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1. 待定系数法
已知函数模型求解析式,首先设出函数解析式,根据已知条件代入求系数.
例1(1)已知二次函数[f(x)]满足[f(1)=1],[f(-1)=5],图象过原点,求[f(x)];
(2)已知二次函数[f(x)]满足[f(0)=0]且[f(x+1)=f(x)+x+1],求[f(x)];
(3)已知二次函数[f(x)]的二次项系数为[a],且不等式[f(x)>-2x]的解集为[(1,3)],方程[f(x)+6a=0]有两个相等的实根,求[f(x)]的解析式.
解(1)由题意设 [f(x)=ax2+bx+c]([a≠0]),
∵[f(1)=1],[f(-1)=5],且图象过原点,
∴[a+b+c=1a-b+c=5c=0],∴[a=3b=-2c=0].
∴[f(x)=3x2-2x].
(2)由题意设 [f(x)=ax2+bx+c]([a≠0]),
由[f(0)=0]可知[c=0],又[f(x+1)=f(x)+x+1].
[∴a(x+1)2+b(x+1)+0=ax2+bx+x+1],
即[(2a+b)x+a+b=(b+1)x+1].
故[2a+b=b+1a+b=1],解得[a=12b=12] .
[∴f(x)=12x2+12x].
(3)[f(x)>-2x]的解集为[(1,3)],则可设[f(x)+2x=a(x-1)(x-3)]且[a<0],
[∴f(x)=a(x-1)(x-3)-2x=ax2-(2+4a)x][+3a],
又[f(x)+6a=0],
即[ax2-(2+4a)x+9a=0]①,
[∵]方程①有两个相等的实根,
[∴]Δ[=[-(2+4a)]2-4a⋅9a=0],
即[5a2-4a-1=0],解得[a=1]或[a=-15].
又[a<0],[∴][a=-15].
[∴][f(x)=-15x2-65x-35].
2. 换元法
通过引入一个或几个新的变量来替换原来的某些变量的解题方法,它的基本功能是:化难为易、化繁为简,以快速实现未知向已知的转换,从而达到顺利解题的目的.常见的换元法是多种多样的,如局部换元、整体换元、三角换元、分母换元等,它的应用极为广泛.一般用在“已知[f(g(x))]是关于[x]的函数,即[f(g(x))=F(x)],求[f(x)]的解析式”的题型上,通常令[g(x)=t],由此能解出[x=g-1(t)],将[x=g-1(t)]代入[f(g(x))=F(x)]中,求得[f(t)]的解析式,再用[x]替换[t],便得到[f(x)]的解析式.注意:换元后要确定新元[t]的取值范围.
例2(1)已知[f(x+1)=x2-2x+5],求[f(x)];
(2)已知[f(x-2)=x-2x+3],求[f(x)].
解(1)令[x+1=t],则[x=t-1],
于是[f(t)=(t-1)2-2(t-1)+5=t2-4t+8].
[∴f(x)=x2-4x+8].
(2)令[t=x-2≥-2],则[x=t+2,x=(t+2)2].
于是[f(t)=(t+2)2-2(t+2)+3=t2+2t+3],(t≥-2).
[∴f(x)=x2+2x+3][(x≥-2)].
3. 配凑法
把形如[f(g(x))]中的[g(x)]看作整体,通过观察、分析,将等号右端的表达式变为接受对象[y=f(g(x))]中的[g(x)]的表达式,即变为只含[g(x)]的表达式,再把[g(x)]用[x]代替,这种解法对变形能力、观察能力有一定的要求.
例3(1)已知[f(x+1x)=x2+1x2+1],求[f(x)];
(2)已知[f(x-1)=x-2x-1],求[f(x)].
解(1)∵[f(x+1x)=x2+1x2+1=(x+1x)2-1],
[∴f(x)=x2-1]([x≥2]或[x≤-2]).
(2)[∵f(x-1)=x-2x-1=(x-1)2-2],
[∴f(x)=x2-2]([x≥-1]).
4. 构造方程组法
根据已知方程中式子的特点,通过变换变量再构造一个方程,构成方程组,利用消元法求函数[f(x)]的解析式.
例4(1)已知[f(x)]满足[2f(x)+f(1x)=3x],求[f(x)]的解析式;
(2)[3f(x5)+f(-x5)=4x],求[f(x)]的解析式;
(3)已知定义在R上的函数[f(x)]满足[f(x)-2f(-x)=3x-1],求[f(x)]的解析式.
