求函数的值域是一个较复杂的教育教学问题,也是初等教育很重要的问题(因为它和求出函数和最值紧密相差),历届高考试题中经常出现,应引起重视,求函数值域没有通用方法和固定模式,根据问题的不同特点综合而灵活地运用条件选择方法求之。
(一)分离常数法
例1:求函数y= 的值域。
∵ ≠0
∴值域为:{y—y∈R且y≠1}
例2:求函数y= 的值域。
解:原函数可化为:y=2+
∵-1≤sinx≤1
∴-5≤ ≤-
∴函数的值域为{y—-3≤y≤}
[点评]类似于y= (mn≠o)的函数,常用分离常数法求值域,有时这种类型的函数往往也可以用反函数法求解。
(二)判别式法
例3:求函数的值域。
解:原函数解析式变为:
(y-1)x2-(y-1)x+y-3=0
当y=1时,此时方程无解。
当y1时,由x∈R,此方程的判别式△≥0,
即:(y-1)2-4(y-1)(y-3)≥0
解得:1≤y≤ ,
又y≠1,故1 故函数的值域为{y| |y≤ }
[点评](1)此法适用于y= (a1,a2不同时为0)型的函数。
(2)在解题过程中注意对二次项系数是否为零讨论。
(三)配方法
例4:求函数y= 的值域
解: y= =
因为-x2-6x-5所以-5≤x≤-1
故0≤y≤2,即所求函数值域为[0,2]
[点评]配方法适合的题型是二次型函数y=AX2+BX+C
(四)数形结合
例5:函数y=|x+1|+x-2|
=-2x+1,(x<-1)3, (-1≤x≤2)其图像如下图所示2x-1 (x>2)
故所求值域是[3,+∞)
(法二)把y看作是点(X,0)到定点A(-1,0)与B(2,0)的距离之和,故值域是[3,+∞)
例6:求函数y= 的值域
解:原函数式可化为y= 此式可以看做点(2,0)和(cosx,-sinx)连线的斜率,而点(cosx,-sinx)的轨迹方程为x2+y2=1+=1,如下图所示。
在坐标系中做出圆x2+y2=1和点(2,0)
由图可知,1的斜率的范围是[- , ]
故函数的值域为:[- , ]
[点评]数形结合求值域要求对几何图形有比较深入的把握。
(五)换元法
例7:求函数y=2x+ 的值域。
解:令t= (t≥0)
则x=
∵y=t2+t+1=(t- )2+
∴当t=- 即x= 时,ymax= ,无最小值。
∴函数值域为:(-∞, ]
[点评]对于形如y=ax+b+ 令t= ,
使之变形为二次函数,对于含 结构的函数,
可利用三角代换,令x=acosθ,θ[0,π]或令
X=asinθ,θ∈[- , ],转化为三角函数。
(六)不等式法
例8:求下列函数的值域
y=x2(x<0)
y=
解(1)y= = (x<0)
∵x+ ≤-2,
∴-3≤<0
即-3≤
∴函数值域为[-3,0]
[点评]不等式法:利用基本不等式a+b2≥ ,求函数值域时,要注意条件“一正、二定、三相等”,即(1)a>0,b>0,(2)a+b或ab为定值,(3)取等号条件a=b
(七)、反函数法
例9:求函数y= 解出x,得x=
∴2y+1≠0
∴函数的值域为{y|y≠ ,且y∈R}}
[点评]类似于求函数y= (mn≠0)的值域问题,常用反函数法。
(八)求导法
例10:设函数f(x)=2x3-3(a-1)x2+1 (a>1)
求f(x)在R+上的值域。
解:f(x)=2x3-3(a-1)x2+1
F1(x)=6x2-6(a-1)x
令f1(x)=0
得x=0或x=a-1
∵a>1
∴a-1>0
则:
∴x∈R+时
f(x)min=f(a-1)=1-(a-1)3无最大值
∴f(x)的R+上的值域为[1-(a-1)3+∞)
[点评]对于高次函数求值域一般选用此法,在求值域的过程中要对它极值予以关注。
本文主要就初等函数求值域的常用方法和常见题型进行分析讨论,求函数值域没有通用方法和固定模式,在解题时要灵活运用条件,选择更恰当的方法解之。
作者:向正虎 来源:学生周报·教师版 2013年10期