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这是为你整理的4道高一函数求值域经典题型及解答

更新时间:作者:小小条

1. 分离常数法

这是为你整理的4道高一函数求值域经典题型及解答

题目: 求函数 y = (2x - 1)/(x + 3) 的值域。

分析: 分子分母都含有x,且次数相同。使用"分离常数法",将函数表达式变形,使得分子不含变量x。

解答:

(1)目标是让分子变成一个常数

y = (2x - 1)/(x + 3)

(2) 将分子配出与分母相同的部分(x+3)

2x - 1 = 2(x + 3) - 6 - 1 = 2(x + 3) - 7

(3) 代入原式:

y = [2(x + 3) - 7]/(x + 3) = 2(x + 3)/(x + 3) - 7/(x + 3) = 2 - 7/(x + 3)

(4) 7/(x + 3) 是反比例函数的形式,不可能等于0

所以 y = 2 - 7/(x + 3) ≠ 2

(5) 函数的值域是所有不等于2的实数

答案: {y | y ∈ R 且 y ≠ 2} 或 (-∞, 2) ∪ (2, +∞)


2. 判别式法

题目: 求函数 y = (x² - x + 1)/(x² + x + 1) 的值域。

分析: 分子分母都是二次式。可以将其看作关于x的方程,利用判别式Δ ≥ 0来求解y的范围。

解答:

(1)将函数式变形:

y = (x² - x + 1)/(x² + x + 1)

y(x² + x + 1) = x² - x + 1

yx² + yx + y - x² + x - 1 = 0

(y - 1)x² + (y + 1)x + (y - 1) = 0

(2) 将此等式视为关于x的一元二次方程

由于原函数定义域为R(分母x² + x + 1的判别式小于0,恒大于0)

这意味着关于x的方程必须有实数根

(3) 根据一元二次方程有实根的条件:判别式Δ ≥ 0

这里 a = y - 1, b = y + 1, c = y - 1

Δ = b² - 4ac = (y + 1)² - 4(y - 1)(y - 1) ≥ 0

(y + 1)² - 4(y - 1)² ≥ 0

(4) 展开并化简:

[y² + 2y + 1] - [4(y² - 2y + 1)] ≥ 0

y² + 2y + 1 - 4y² + 8y - 4 ≥ 0

-3y² + 10y - 3 ≥ 0

3y² - 10y + 3 ≤ 0

(5) 解这个一元二次不等式:

方程 3y² - 10y + 3 = 0 的根为 y = 1/3 和 y = 3

所以不等式的解为 1/3 ≤ y ≤ 3

(6) 注意特殊情况:当 a = y - 1 = 0 即 y = 1 时

原方程退化为一次方程 2x = 0,有解 x = 0

所以 y = 1 是成立的,它包含在 [1/3, 3] 区间内

答案: {y | 1/3 ≤ y ≤ 3} 或 [1/3, 3]


3. 换元法

题目: 求函数 y = x + √(1 - 2x) 的值域。

分析: 函数中含有根式 √(1 - 2x),通过换元,令整个根式为新变量t,将原函数转化为关于t的二次函数。

解答:

(1)令 t = √(1 - 2x),根据根式定义,有 t ≥ 0

(2) 由换元式可得:t² = 1 - 2x,所以 x = (1 - t²)/2

(3) 将x和t代入原函数:

y = (1 - t²)/2 + t = -1/2 × t² + t + 1/2

(4) 得到关于t的二次函数,且 t ≥ 0

y = -1/2 × (t² - 2t) + 1/2

= -1/2 × [(t - 1)² - 1] + 1/2

= -1/2 × (t - 1)² + 1

(5) 这是开口向下(-1/2 < 0)的抛物线,顶点在(1, 1)

当 t = 1 时,y_max = 1

由于定义域是 t ≥ 0,且抛物线开口向下

所以y没有最小值,会随着t远离1而趋向负无穷

当 t → +∞ 时,y → -∞

答案: {y | y ≤ 1} 或 (-∞, 1]


4. 图像法(数形结合)

题目: 求函数 y = |x + 1| + |x - 2| 的值域。

分析: 函数含有两个绝对值。处理方法:分区间讨论,去掉绝对值符号,将函数变成分段函数。

解答:

绝对值零点为 x= -1 和 x = 2。将数轴分为三个区间:

(1) 当 x ≤ -1:

x + 1 ≤ 0, x - 2 < 0

所以 |x + 1| = -(x + 1), |x - 2| = -(x - 2)

y = -(x + 1) - (x - 2) = -2x + 1

这是减函数。当 x = -1 时,y = -2 × (-1) + 1 = 3

(2) 当 -1 < x ≤ 2:

x + 1 > 0, x - 2 ≤ 0

所以 |x + 1| = x + 1, |x - 2| = -(x - 2)

y = (x + 1) - (x - 2) = 3

在这个区间内,函数值恒为3

(3) 当 x > 2:

x + 1 > 0, x - 2 > 0

所以 |x + 1| = x + 1, |x - 2| = x - 2

y = (x + 1) + (x - 2) = 2x - 1

这是增函数。当 x = 2 时,y = 2 × 2 - 1 = 3

结论:

在区间(-1, 2]上,函数值恒为3

在x ≤ -1和x > 2的区间,函数值y > 3

函数的最小值是3

答案: {y | y ≥ 3} 或 [3, +∞)


总结

这四道题代表了四种核心的求值域方法:

1. 分离常数法:适用于分子分母同次的分式函数,化为一常数加一反比例函数的形式

2. 判别式法:适用于可化为关于x的二次方程的函数,利用方程有实根的条件Δ ≥ 0来求y的范围

3. 换元法:当函数解析式中含有根式、高次项等复杂结构时,通过换元简化函数形式

4. 图像法(分类讨论):对于绝对值函数、分段函数等,画出图像是求值域最直观、最可靠的方法

希望这四道经典例题能帮助你巩固知识!学会方法,勤加练*,你就能在函数的世界里游刃有余。

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