解(1)∵[2f(x)+f(1x)=3x]①,
将①中[x]换成[1x]得[2f(1x)+f(x)=3(1x)]②,
①×2-②得[3f(x)=6x-3x],
∴[f(x)=2x-1x].
(2)∵[3f(x5)+f(-x5)=4x]③,
将③中[x]换成[-x]得[3f(-x5)+f(x5)=-4x]④,
③×3-④得 [8f(x5)=16x],即[f(x5)=2x].
又令[t=x5],则[x=t5].
[∴f(t)=2t5],即[f(x)=2x5].
(3)[∵f(x)-2f(-x)=3x-1]⑤,
将⑤中[x]换成[-x]得[f(-x)-2f(x)=3(-x)-1]⑥,
⑤+⑥×2得[-3f(x)=-3x-3],
[∴f(x)=x+1].
5. 赋值法
通过对某变量取特殊值,从而去掉该变量,得到关于另一变量的解析式.
例5(1)设[f(x)]是R上的函数,[f(0)=1],并且对任意实数[x、y],都有[f(x-y)=f(x)-][y(2x-y+1)] 成立,求[f(x)]的解析式;
(2)已知函数[f(x)]的定义域为R,并对一切实数[x、y]都有[2f(x-y)=f(x)-5f(y)][+3x(x+2y-1)]成立,求[f(x)]的解析式.
解(1)方法一:在[f(x-y)=f(x)-y(2x-y+1)]中,令[y=x],则[f(0)=f(x)-x(2x-x+1)].
[∵f(0)=1,∴f(x)-x(2x-x+1)=1].
∴[f(x)=x2+x+1].
方法二:在[f(x-y)=f(x)-y(2x-y+1)]中,令[x=0],则[f(0-y)=f(0)-y(0-y+1)].
[∵f(0)=1,∴f(-y)=1-y+y2].
令[-y=x,]代入上式,得[f(x)=x2+x+1].
(2)在[2f(x-y)=f(x)-5f(y)+3x(x+2y-1)]中,
令[y=0]得[2f(x)=f(x)-5f(0)+3x2-3x]①.
令[x=y=0]得[2f(0)=f(0)-5f(0)].
∴[f(0)=0],代入①式,
∴[f(x)=3x2-3x].
6. 利用函數的性质求解析式
(1)已知函数的奇偶性及[x>0]时,[f(x)]的解析式,求当[x<0]时,[f(x)]的解析式.首先设[x<0],则[-x>0],根据[f(x)=f(-x)]或[f(x)=-f(-x)],求得[f(x)]的解析式.
例6设[f(x)]是偶函数,当[x>0]时,[f(x)=2x2+x-1],求当[x<0]时,[f(x)]的解析式.
解设[x<0],则[-x>0],由于[f(x)]是偶函数且[x>0]时,[f(x)=2x2+x-1],所以当[x<0] 时,[f(x)=f(-x)][=2x2-x-1].
(2)已知函数[f(x)]的周期及给定区间上的解析式,求函数在其它范围内的解析式.首先设所求区间上的任意实数为[x],经过加或减周期的整数倍转化到已知区间上,根据[f(x)=f(x+nT)]或[f(x)=f(x-nT)],其中[n∈N+],求得[f(x)]的解析式.
例7已知定義在R上的函数[f(x)]的周期为2,当[x∈(-2,0]]时,[f(x)=3x-5],求当[x∈(0,4]]时,[f(x)]的解析式.
解设[x∈(0,2]],则[x-2∈(-2,0]],函数[f(x)]的周期为2且[x∈(-2,0]]时,[f(x)=3x-5],所以当[x∈(0,2]]时,[f(x)=f(x-2)][=3(x-2)-5=3x-11].
设[x∈(2,4]],则[x-4∈(-2,0]],函数[f(x)]的周期为2且[x∈(-2,0]]时,[f(x)=3x-5],所以当[x∈(2,4]]时,[f(x)=f(x-4)][=3(x-4)-5=3x-17];
所以[f(x)=3x-11,0 (3)已知函数[y=f(x)]图象的对称轴为[x=a]及[xa]时,[f(x)]的解析式.首先设[x>a]则[2a-x 例8已知函数[y=f(x)]的图象关于直线[x=1]对称,若[x<1]时,[y=x2+1],则当[x>1]时,求[y]的解析式.
解由题意可知[f(x)=f(2-x)],
当[x>1]时,[-x<-1],[2-x<1],
[∴y=f(x)=f(2-x)=(2-x)2+1=x2-4x+5.]
