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分段函数:对于自变量的不同的取值范围,有着不同的对应关系,这样的函数通常叫做分段函数.分段函数由几部分组成,但表示的是一个函数,所以,我们在研究分段函数性质时,一定要从整体上研究.在对分段函数的题型考察中,分段函数的各段你中有我,我中有你,很少孤立考察.现例析分段函数中常出现的题型,供大家参考.
一、求分段函数函数值
例1 设f (x)=
|x|-2 (|x≤1),
11+x2 (|x|>1),
则f (f (12))=( )
(A) 12 (B) 413 (C) -95 (D) 2541
解:由|12
|≤1,得f (12)=-32,则
f (f (12))=
f (-32)=
11+(-32)2=
413.应选(B).
二、求分段函数值域
例2 已知函数f (x)=
3x+5,x≤0.
4x+3,0 -2x+8,x≥1,
求函数f (x)的值域.
解:
图1
x≤0时,f (x)=3x+5∈(-∞,5];0 f (x)=4x+3∈(3,7);x≥1时,f (x)=-2x+8∈(-∞,6].所以x∈
R时,f (x)的值是(-∞,7).
本题也可以根据函数图象判断,如图1.
三、求分段函数解析式
例3 已知函数f (x)=2x-1,
g (x)=
x2(x≥0),
-1(x<0),
求g[f (x)]的表达式.
解:当
f (x)=2x-1≥0,即
x≥12时,g[f (x)]=(2x-1)2;当
f (x)<0,即
x<12时,
g[f (x)]=-1,
所以
g[f (x)]=
(2x-1)2 (x≥12),
-1 (x<12).
四、分段函数单调性
例4 已知函数f (x)=
2x2-8a+3 (x<1),
logax (x≥1)
在x∈
R
上单调递减,求a的取值范围.
解:函数
f (x)在
R上单调递减,当
x<1时,
f (x)=2x2-8a+3为减函数,则
2a≥1,a≥12;
x≥1时,f (x)=logax为减函数,则0 2-8a+3≥0,得
a≤58.
综上知
12≤a≤58.
五、分段函数奇偶性
例5 判断函数f (x)=
x2+x (x<0),
-x2+x (x>0)
的奇偶性并证明.
解:函数f (x)为奇函数.
f (-x)=
(-x)2+(-x)(-x<0),
-(-x)2+(-x)(-x>0)
=
x2-x(x>0),
-x2-x(x<0)
=
-x2-x(x<0),
x2-x(x>0).
又
-f (x)=
-x2-x (x<0),
x2-x (x>0),
得
f (-x)=-f (x)
,所以函数
f (x)为奇函数.
六、分段函数周期性
例6 定义在
R上的函数f (x)满足,
f (x)=
log2(1-x) (x≤0),
f (x-1)-f (x-2)(x>0),
则f (2009)的值为.
解:当x>0时,f (x)=f (x-1)-f (x-2),同理
f (x+1)=f (x)-f (x-1),有
f (x+1)=-f (x-2),即
f (x+3)=-f (x).所以
f (x+6)=-f (x+3)=f (x),周期T=6.故
f (2009)=f (334×6+5)=f (5)=f (-1)=log 22=1.
七、解方程
例7 设f (x)=
x+2,x≤-1,
2x,-1 x2-6,x≥2,
若
f (x)=3,则x=.
解:
x≤-1时,
x+2=3,x=1>-1,舍.
-1 时,2x=3,x=32∈(-1,2).
x>2时,x2-6=3,x=3或-3.因为3>2,所以x=3.
综上知
x=32
或x=3.
一、求分段函数函数值
例1 设f (x)=
|x|-2 (|x≤1),
11+x2 (|x|>1),
则f (f (12))=( )
(A) 12 (B) 413 (C) -95 (D) 2541
解:由|12
|≤1,得f (12)=-32,则
f (f (12))=
f (-32)=
11+(-32)2=
413.应选(B).
二、求分段函数值域
例2 已知函数f (x)=
3x+5,x≤0.
4x+3,0
求函数f (x)的值域.
解:
图1
x≤0时,f (x)=3x+5∈(-∞,5];0
R时,f (x)的值是(-∞,7).
本题也可以根据函数图象判断,如图1.
三、求分段函数解析式
例3 已知函数f (x)=2x-1,
g (x)=
x2(x≥0),
-1(x<0),
求g[f (x)]的表达式.
解:当
f (x)=2x-1≥0,即
x≥12时,g[f (x)]=(2x-1)2;当
f (x)<0,即
x<12时,
g[f (x)]=-1,
所以
g[f (x)]=
(2x-1)2 (x≥12),
-1 (x<12).
四、分段函数单调性
例4 已知函数f (x)=
2x2-8a+3 (x<1),
logax (x≥1)
在x∈
R
上单调递减,求a的取值范围.
解:函数
f (x)在
R上单调递减,当
x<1时,
f (x)=2x2-8a+3为减函数,则
2a≥1,a≥12;
x≥1时,f (x)=logax为减函数,则0 2-8a+3≥0,得
a≤58.
综上知
12≤a≤58.
五、分段函数奇偶性
例5 判断函数f (x)=
x2+x (x<0),
-x2+x (x>0)
的奇偶性并证明.
解:函数f (x)为奇函数.
f (-x)=
(-x)2+(-x)(-x<0),
-(-x)2+(-x)(-x>0)
=
x2-x(x>0),
-x2-x(x<0)
=
-x2-x(x<0),
x2-x(x>0).
又
-f (x)=
-x2-x (x<0),
x2-x (x>0),
得
f (-x)=-f (x)
,所以函数
f (x)为奇函数.
六、分段函数周期性
例6 定义在
R上的函数f (x)满足,
f (x)=
log2(1-x) (x≤0),
f (x-1)-f (x-2)(x>0),
则f (2009)的值为.
解:当x>0时,f (x)=f (x-1)-f (x-2),同理
f (x+1)=f (x)-f (x-1),有
f (x+1)=-f (x-2),即
f (x+3)=-f (x).所以
f (x+6)=-f (x+3)=f (x),周期T=6.故
f (2009)=f (334×6+5)=f (5)=f (-1)=log 22=1.
七、解方程
例7 设f (x)=
x+2,x≤-1,
2x,-1
若
f (x)=3,则x=.
解:
x≤-1时,
x+2=3,x=1>-1,舍.
-1
x>2时,x2-6=3,x=3或-3.因为3>2,所以x=3.
综上知
x=32
或x=3.