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1. 借助函数的图象求函数的值域、最值
例1求下列函数的值域:
(1)[f(x)=x2-2x,x∈[0,3]];
(2)[f(x)=12x-3,x∈[1,32)⋃[2,3]].
解析(1)画出[y=x2-2x]的图象如下,可知[f(x)]在[[0,1]]为减函数,在[[1,3]]为增函数,结合图象的对称性得,[f(x)min=f(1)=-1],[f(x)max=f(3)=3].
[∴f(x)]的值域是[[-1,3]].
(2)由[x∈[1,32)⋃[2,3]]得[2x-3∈[-1,0)⋃[1,3]]
画出[y=1t]的图象如下,且[t∈[-1,0)⋃[1,3]]
[∴f(x)]值域为[(-∞,-1]⋃[13,1]].
例2对[a,b∈R],记[max{a,b}=a,b,][a≥ba 分析若直接分类讨论太繁琐.
解在同一坐标系中分别作出[y=|x+1|]和[y=|x-2|]的图象,如下图,根据题意知函数[f(x)]的图象由图中的射线[PA、PB]构成,由[y=-x+2y=x+1]解得[y=32]即[f(x)min=32.]
2. 借助函数的图象,处理方程解的问题
例3(1)方程[2-x+x2=3]的实数解的个数是 ;
(2)若[y=f(x)(x∈R)]满足[f(x+2)=f(x),]且[x∈[-1,1]]时[f(x)=|x|],则方程[f(x)=log4|x|]的解的个数是 .
分析直接解方程显然不可行,可将方程的解的个数转化为函数图象的交点个数.
解(1)在同一坐标系中分别画出[y=2-x]和[y=3-x2]的图象,由图可知两个函数的图象有两个交点,即[2-x+x2=3]有两个解.
(2)在同一坐标系中画出[y=log4|x|]与[y=f(x)]的图象,由图象可知,交点有6个,即方程有6个不同的解.
例4已知[f(x)=(m-2)x2+mx+2m+1]的两个根,分别在区间[(-1,0)]和区间[(1,2)]内,求[m]的取值范围.
解析结合二次函数的图象,分析图象与[x]轴的交点位置.
①当[m-2>0]时②当[m-2<0]时
[f(-1)>0f(0)<0f(1)<0f(2)>0][f(-1)<0f(0)>0f(1)>0f(2)<0]
[∴m]无解. [∴14 综合,[m]的取值范围是[(14,12).]
3. 借助函数图象处理与不等式相关的综合题
例5(1)已知[f(x)]是[R]上的偶函数,在[(-∞,0]]上是增函数,则不等式[f(x-3) (2)定义在[R]上的偶函数[f(x)]在[[0,+∞)]上递增,[f(13)=0],则满足[f(log18x)>0] 的[x]的取值范围是;
(3)已知[f(x)=x2+4x,4x-x2,][x≥0x<0],若[f(2-a2)][>f(a)],则实数[a]的取值范围是.
分析画出函数的简图,在简图中反映出函数的单调性、奇偶性,结合图形解题.
解(1)画出[f(x)]的简图,由图可知自变量离[y]轴越远,所对应的函数值越小,
[∴f(x-3)|2-x|].
平方解得[x<52.]
∴不等式的解集为[{x|x<52}.]
(2)画出[f(x)]的简图,结合图象知[log18x>13]或[log18x<-13].
[∴02].
即[x]的取值范围是[02.]
(3)结合图象知[f(x)]在[R]上为增函数,
[∴f(2-a2)>f(a)⇒2-a2>a]⇒[a2+a-2<0.]
[∴-2 即[a]的取值范围是[-2 例6已知不等式[logax>x2]在[x∈(0,12)]时恒成立,求实数[a]的取值范围.
分析这个不等式显然无法直接解出,可借助函数的图象分析.
解先画出[y=logax]与[y=x2]在同一坐标系中的图象,
①当[a>1]时,结合图象,易知不可能满足题意.
②当[0 [∴1>a≥116].
综上,[a]的取值范围为[[116,1).]