7. 相关点法
设所求图象上任一点为[(x,y)],已知图象上一点为[(x0,y0)],根据题设条件找到两点之间的联系,把[x0、y0]分别用[x、y]表示,再代入点[(x0,y0)]所满足的解析式,整理即可得到[f(x)].
例9已知函数[y=f(x)]的图象与[y=x2-x+1]的图象关于点(1,2)对称,求[f(x)]的解析式.
解设[(x0,y0)]为[y=x2-x+1]的图象上任一点,[(x,y)]为[(x0,y0)]关于(1,2)的对称点,则[y0=x02-x0+1].
由题设可知[x+x02=1y+y02=2],[⇒][x0=2-xy0=4-y],
代入[y0=x02-x0+1]得,
[4-y=(2-x)2-(2-x)+1][⇒][y=-x2+3x+1.]
[【练习】]
1. 已知[f(1x)=1x+1],则[f(x)]=.
2.已知定义在R上的函数[f(x)]满足[f(-x)+2f(x)=x+1],则[f(x)]=.
3. 已知[f(x+1x)=x3+1x3],则[f(x)]=.
4. 已知[f(x+1)=x2-2x],则[f(x)]=.
5. 设二次函数[f(x)]满足[f(x+2)=f(2-x)],且[f(x)=0]的两实根的平方和为[10],图象过点[(0,3)],求[f(x)]的解析式.
6.函数[f(x)]对一切实数[x、y]都有[f(x+y)-f(y)=(x+2y+1)x]成立,且[f(1)=0],求[f(x)]的解析式.
7. 已知函数[y=f(x)]的图象与[y=-x2+2x-3]的图象关于点[(2,1)]对称,求[f(x)]的解析式.
8. 已知定义在R上的二次函数[f(x)]满足[|f(1)|=|f(-1)|=|f(0)|=1],求[f(x)]的解析式.
[【参考答案】]
1.[f(x)=x1+x].
2.[f(x)=x+13].
3.[f(x)=x3-3x] ([x≥2]或[x≤-2]).
4.[f(x)=x2-4x+3].
5. [f(x)=x2-4x+3].
6. [f(x)=x2+x-2].
7. [y=x2-6x+13].
8. [f(x)=2x2-1]或[f(x)=-2x2+1]或
[f(x)=-x2-x+1]或[f(x)=x2-x-1]或
[f(x)=-x2+x+1]或[f(x)=x2+x-1].
已知函数模型求解析式,首先设出函数解析式,根据已知条件代入求系数.
例1(1)已知二次函数[f(x)]满足[f(1)=1],[f(-1)=5],图象过原点,求[f(x)];
(2)已知二次函数[f(x)]满足[f(0)=0]且[f(x+1)=f(x)+x+1],求[f(x)];
(3)已知二次函数[f(x)]的二次项系数为[a],且不等式[f(x)>-2x]的解集为[(1,3)],方程[f(x)+6a=0]有两个相等的实根,求[f(x)]的解析式.
解(1)由题意设 [f(x)=ax2+bx+c]([a≠0]),
∵[f(1)=1],[f(-1)=5],且图象过原点,
∴[a+b+c=1a-b+c=5c=0],∴[a=3b=-2c=0].
∴[f(x)=3x2-2x].
(2)由题意设 [f(x)=ax2+bx+c]([a≠0]),
由[f(0)=0]可知[c=0],又[f(x+1)=f(x)+x+1].
[∴a(x+1)2+b(x+1)+0=ax2+bx+x+1],
即[(2a+b)x+a+b=(b+1)x+1].
故[2a+b=b+1a+b=1],解得[a=12b=12] .
[∴f(x)=12x2+12x].
(3)[f(x)>-2x]的解集为[(1,3)],则可设[f(x)+2x=a(x-1)(x-3)]且[a<0],
[∴f(x)=a(x-1)(x-3)-2x=ax2-(2+4a)x][+3a],
又[f(x)+6a=0],
即[ax2-(2+4a)x+9a=0]①,
[∵]方程①有两个相等的实根,
[∴]Δ[=[-(2+4a)]2-4a⋅9a=0],
即[5a2-4a-1=0],解得[a=1]或[a=-15].
又[a<0],[∴][a=-15].
[∴][f(x)=-15x2-65x-35].
