怎样求函数的值域
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求函数值域的常用方法
在函数的三要素中,对于如何求函数的值域,是学生感到头痛<
br>的问题,它所涉及到的知识面广,方法灵活多样,在高考中经常出
现,占有一定的地位,若方法运
用适当,就能起到简化运算过程,
避繁就简,事半功倍的作用。本文就函数值域求法归纳如下。
1、直接观察法
对于一些比较简单的函数,其值域可通过观察得到。
例1 求函数y = 3 -
x
的值域。
解:
x
0
-
x
0 3-
x
3
故函数的值域是:( -∞,3 ]
2 、配方法
配方法是求二次函数值域最基本的方法之一。
例2
、求函数y=
x
2
-2x+5,x
[-1,2]的值域。
解:将函数配方得:y=(x-1)
2
+4,
x
[-1,2], 由二次函数的性质可知:
当x =
1时,y
min
= 4
当x = -
1,时
y
max
= 8
故函数的值域是:[ 4 ,8 ]
3 、判别式法
2
1xx
2
例3 求函数y =
的值域。
1x
2
解:原函数化为关x的一元二次方程(y-1
)
x
2
-x+(y - 1 )= 0
(1)当y≠1时,
x
R ,△ = (-1)
2
-4(y-1)(y-1)
0
解得:
13
y
22
13
, ]
22
(2)当y=1,时,x = 0,而1
[
13
故函数的值域为[,]
22
例4求函数y=x+
x(2x)
的值域。
解:两边平方整理得:2
x
2
-2(y+1)x+y
2
=0
(1)
x
R,
△=4(y+1)2
-8y
0
解得:1-
2
y
1+
2
但此时的函数的定义域由x(2-x)
0,得:0
x
2。
由△
0,仅保证关于x的方程:2
x
2
-2(y+1)x+y
2
=0在
实数集R有实根,而不能确保其实根
在区间[0,2]上,即不能确保方程(1)有实根,由△
0求出的范围可能比y的实际范围大,
13
故不能确定此函数的值域为[,]。可
以采取如下方法进一步确定原函数的值域。
22
0
x
2,
y=x+
x(2x)
0,
222
4
2222
4
2
y
=0,y=1+
2
代入方程(1)
[0,2],即当
x
1
=,解得:
x
1
=时,
min
22<
br>原函数的值域为:[0,1+
2
]。
注:由判别式法来判断函数的值域时,若
原函数的定义域不是实数集时,应综合函数的定义域,
将扩大的部分剔除。
4、反函数法
直接求函数的值域困难时,可以通过求其原函数的定义域来确定原函数的值域。
3x4
例5 求函数y=值域。
5x6
解:由原函数式可得:x =
则其反函数为:y =
46y
5x3
46y
5y3
3
其定义域为:x ≠
5
3
故所求函数的值域为:(- ∞,)
5
5 、函数有界性法
直接求函数的值域困难时,可以利用已学过函数的有界性,反客为主来确定函数的值域。
e
x
1
例6 求函数y =
x
的值域。
e1
解:由原函数式可得:
e
x
=
y1
y1
e
x
>0,
y1
>0
y1
解得:- 1
6 、函数单调性法
例7 求函数y =
2
解:令y
1
=
2
x5
x5<
br>
log
3
x1
(2
x
10)的值域
x1
,则
y
1
,
y
2
在[ 2, 10 ]上都是增函数。
,
y
2
=
log
3
所以y=
y
1
+
y
2
在[ 2 ,10 ]上是增函数。
当x = 2 时,y
min
=
2
3
+
log
3
1
21
= ,
8
3
当x = 10 时,
y
max
=
2
5
+
log
9
=33。
1
故所求函数的值域为:[ ,33]。
8
例8 求函数y=
x1
-
x1
的值域。
解:原函数可化为:
y=
2
x1x1
令y
1
=
x1
,
y
2
=
x1
,显然y
1
,
y
2
在[1,+∞)上为无上界的增函数,所以y= y
1
+
y
2
在[1,+∞)上也为无上界的增函数。
所以当x = 1时,y=
y
1
+
y
2
有最小值
2
,原函数有最大值
2
2
=
2
。
显然y>0,故原函数的值域为( 0 ,
2
]。
7、换元法
通过简单的换元把一个函数变为简单函数,其题型特征是函数解析式含
有根式或三角函数
公式模型。换元法是数学方法中几种最主要方法之一,在求函数的值域中同样发挥作用
。
例9 求函数y = x +
x1
的值域。
解:令x-1=t,(t
0)则x=
t
2
+1
13
∵y=
t
2
+t+1=
(t)
2<
br>+,又t
0,由二次函数的性质可知
24
当t=0时,y
min
= 1, 当t →0时,y →+∞。
故函数的值域为[ 1 ,+∞)
