f x pg x F
假设存在实数)0(<p p ,使得)(x F 满足条件,设21x x <,
∴].12)()[()()(22
21222121-++--=-p x x p x x x F x F  ∵3)2(-=f ,当)3,(,21--∞∈x x 时,)(x F 为减函数,
∴0)()(21>-x F x F ,∴.012)(,022212221>-++->-p x x p x x  ∵3,321-<-<x x ,∴1822
21>+x x , ∴11612)(22
21-->-++-p p x x p , ∴.0116≥--p  ①
当)0,3(,21-∈x x 时,)(x F 增函数,∴.0)()(21<-x F x F
∵02221>-x x ,∴11612)(22
21--<-++-p p x x p , ∴0116≤--p .  ②
由①、②可知161-=p ,故存在.16
1
-=p
一.指函数与对数函数
.同底的指数函数x
y a =与对数函数log a y x =互为反函数;
(二)主要方法:
1.解决与对数函数有关的问题,要特别重视定义域;
2.指数函数、对数函数的单调性决定于底数大于1还是小于1,要注意对底数的讨论; 3.比较几个数的大小的常用方法有:①以0和1为桥梁;②利用函数的单调性;③作差. (三)例题分析:
例1.(1)若21a b a >>>,则log b b
a
,log b a ,log a b 从小到大依次为; (2)若235x y z
==,且x ,y ,z 都是正数,则2x ,3y ,5z 从小到大依次为;
(3)设0x >,且1x x
a b <<(0a >,0b >),则a 与b 的大小关系是() (A )1b a <<(B )1a b <<(C )1b a <<(D )1a b <<
解:(1)由2
1a b a >>>得b a a <,故log b b a
<log b a 1<<log a b .

本文发布于:2024-09-25 19:12:46,感谢您对本站的认可!

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