2. 换元法
通过引入一个或几个新的变量来替换原来的某些变量的解题方法,它的基本功能是:化难为易、化繁为简,以快速实现未知向已知的转换,从而达到顺利解题的目的.常见的换元法是多种多样的,如局部换元、整体换元、三角换元、分母换元等,它的应用极为广泛.一般用在“已知[f(g(x))]是关于[x]的函数,即[f(g(x))=F(x)],求[f(x)]的解析式”的题型上,通常令[g(x)=t],由此能解出[x=g-1(t)],将[x=g-1(t)]代入[f(g(x))=F(x)]中,求得[f(t)]的解析式,再用[x]替换[t],便得到[f(x)]的解析式.注意:换元后要确定新元[t]的取值范围.
例2(1)已知[f(x+1)=x2-2x+5],求[f(x)];
(2)已知[f(x-2)=x-2x+3],求[f(x)].
解(1)令[x+1=t],则[x=t-1],
于是[f(t)=(t-1)2-2(t-1)+5=t2-4t+8].
[∴f(x)=x2-4x+8].
(2)令[t=x-2≥-2],则[x=t+2,x=(t+2)2].
于是[f(t)=(t+2)2-2(t+2)+3=t2+2t+3],(t≥-2).
[∴f(x)=x2+2x+3][(x≥-2)].
3. 配凑法
把形如[f(g(x))]中的[g(x)]看作整体,通过观察、分析,将等号右端的表达式变为接受对象[y=f(g(x))]中的[g(x)]的表达式,即变为只含[g(x)]的表达式,再把[g(x)]用[x]代替,这种解法对变形能力、观察能力有一定的要求.
例3(1)已知[f(x+1x)=x2+1x2+1],求[f(x)];
(2)已知[f(x-1)=x-2x-1],求[f(x)].
解(1)∵[f(x+1x)=x2+1x2+1=(x+1x)2-1],
[∴f(x)=x2-1]([x≥2]或[x≤-2]).
(2)[∵f(x-1)=x-2x-1=(x-1)2-2],
[∴f(x)=x2-2]([x≥-1]).
4. 构造方程组法
根据已知方程中式子的特点,通过变换变量再构造一个方程,构成方程组,利用消元法求函数[f(x)]的解析式.
例4(1)已知[f(x)]满足[2f(x)+f(1x)=3x],求[f(x)]的解析式;
(2)[3f(x5)+f(-x5)=4x],求[f(x)]的解析式;
(3)已知定义在R上的函数[f(x)]满足[f(x)-2f(-x)=3x-1],求[f(x)]的解析式.
解(1)∵[2f(x)+f(1x)=3x]①,
将①中[x]换成[1x]得[2f(1x)+f(x)=3(1x)]②,
①×2-②得[3f(x)=6x-3x],
∴[f(x)=2x-1x].
(2)∵[3f(x5)+f(-x5)=4x]③,
将③中[x]换成[-x]得[3f(-x5)+f(x5)=-4x]④,
③×3-④得 [8f(x5)=16x],即[f(x5)=2x].
又令[t=x5],则[x=t5].
[∴f(t)=2t5],即[f(x)=2x5].
(3)[∵f(x)-2f(-x)=3x-1]⑤,
将⑤中[x]换成[-x]得[f(-x)-2f(x)=3(-x)-1]⑥,
⑤+⑥×2得[-3f(x)=-3x-3],
[∴f(x)=x+1].
5. 赋值法
通过对某变量取特殊值,从而去掉该变量,得到关于另一变量的解析式.
例5(1)设[f(x)]是R上的函数,[f(0)=1],并且对任意实数[x、y],都有[f(x-y)=f(x)-][y(2x-y+1)] 成立,求[f(x)]的解析式;
(2)已知函数[f(x)]的定义域为R,并对一切实数[x、y]都有[2f(x-y)=f(x)-5f(y)][+3x(x+2y-1)]成立,求[f(x)]的解析式.
解(1)方法一:在[f(x-y)=f(x)-y(2x-y+1)]中,令[y=x],则[f(0)=f(x)-x(2x-x+1)].
[∵f(0)=1,∴f(x)-x(2x-x+1)=1].
∴[f(x)=x2+x+1].
方法二:在[f(x-y)=f(x)-y(2x-y+1)]中,令[x=0],则[f(0-y)=f(0)-y(0-y+1)].
[∵f(0)=1,∴f(-y)=1-y+y2].
令[-y=x,]代入上式,得[f(x)=x2+x+1].
(2)在[2f(x-y)=f(x)-5f(y)+3x(x+2y-1)]中,
令[y=0]得[2f(x)=f(x)-5f(0)+3x2-3x]①.