8 数形结合法
其题
型是函数解析式具有明显的某种几何意义,如两点的距离公式直线斜率等等,这类题目
若运用数形结合法
,往往会更加简单,一目了然,赏心悦目。
例10
求函数y=
(x2)
2
+
(x8)
2
的值域。
解:原函数可化简得:y=∣x-2∣+∣x+8∣
上式可以看成数轴上点P(x )到定点A(2 ),B(- 8 )间的距离之和。
由上图可知:当点P在线段AB上时,
y=∣x-2∣+∣x+8∣=∣AB∣=10
当点P在线段AB的延长线或反向延长线上时,
y=∣x-2∣+∣x+8∣>∣AB∣=10
故所求函数的值域为:[10,+∞]
例11
求函数y=
x
2
6x13
+
2
x
2
4x5
的值域
2
解:原函数可变形为:y=
(x3)
(02)
+(x2)
(01)
22
上式可看成x轴上的点P(x,0)到两定点A(3,2),B(-2 ,-1 )的距离之和,
由图可知当点P为线段与x轴的交点时,
y
min
=∣AB∣=
(32)
2
(21)
=
43
,
2
故所求函数的值域为[
43
,+∞]。
例12 求函数y=
x
2
6x13
-
x
2
2
4x5
的值域
2
解:将函数变形为:y=
(x3)
(02)
-
(x2)<
br>2
(01)
2
上式可看成定点A(3,2)到点P(x,0
)的距离与定点B(-2,1)到点P(x,0)的距离之
差。即:y=∣AP∣-∣BP∣
由图可知:(1)当点P在x轴上且不是直线AB与x轴的交点时,如点P¹,则构成△ABP¹,根
据
三角形两边之差小于第三边,
有 ∣∣AP¹∣-∣BP¹∣∣<∣AB∣=
(32)
2
(21)
=
26
2
即:-
26
(2)当点P恰好为直线AB与x轴的交点时,
有
∣∣AP∣-∣BP∣∣= ∣AB∣=
26
。
综上所述,可知函数的值域为:(-
26
,-
26
)。
注:
由例11,例12可知,求两距离之和时,要将函数式变形,使A,B两点在x
轴的两侧,
而求两距离之差时,则要使两点A ,B在x轴的同侧。
如:例17的A,B两点坐标分别为:(3 ,2 ),(- 2 ,- 1 ),在x轴的同侧;
例18的A,B两点坐标分别为:(3 ,2 ),(2 ,- 1 ),在x轴的同侧。
总之,在具
体求某个函数的值域时,首先要仔细、认真观察其题型特征,然后再选择
恰当的方法,一般优先考虑直接
法,函数单调性法然后才考虑用其他各种特殊方法。
求函数值域的常用方法
在函数的三要素中,对于如何求函数的值域,是学生感
到头痛
的问题,它所涉及到的知识面广,方法灵活多样,在高考中经常出
现,占有一定的地位,
若方法运用适当,就能起到简化运算过程,
避繁就简,事半功倍的作用。本文就函数值域求法归纳如下。
1、直接观察法
对于一些比较简单的函数,其值域可通过观察得到。
例1 求函数y = 3 -
x
的值域。
解:
x
0
-
x
0 3-
x
3
故函数的值域是:( -∞,3 ]
2 、配方法
配方法是求二次函数值域最基本的方法之一。
例2
、求函数y=
x
2
-2x+5,x
[-1,2]的值域。
解:将函数配方得:y=(x-1)
2
+4,
x
[-1,2], 由二次函数的性质可知:
当x =
1时,y
min
= 4
当x = -
1,时
y
max
= 8
故函数的值域是:[ 4 ,8 ]
3 、判别式法
2
1xx
2
例3 求函数y =
的值域。
1x
2
解:原函数化为关x的一元二次方程(y-1
)
x
2
-x+(y - 1 )= 0
(1)当y≠1时,
x
R ,△ = (-1)
2
-4(y-1)(y-1)
0
解得:
13
y
22
13
, ]
22
(2)当y=1,时,x = 0,而1
[
13
故函数的值域为[,]
22
例4求函数y=x+
x(2x)
的值域。
解:两边平方整理得:2
x
2
-2(y+1)x+y
2
=0
(1)
x
R,
△=4(y+1)2
-8y
0
解得:1-
2
y
1+
2
但此时的函数的定义域由x(2-x)
0,得:0
x
2。
由△
0,仅保证关于x的方程:2
x
2
-2(y+1)x+y
2
=0在
实数集R有实根,而不能确保其实根
在区间[0,2]上,即不能确保方程(1)有实根,由△
0求出的范围可能比y的实际范围大,
13
故不能确定此函数的值域为[,]。可
以采取如下方法进一步确定原函数的值域。
22
0
x
2,
y=x+
x(2x)
0,
222
4
2222
4
2
y
=0,y=1+
2
代入方程(1)
[0,2],即当
x
1
=,解得:
x
1
=时,
min
22<
br>原函数的值域为:[0,1+
2
]。
注:由判别式法来判断函数的值域时,若