以上我们通过几个例子了解了函数的图象在函数值域、方程、不等式等问题中的作用,正是由于其形象直观,便于分析,所以使得我们的解题非常简洁. 其实它的作用还远不止这些,希望同学们在解决类似问题时,有意识地加以应用,细心体会.
例1求下列函数的值域:
(1)[f(x)=x2-2x,x∈[0,3]];
(2)[f(x)=12x-3,x∈[1,32)⋃[2,3]].
解析(1)画出[y=x2-2x]的图象如下,可知[f(x)]在[[0,1]]为减函数,在[[1,3]]为增函数,结合图象的对称性得,[f(x)min=f(1)=-1],[f(x)max=f(3)=3].
[∴f(x)]的值域是[[-1,3]].
(2)由[x∈[1,32)⋃[2,3]]得[2x-3∈[-1,0)⋃[1,3]]
画出[y=1t]的图象如下,且[t∈[-1,0)⋃[1,3]]
[∴f(x)]值域为[(-∞,-1]⋃[13,1]].
例2对[a,b∈R],记[max{a,b}=a,b,][a≥ba 分析若直接分类讨论太繁琐.
解在同一坐标系中分别作出[y=|x+1|]和[y=|x-2|]的图象,如下图,根据题意知函数[f(x)]的图象由图中的射线[PA、PB]构成,由[y=-x+2y=x+1]解得[y=32]即[f(x)min=32.]
2. 借助函数的图象,处理方程解的问题
例3(1)方程[2-x+x2=3]的实数解的个数是 ;
(2)若[y=f(x)(x∈R)]满足[f(x+2)=f(x),]且[x∈[-1,1]]时[f(x)=|x|],则方程[f(x)=log4|x|]的解的个数是 .
分析直接解方程显然不可行,可将方程的解的个数转化为函数图象的交点个数.
解(1)在同一坐标系中分别画出[y=2-x]和[y=3-x2]的图象,由图可知两个函数的图象有两个交点,即[2-x+x2=3]有两个解.
(2)在同一坐标系中画出[y=log4|x|]与[y=f(x)]的图象,由图象可知,交点有6个,即方程有6个不同的解.
例4已知[f(x)=(m-2)x2+mx+2m+1]的两个根,分别在区间[(-1,0)]和区间[(1,2)]内,求[m]的取值范围.
解析结合二次函数的图象,分析图象与[x]轴的交点位置.
①当[m-2>0]时②当[m-2<0]时
[f(-1)>0f(0)<0f(1)<0f(2)>0][f(-1)<0f(0)>0f(1)>0f(2)<0]
[∴m]无解. [∴14
3. 借助函数图象处理与不等式相关的综合题
例5(1)已知[f(x)]是[R]上的偶函数,在[(-∞,0]]上是增函数,则不等式[f(x-3)
(3)已知[f(x)=x2+4x,4x-x2,][x≥0x<0],若[f(2-a2)][>f(a)],则实数[a]的取值范围是.
分析画出函数的简图,在简图中反映出函数的单调性、奇偶性,结合图形解题.
解(1)画出[f(x)]的简图,由图可知自变量离[y]轴越远,所对应的函数值越小,
[∴f(x-3)
平方解得[x<52.]
∴不等式的解集为[{x|x<52}.]
(2)画出[f(x)]的简图,结合图象知[log18x>13]或[log18x<-13].
[∴0
即[x]的取值范围是[0
(3)结合图象知[f(x)]在[R]上为增函数,
[∴f(2-a2)>f(a)⇒2-a2>a]⇒[a2+a-2<0.]
[∴-2 即[a]的取值范围是[-2 例6已知不等式[logax>x2]在[x∈(0,12)]时恒成立,求实数[a]的取值范围.
分析这个不等式显然无法直接解出,可借助函数的图象分析.
解先画出[y=logax]与[y=x2]在同一坐标系中的图象,
①当[a>1]时,结合图象,易知不可能满足题意.
②当[0 [∴1>a≥116].
综上,[a]的取值范围为[[116,1).]
以上我们通过几个例子了解了函数的图象在函数值域、方程、不等式等问题中的作用,正是由于其形象直观,便于分析,所以使得我们的解题非常简洁. 其实它的作用还远不止这些,希望同学们在解决类似问题时,有意识地加以应用,细心体会.