令[x=y=0]得[2f(0)=f(0)-5f(0)].
∴[f(0)=0],代入①式,
∴[f(x)=3x2-3x].
6. 利用函數的性质求解析式
(1)已知函数的奇偶性及[x>0]时,[f(x)]的解析式,求当[x<0]时,[f(x)]的解析式.首先设[x<0],则[-x>0],根据[f(x)=f(-x)]或[f(x)=-f(-x)],求得[f(x)]的解析式.
例6设[f(x)]是偶函数,当[x>0]时,[f(x)=2x2+x-1],求当[x<0]时,[f(x)]的解析式.
解设[x<0],则[-x>0],由于[f(x)]是偶函数且[x>0]时,[f(x)=2x2+x-1],所以当[x<0] 时,[f(x)=f(-x)][=2x2-x-1].
(2)已知函数[f(x)]的周期及给定区间上的解析式,求函数在其它范围内的解析式.首先设所求区间上的任意实数为[x],经过加或减周期的整数倍转化到已知区间上,根据[f(x)=f(x+nT)]或[f(x)=f(x-nT)],其中[n∈N+],求得[f(x)]的解析式.
例7已知定義在R上的函数[f(x)]的周期为2,当[x∈(-2,0]]时,[f(x)=3x-5],求当[x∈(0,4]]时,[f(x)]的解析式.
解设[x∈(0,2]],则[x-2∈(-2,0]],函数[f(x)]的周期为2且[x∈(-2,0]]时,[f(x)=3x-5],所以当[x∈(0,2]]时,[f(x)=f(x-2)][=3(x-2)-5=3x-11].
设[x∈(2,4]],则[x-4∈(-2,0]],函数[f(x)]的周期为2且[x∈(-2,0]]时,[f(x)=3x-5],所以当[x∈(2,4]]时,[f(x)=f(x-4)][=3(x-4)-5=3x-17];
所以[f(x)=3x-11,0
解由题意可知[f(x)=f(2-x)],
当[x>1]时,[-x<-1],[2-x<1],
[∴y=f(x)=f(2-x)=(2-x)2+1=x2-4x+5.]
7. 相关点法
设所求图象上任一点为[(x,y)],已知图象上一点为[(x0,y0)],根据题设条件找到两点之间的联系,把[x0、y0]分别用[x、y]表示,再代入点[(x0,y0)]所满足的解析式,整理即可得到[f(x)].
例9已知函数[y=f(x)]的图象与[y=x2-x+1]的图象关于点(1,2)对称,求[f(x)]的解析式.
解设[(x0,y0)]为[y=x2-x+1]的图象上任一点,[(x,y)]为[(x0,y0)]关于(1,2)的对称点,则[y0=x02-x0+1].
由题设可知[x+x02=1y+y02=2],[⇒][x0=2-xy0=4-y],
代入[y0=x02-x0+1]得,
[4-y=(2-x)2-(2-x)+1][⇒][y=-x2+3x+1.]
[【练习】]
1. 已知[f(1x)=1x+1],则[f(x)]=.
2.已知定义在R上的函数[f(x)]满足[f(-x)+2f(x)=x+1],则[f(x)]=.
3. 已知[f(x+1x)=x3+1x3],则[f(x)]=.
4. 已知[f(x+1)=x2-2x],则[f(x)]=.
5. 设二次函数[f(x)]满足[f(x+2)=f(2-x)],且[f(x)=0]的两实根的平方和为[10],图象过点[(0,3)],求[f(x)]的解析式.
6.函数[f(x)]对一切实数[x、y]都有[f(x+y)-f(y)=(x+2y+1)x]成立,且[f(1)=0],求[f(x)]的解析式.
7. 已知函数[y=f(x)]的图象与[y=-x2+2x-3]的图象关于点[(2,1)]对称,求[f(x)]的解析式.
8. 已知定义在R上的二次函数[f(x)]满足[|f(1)|=|f(-1)|=|f(0)|=1],求[f(x)]的解析式.
[【参考答案】]
1.[f(x)=x1+x].
2.[f(x)=x+13].
3.[f(x)=x3-3x] ([x≥2]或[x≤-2]).
4.[f(x)=x2-4x+3].
5. [f(x)=x2-4x+3].
6. [f(x)=x2+x-2].
7. [y=x2-6x+13].
8. [f(x)=2x2-1]或[f(x)=-2x2+1]或
[f(x)=-x2-x+1]或[f(x)=x2-x-1]或
[f(x)=-x2+x+1]或[f(x)=x2+x-1].