原函数的定义域不是实数集时,应综合函数的定义域,
将扩大的部分剔除。
4、反函数法
直接求函数的值域困难时,可以通过求其原函数的定义域来确定原函数的值域。
3x4
例5 求函数y=值域。
5x6
解:由原函数式可得:x =
则其反函数为:y =
46y
5x3
46y
5y3
3
其定义域为:x ≠
5
3
故所求函数的值域为:(- ∞,)
5
5 、函数有界性法
直接求函数的值域困难时,可以利用已学过函数的有界性,反客为主来确定函数的值域。
e
x
1
例6 求函数y =
x
的值域。
e1
解:由原函数式可得:
e
x
=
y1
y1
e
x
>0,
y1
>0
y1
解得:- 1
6 、函数单调性法
例7 求函数y =
2
解:令y
1
=
2
x5
x5<
br>
log
3
x1
(2
x
10)的值域
x1
,则
y
1
,
y
2
在[ 2, 10 ]上都是增函数。
,
y
2
=
log
3
所以y=
y
1
+
y
2
在[ 2 ,10 ]上是增函数。
当x = 2 时,y
min
=
2
3
+
log
3
1
21
= ,
8
3
当x = 10 时,
y
max
=
2
5
+
log
9
=33。
1
故所求函数的值域为:[ ,33]。
8
例8 求函数y=
x1
-
x1
的值域。
解:原函数可化为:
y=
2
x1x1
令y
1
=
x1
,
y
2
=
x1
,显然y
1
,
y
2
在[1,+∞)上为无上界的增函数,所以y= y
1
+
y
2
在[1,+∞)上也为无上界的增函数。
所以当x = 1时,y=
y
1
+
y
2
有最小值
2
,原函数有最大值
2
2
=
2
。
显然y>0,故原函数的值域为( 0 ,
2
]。
7、换元法
通过简单的换元把一个函数变为简单函数,其题型特征是函数解析式含
有根式或三角函数
公式模型。换元法是数学方法中几种最主要方法之一,在求函数的值域中同样发挥作用
。
例9 求函数y = x +
x1
的值域。
解:令x-1=t,(t
0)则x=
t
2
+1
13
∵y=
t
2
+t+1=
(t)
2<
br>+,又t
0,由二次函数的性质可知
24
当t=0时,y
min
= 1, 当t →0时,y →+∞。
故函数的值域为[ 1 ,+∞)
8 数形结合法
其题
型是函数解析式具有明显的某种几何意义,如两点的距离公式直线斜率等等,这类题目
若运用数形结合法
,往往会更加简单,一目了然,赏心悦目。
例10
求函数y=
(x2)
2
+
(x8)
2
的值域。
解:原函数可化简得:y=∣x-2∣+∣x+8∣
上式可以看成数轴上点P(x )到定点A(2 ),B(- 8 )间的距离之和。
由上图可知:当点P在线段AB上时,
y=∣x-2∣+∣x+8∣=∣AB∣=10
当点P在线段AB的延长线或反向延长线上时,
y=∣x-2∣+∣x+8∣>∣AB∣=10
故所求函数的值域为:[10,+∞]
例11
求函数y=
x
2
6x13
+
2
x
2
4x5
的值域
2
解:原函数可变形为:y=
(x3)
(02)
+(x2)
(01)
22
上式可看成x轴上的点P(x,0)到两定点A(3,2),B(-2 ,-1 )的距离之和,
由图可知当点P为线段与x轴的交点时,
y
min
=∣AB∣=
(32)
2
(21)
=
43
,
2
故所求函数的值域为[
43
,+∞]。
例12 求函数y=
x
2
6x13
-
x
2
2
4x5
的值域
2
解:将函数变形为:y=
(x3)
(02)
-
(x2)<
br>2
(01)
2
上式可看成定点A(3,2)到点P(x,0
)的距离与定点B(-2,1)到点P(x,0)的距离之
差。即:y=∣AP∣-∣BP∣
由图可知:(1)当点P在x轴上且不是直线AB与x轴的交点时,如点P¹,则构成△ABP¹,根
据
三角形两边之差小于第三边,
有 ∣∣AP¹∣-∣BP¹∣∣<∣AB∣=
(32)
2
(21)
=
26
2
即:-
26
(2)当点P恰好为直线AB与x轴的交点时,
有
∣∣AP∣-∣BP∣∣= ∣AB∣=
26
。
综上所述,可知函数的值域为:(-
26
,-
26
)。
注:
由例11,例12可知,求两距离之和时,要将函数式变形,使A,B两点在x
轴的两侧,
而求两距离之差时,则要使两点A ,B在x轴的同侧。
如:例17的A,B两点坐标分别为:(3 ,2 ),(- 2 ,- 1 ),在x轴的同侧;
例18的A,B两点坐标分别为:(3 ,2 ),(2 ,- 1 ),在x轴的同侧。
总之,在具
体求某个函数的值域时,首先要仔细、认真观察其题型特征,然后再选择
恰当的方法,一般优先考虑直接
法,函数单调性法然后才考虑用其他各种特殊方法。