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函数是中学数学中最基本的也是最重要的概念之一。本文总结了函数解析式的十种不同的解法,希望能够帮助师生进一步理解函数的概念的,把握函数的内涵,提高学习效率。
一、代换法
例1:已知函数f(x)满足f(x+3)=x2+2x+3,求f(x) 的解析式.
解:设t=x+3,则x=t-3, ∴f(t)=(t-3)2 +2(t-3)+3=t2-4t+6 .
∴f(x)=x2-4x+6。
例2:已知f(1-cosx)=sin2x,求f(x)的解析式.
解:设t=1-cosx,则cosx=1-t, ∴f(t)=sin2x=1-cos2x=1-(1-t)2
=-t2+2t,∵-1≤cosx≤1∴0≤t≤2
∴f(x)=-x2+2x(0≤x≤2)。
评注:代换法亦称换元法,是中学数学常用的数学方法之一。此两例相当于已知f[g(x)]=h(x) ,求f(x)的问题,应令g(x)=t,解出x,代入h(x)进行换元,从而求出f(x)的解析式,用换元法解决数学问题应注意代换的等价性,如例2中t的范围。
二、凑配法
例1:已知函数f(x)满足f(x+3)=x2+2x+3,求f(x)的解析式.
解:由f(x+3)=x2+2x+3=(x+3)2-4(x+3)+6
得f(x)=x2-4x+6。
例2:已知函数f(x)满足f(x-1[]x)=x2+1[]x2+1. 求f(2-1)。
解:首先求f(x)的解析式。
由f(x-1[]x)=x2+1[]x2+1=(x-1[]x)2+3得f(x)=x2+3
所以f(2-1)=(2-1)2+3=6-22.
评注:观察已知条件中式子两端的特征,将式子右端构造成左端函数自变量位置上的量的形式,然后整体代换求函数解析式。在整体代换过程仍然应注意代换的等价性。
三、待定系数法
例1:求一次函数f(x),使得f{f[f(x)]}=x+6
解:设一次函数为f(x)=ax+b(a≠0),
则f[f(x)]=a(ax+b)+b=a2x+ab+b,
f{f[f(x)]}=a(a2x+ab+b)+b=a3x+a2b+ab+b
由已知可得a3x+a2b+ab+b=x+6,比较系数得:a3=1a2b+ab+b=6,解得a=1b=2
∴f(x)= x+2
例2:已知二次函数y=f1(x)的图象以原点为顶点且过点(1,1),反比例函数y=f2(x)的图象与直线y=x的两个交点的距离为8,f(x)=f1(x)+f2(x)
求f(x)的表达式。
解:由已知,设f1(x)=ax2,由f1(1)=1,得a=1∴f1(x)=ax2.
设f2(x)=k[]x(k>0),它的图像与直线y=x的两个交点分别为A(k,k), B(-k,-k),由|AB|=8,得k=8, ∴f2(x)=8[]x. ∴f(x)=x2+8[]x.
评注:待定系数法是中学数学常用的数学方法之一。若题中给出所求函数的具体类型求函数解析式,可用待定系数法。方法是先设出函数的解析式,然后根据题设条件列出满足条件的方程(组),进而求解。
四、解方程组法
例1:已知2f(x)+f(1[]x)=x,求f(x)的解析式.
解:已知2f(x)+f(1[]x)=x①将①中变量x换成1[]x,得
2f(1[]x)+f(x)=1[]x②联立①、②可得方程,消去f(1[]x)得:f(x)=2[]3x-1[]3x。
例2:定义在区间(-1,1)的函数f(x)满足2f(x)-f(-x)=lg(x+1),求f(x)的解析式。
解:对任意的x∈(-1,1)有-x∈(-1,1)
由2f(x)-f(-x)=lg(x+1)①得2f(-x)-f(x)=lg(-x+1)②。
将①②视为f(x),f(-x)的方程组。解方程组得f(x)=2[]3lg(x+1)+2[]3lg(1-x)(-1<x<1)。
评注:求函数解析式时,当已知条件中的量代换时出现循环情况,常用这种方法解决。
五、利用函数性质
例1:已知函数f(x)=ax2+bx+1[]x+c(x≠0,a>0)是奇函数,当x>0时,f(x)有最小值22。求f(x)的解析式。
解:∵f(x)=ax2+bx+1[]x+c(x≠0,a>0)是奇函数
∴f(-x)=f(x),∴-ax2+bx+1[]x+c=ax2-bx+1[]-x+c对一切x≠0恒成立。
∴ b=c=0∴f(x)=ax2+1[]x,当x>0,f(x)=ax2+1[]x≥2a=22,
∴a=2 ∴f(x)=2x2+1[]x
例2:已知函数f(x)的图象过点(0,1)且与函数g(x)=2x[]2-1-a-1的图象关于直线y=x-1成轴对称图形。求函数f(x)的解析式。
解:设P(x,y)是函数f(x,y)图象上任一点,点P(x,y)关于直线y=x-1的对称点为Q(a,b)
则y-b[]y-a=-1y+b[]2=x+a[]2-1解得a=y+1b=x-1,即Q(y+1,x-1),又点Q在g(x)=2x[]2-1-a-1的图象
由此得f(x)=2log2(x+a)+1,又f(0)=1,可得a=1.
