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:
(一)例题剖析:
(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,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,所以为的定义域。
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,知
解得,f的作用范围为,又f对x作用,作用范围不变,所以,即的定义域为
(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对作用,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。
(二)同步练习:
1、 已知函数的定义域为,求函数的定义域。
答案:
2、 已知函数的定义域为,求的定义域。
答案:
3、 已知函数的定义域为,求的定义域。
答案:
4、设,则的定义域为( )
A. B.
C. D.
解:选C.由得,的定义域为。故,解得。故的定义域为
5、已知函数的定义域为,求的定义域。
[解析]由已知,有
(1)当时,定义域为;
(2)当,即时,有,
定义域为;
(3)当,即时,有,
定义域为.
故当时,定义域为;
当时,定义域为
[点评]对于含有参数的函数,求其定义域,必须对字母进行讨论,要注意思考讨论字母的方法。
(1)引理证明
已知函数.若在区间 )上是减函数,其值域为(c,d),又函数在区间(c,d)上是减函数,那么,原复合函数在区间 )上是增函数.
证明:在区间)内任取两个数,使
因为在区间)上是减函数,所以,记, 即
因为函数在区间(c,d)上是减函数,所以,即,
故函数在区间)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:
| 增 ↗ | 减 ↘ |
| 增 ↗ | 减 ↘ | 增 ↗ | 减 ↘ |
| 增 ↗ | 减 ↘ | 减 ↘ | 增 ↗ |
| | | | |
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:与。
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),则复合后的函数为减函数。
(4)例题演练
例1、 求函数的单调区间,并用单调定义给予证明
解:定义域
单调减区间是 设 则