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高一数学求函数的值域(打印版)

更新时间:作者:小小条

这份资料精心挑选了8类在期中考试中出镜率极高的函数值域题型,并附上详细的思路分析和解答过程,旨在帮助同学们彻底攻克这个重点难点。

高一数学求函数的值域(打印版)


高一数学期中复*:函数的值域8大重点题型精讲

核心思想: 求值域的本质是探索在定义域内,所有自变量x对应的函数值y的取值范围。关键在于方法选择。

题型一:分式函数 (一次比一次型)

题目: 求函数 f(x) = (2x - 1) / (x + 3) 的值域。

【思路分析】

对于y = (ax + b) / (cx + d) 型函数,首选分离常数法。目标是将其变形为 y = k + m / (x + n) 的形式,从而利用反比例函数的部分来确定值域。

【解答过程】

首先进行分离常数:f(x) = (2x - 1) / (x + 3) = [2(x + 3) - 6 - 1] / (x + 3) = [2(x + 3) - 7] / (x + 3) = 2 - 7/(x + 3)。

接着分析范围:因为7/(x + 3) ≠ 0,所以 2 - 7/(x + 3) ≠ 2。

因此,函数f(x) 的值域为 { y | y ∈ R, 且 y ≠ 2 }。

最终答案:(-∞, 2) ∪ (2, +∞)


题型二:二次函数 (含区间限制型)

题目: 求函数 f(x) = x² - 4x + 3 在区间 [1, 4] 上的值域。

【思路分析】

二次函数求值域,图像(抛物线)是关键。必须先找到对称轴,然后根据所给区间是包含对称轴还是在对称轴的一侧,来确定最大值和最小值点。

【解答过程】

首先通过配方找到对称轴:f(x) = x² - 4x + 3 = (x - 2)² - 1,因此对称轴为x = 2,抛物线开口向上。

判断区间与对称轴的关系:区间[1, 4] 包含了对称轴 x = 2。

计算关键点的函数值:在顶点处取得最小值f(2) = (2-2)² - 1 = -1;在左端点处 f(1) = (1-2)² - 1 = 0;在右端点处 f(4) = (4-2)² - 1 = 3。

比较这些值可知,最小值为-1,最大值为 3。

最终答案:[-1, 3]


题型三:根式函数 (换元法型)

题目: 求函数 f(x) = √(2x - 1) 的值域。

【思路分析】

根式函数求值域,首先要保证被开方数非负,求出定义域。然后,由于根式值本身非负,值域的下限是0。通过函数单调性或换元法可求出上限。

【解答过程】

首先求定义域:由2x - 1 ≥ 0 得出 x ≥ 1/2。

然后分析单调性:函数由y = √t 和 t = 2x - 1 复合而成。t 在 [1/2, +∞) 上单调递增,y=√t 也单调递增,所以复合函数 f(x) 在定义域内单调递增。

最后计算值域:当x = 1/2 时,取得最小值 f(x)min = √(2*(1/2) - 1) = 0;当 x 趋向于正无穷时,f(x) 也趋向于正无穷。

最终答案:[0, +∞)


题型四:含绝对值的函数 (分类讨论型)

题目: 求函数 f(x) = |x - 1| + |x + 2| 的值域。

【思路分析】

涉及多个绝对值,通常采用零点分段法。找出每个绝对值为零时的x值(零点),将数轴分成若干段,在每一段上去掉绝对值符号,将函数转化为分段函数进行研究。

【解答过程】

首先找出零点:x = 1和 x = -2。

然后进行分段讨论:

当x ≤ -2 时,x-1 < 0, x+2 ≤ 0,所以 f(x) = -(x-1) - (x+2) = -2x -1,此区间内函数单调递减,因此 f(x) ≥ f(-2) = 3。

当-2 < x ≤ 1 时,x-1 ≤ 0, x+2 > 0,所以 f(x) = -(x-1) + (x+2) = 3。

当x > 1 时,x-1 > 0, x+2 > 0,所以 f(x) = (x-1) + (x+2) = 2x + 1,此区间内函数单调递增,因此 f(x) > f(1) = 3。

综合以上所有情况,f(x) ≥ 3恒成立。

最终答案:[3, +∞)


题型五:根据值域求参数 (逆向思维型)