所以f(x)=2log2(x+1)+1,其定义域为﹛x|x>-1﹜。
评注:函数的性质是函数的主体内容,他的应用广泛而深刻。我们在求解析式时也应深刻理解函数性质并灵活运用 。如此题主要运用了函数的奇偶性、最值性及对称性。
一、代换法
例1:已知函数f(x)满足f(x+3)=x2+2x+3,求f(x) 的解析式.
解:设t=x+3,则x=t-3, ∴f(t)=(t-3)2 +2(t-3)+3=t2-4t+6 .
∴f(x)=x2-4x+6。
例2:已知f(1-cosx)=sin2x,求f(x)的解析式.
解:设t=1-cosx,则cosx=1-t, ∴f(t)=sin2x=1-cos2x=1-(1-t)2
=-t2+2t,∵-1≤cosx≤1∴0≤t≤2
∴f(x)=-x2+2x(0≤x≤2)。
评注:代换法亦称换元法,是中学数学常用的数学方法之一。此两例相当于已知f[g(x)]=h(x) ,求f(x)的问题,应令g(x)=t,解出x,代入h(x)进行换元,从而求出f(x)的解析式,用换元法解决数学问题应注意代换的等价性,如例2中t的范围。
二、凑配法
例1:已知函数f(x)满足f(x+3)=x2+2x+3,求f(x)的解析式.
解:由f(x+3)=x2+2x+3=(x+3)2-4(x+3)+6
得f(x)=x2-4x+6。
例2:已知函数f(x)满足f(x-1[]x)=x2+1[]x2+1. 求f(2-1)。
解:首先求f(x)的解析式。
由f(x-1[]x)=x2+1[]x2+1=(x-1[]x)2+3得f(x)=x2+3
所以f(2-1)=(2-1)2+3=6-22.
评注:观察已知条件中式子两端的特征,将式子右端构造成左端函数自变量位置上的量的形式,然后整体代换求函数解析式。在整体代换过程仍然应注意代换的等价性。
三、待定系数法
例1:求一次函数f(x),使得f{f[f(x)]}=x+6
解:设一次函数为f(x)=ax+b(a≠0),
则f[f(x)]=a(ax+b)+b=a2x+ab+b,
f{f[f(x)]}=a(a2x+ab+b)+b=a3x+a2b+ab+b
由已知可得a3x+a2b+ab+b=x+6,比较系数得:a3=1a2b+ab+b=6,解得a=1b=2
∴f(x)= x+2
例2:已知二次函数y=f1(x)的图象以原点为顶点且过点(1,1),反比例函数y=f2(x)的图象与直线y=x的两个交点的距离为8,f(x)=f1(x)+f2(x)
求f(x)的表达式。
解:由已知,设f1(x)=ax2,由f1(1)=1,得a=1∴f1(x)=ax2.
设f2(x)=k[]x(k>0),它的图像与直线y=x的两个交点分别为A(k,k), B(-k,-k),由|AB|=8,得k=8, ∴f2(x)=8[]x. ∴f(x)=x2+8[]x.
评注:待定系数法是中学数学常用的数学方法之一。若题中给出所求函数的具体类型求函数解析式,可用待定系数法。方法是先设出函数的解析式,然后根据题设条件列出满足条件的方程(组),进而求解。
四、解方程组法
例1:已知2f(x)+f(1[]x)=x,求f(x)的解析式.
解:已知2f(x)+f(1[]x)=x①将①中变量x换成1[]x,得
2f(1[]x)+f(x)=1[]x②联立①、②可得方程,消去f(1[]x)得:f(x)=2[]3x-1[]3x。
例2:定义在区间(-1,1)的函数f(x)满足2f(x)-f(-x)=lg(x+1),求f(x)的解析式。
解:对任意的x∈(-1,1)有-x∈(-1,1)
由2f(x)-f(-x)=lg(x+1)①得2f(-x)-f(x)=lg(-x+1)②。
将①②视为f(x),f(-x)的方程组。解方程组得f(x)=2[]3lg(x+1)+2[]3lg(1-x)(-1<x<1)。
评注:求函数解析式时,当已知条件中的量代换时出现循环情况,常用这种方法解决。
五、利用函数性质
例1:已知函数f(x)=ax2+bx+1[]x+c(x≠0,a>0)是奇函数,当x>0时,f(x)有最小值22。求f(x)的解析式。
解:∵f(x)=ax2+bx+1[]x+c(x≠0,a>0)是奇函数
∴f(-x)=f(x),∴-ax2+bx+1[]x+c=ax2-bx+1[]-x+c对一切x≠0恒成立。
∴ b=c=0∴f(x)=ax2+1[]x,当x>0,f(x)=ax2+1[]x≥2a=22,
∴a=2 ∴f(x)=2x2+1[]x
例2:已知函数f(x)的图象过点(0,1)且与函数g(x)=2x[]2-1-a-1的图象关于直线y=x-1成轴对称图形。求函数f(x)的解析式。
解:设P(x,y)是函数f(x,y)图象上任一点,点P(x,y)关于直线y=x-1的对称点为Q(a,b)
则y-b[]y-a=-1y+b[]2=x+a[]2-1解得a=y+1b=x-1,即Q(y+1,x-1),又点Q在g(x)=2x[]2-1-a-1的图象
由此得f(x)=2log2(x+a)+1,又f(0)=1,可得a=1.
所以f(x)=2log2(x+1)+1,其定义域为﹛x|x>-1﹜。
评注:函数的性质是函数的主体内容,他的应用广泛而深刻。我们在求解析式时也应深刻理解函数性质并灵活运用 。如此题主要运用了函数的奇偶性、最值性及对称性。