题目: 若函数 f(x) = (x² + 2x + a) / x 在区间 [2, +∞) 上的值域为 [5, +∞),求实数 a 的值。

【思路分析】

这是已知值域反求参数的题目。通常先对函数变形,利用其单调性或最值来建立关于参数a 的方程。

【解答过程】

首先对函数进行变形:f(x) = (x² + 2x + a) / x = x + 2 + a/x。

分析单调性与最值:在[2, +∞) 上,函数由 y=x+2(增)和 y=a/x 组成。题目给定值域是 [5, +∞),说明最小值 5 在 x=2 处取得。

列方程求解:f(2) = 2 + 2 + a/2 = 4 + a/2 = 5,解得a/2 = 1,即 a = 2。

验证:当a=2 时,f(x)=x+2+2/x。在 [2, +∞) 上,由对勾函数性质或求导可知其为增函数,f(2)=5 确为最小值,符合题意。

最终答案:a = 2


题型六:对勾函数 (基本不等式型)

题目: 求函数 f(x) = x + 4/x (x > 0) 的值域。

【思路分析】

形如f(x) = ax + b/x (ab > 0) 的函数称为对勾函数。在 x > 0 时,可直接应用基本不等式求最小值,并观察趋势确定最大值(无穷大)。

【解答过程】

应用基本不等式:因为x > 0,所以 x + 4/x ≥ 2√(x * 4/x) = 2√4 = 4。

取等条件:当且仅当x = 4/x,即 x²=4,x=2 (x>0) 时,等号成立。

确定值域:当x 无限趋近于 0⁺ 时,4/x 趋向正无穷,因此 f(x) 也趋向正无穷;当 x 趋向正无穷时,f(x) 也趋向正无穷。所以函数的值域为 [4, +∞)。

最终答案:[4, +∞)


题型七:分段函数 (逐段分析型)

题目: 求函数 f(x) = { x + 2, (x ≤ -1); x², (-1 < x < 2); 2x, (x ≥ 2) } 的值域。

【思路分析】

分段函数求值域,必须分段求,再合并。在每一段的定义区间内,求出该段函数的值域范围,最后取所有范围的并集。

【解答过程】

分段求解:

第一段(x ≤ -1):f(x) = x + 2,单调递增。当 x 趋向负无穷时,f(x) 也趋向负无穷;当 x = -1 时,f(-1) = 1。所以本段值域为 (-∞, 1]。

第二段(-1 < x < 2):f(x) = x²,开口向上,对称轴 x=0。在 (-1, 2) 内,当 x=0 时,取得最小值 f(0)=0。在端点处,f(-1) 取不到但无限接近 1,f(2) 取不到但无限接近 4。所以本段值域为 [0, 4)。

第三段(x ≥ 2):f(x) = 2x,单调递增。当 x=2 时,f(2)=4;当 x 趋向正无穷时,f(x) 也趋向正无穷。所以本段值域为 [4, +∞)。

合并值域:(-∞, 1] ∪ [0, 4) ∪ [4, +∞) = (-∞, +∞)。

最终答案:R (全体实数)

题型八:抽象函数 (单调性定义型)

题目: 函数 f(x) 在定义域 (0, +∞) 上单调递增,且满足 f(xy) = f(x) + f(y),若 f(3)=1,求 f(x) 在 [1, 9] 上的值域。

【思路分析】

对于抽象函数,没有具体表达式,解题依赖于函数的性质(单调性、奇偶性等)和所给函数方程。本题关键是利用方程求出f(1) 和 f(9),再利用单调性求值域。

【解答过程】

首先求特殊值:

令x=y=1,代入函数方程得 f(1*1)=f(1)+f(1),即 f(1)=2f(1),解得 f(1)=0。

令x=y=3,代入函数方程得 f(9)=f(3)+f(3)=1+1=2。

然后利用单调性:因为f(x) 在 (0, +∞) 上单调递增,所以在区间 [1, 9] 上,当 x=1 时取得最小值 f(1)=0,当 x=9 时取得最大值 f(9)=2。

最终答案:[0, 2]

方法总结表

题型 核心方法 关键点

分式函数(一次比一次) 分离常数法 反比例函数特性,y ≠ 常数

二次函数(含区间) 配方法 + 数形结合 找对称轴,比较区间端点、顶点值

根式函数 求定义域 + 单调性/换元法 确保被开方数≥0,值域≥0

含绝对值函数 零点分段法 转化为分段函数,分别求值域

根据值域求参数 逆向思维,列方程 利用最值点或单调性建立等式

对勾函数 基本不等式/导数 注意“对勾”形状,一正二定三相等

分段函数 分段求值域,再取并集 注意区间端点处的开闭

抽象函数 利用函数性质与方程 求特殊值,结合单调性、奇偶性

希望这份资料能帮助同学们高效备考,在期中考试中取得优异成绩!

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