x-1O12
-1Ox12
-1O12x)
例2.求函数y?x2?4x?5?x2?4x?8的值域。
点拨:将原函数变形,构造平面图形,由几何知识,确定出函数的值域。 解:原函数变形为f(x)?(x?2)2?1?(x?2)2?22 作一个长为4、宽为3的矩形ABCD,再切割成12个单位正方形。设HK=x,则
22EK=2?x,KF=2?x,AK=(x?2)?2, 2KC=(x?2)?1。
由三角形三边关系知,AK+KC≥AC=5。当A、K、C三点共线时
∴原函数的知域为{y|y≥5}。 例3.求函数y?1?x?1?x的值域。
取等号。
22解析:令u?1?x,v?1?x,则u?0,v?0,u?v?2,u?v?y,原问题转化为:当22直线u?v?y与圆u?v?2在直角坐标系uov的第一象限有公共点时,求直线的截距的取值范围。
由图1知:当u?v?y经过点(0,2)时,ymin?当直线与圆相切时,ymax?OD?所以,值域为2?y?2
例4. 求函数y?2; V2OC??2?2?2。 2BDCEOA 2Ux2?6x+13?x2?4x+5的值域。
(x?3)2?(0?2)2?(x?2)2?(0?1)2 解:将函数变形为y?上式可看成定点A(3,2)到点P(x,0)的距离与定点B(?2,1)到点P(x,0)的距离之差。即
y?AP?BP
由图可知:(1)当点P在x轴上且不是直线AB与x轴的交点时,如点P?,则构成?ABP?,根据三角形两边之差小于第三边,有AP?BP?AB?即?26?y?26 (2)当点P恰好为直线AB与x轴的交点时,有综上所述,可知函数的值域为(?26,26]
注:求两距离之和时,通常需要将函数式变形,使A、B两点
(3?2)2?(2?1)2?26 AP?BP?AB?2在x轴的
两侧,而求两距离之差时,则要使A,B两点在x轴的同侧。 (12)复合函数法:
对函数y?f(u),u?g(x),先求u?g(x)的值域充当y?f(u)的定义域,从而求出y?f(u)的值域的方法。
3x例1、求函数y?x 的值域
3?1(复合函数法)设3?1?t ,
x3x?1?111?t?1? ?1??1?则y?t3x?13x?11?t?1?0??1t?0?y?1
?原函数的值域为?01?
例2:求函数y?log1(?2x2?5x?3)的值域。 ?,???
?8?2(13)非负数法
根据函数解析式的结构特征,结合非负数的性质,可求出相关函数的值域。
?49?x2?3例1、(1)求函数y?16?x的值域。 (2)求函数y?2的值域。 x?12解析:(1)?0?16?x?16, ?0?16?x2?4 故 所求函数的值域为 y??0,4?。
222(2)?x?1?0,?原函数可化为 y(x?1)?x?3,即 x(1?y)?y?3, 当y?1时,
22x2?y?3y?32?0,解得?3?y?1 , ?x?0,?1?y1?y又 y?1, 所以 ?3?y?1,
1)故 所求函数的值域为 y?[?3,。
(不等式性质法)
例2:求下列函数的值域:
662x2?4x?10 (1)y=2; (2)y=2; (3)y=
x?22sinx?1x?2x?2 (4)y=10-16?x2; (2)y=?3()?4(x??1); (3)y=log2(x?)(x?
12x2141) 2
(14)导数法
若函数f在(a,b)内可导, 可以利用导数求得f在(a,b)内的极值, 然后再计算f在a,b点的极限值. 从而求得f的值域.
例1: 求函数f(x)?x3?3x在(?5,1)内的值域.
分析:显然f在(?5,3)可导,且f?(x)?3x2?3. 由f?(x)?0得f的极值点为x?1,x??1.
f(?1)?2,f(1?0)??2. f(?5?0)?140.
所以, 函数f的值域为(?2,140).
(15)“平方开方法”
求函数值域的方法有很多种,如:“配方法”、“单调性法”、“换元法”、“判别式法”以及“平方开方法”等等.每一种方法都适用于求某一类具有共同特征的函数的值域.本文将指出适合采用“平方开方法”的函数有哪些共同的特征以及“平方开方法”的运算步骤,并给出四道典型的例题.
1.适合函数特征
设f(x)(x?D)是待求值域的函数,若它能采用“平方开方法”,则它通常具有如下三个特征: (1)f(x)的值总是非负,即对于任意的x?D,f(x)?0恒成立;
(2)f(x)具有两个函数加和的形式,即f(x)?f1(x)?f2(x)(x?D); (3)f(x)的平方可以写成一个常数与一个新函数加和的形式,即
, f2(x)?[f1(x)?f2(x)]2?c?g(x)(x?D,c为常数)
其中,新函数g(x)(x?D)的值域比较容易求得.
2.运算步骤
若函数f(x)(x?D)具备了上述的三个特征,则可以将f(x)先平方、再开方,从而得到
f(x)?c?g(x)(x?D,c为常数).然后,利用g(x)的值域便可轻易地求出f(x)的值域.例如g(x)?[u,v],则显然f(x)?[c?u,c?v].
3.应用四例
能够应用“平方开方法”求值域的函数不胜枚举,这里仅以其中四道典型的例题来演示此法在解决具体问题时的技巧.
例1 求函数f(x)?b?x?x?a(x?[a,b],a?b)的值域.
解:首先,当x?[a,b]时,f(x)?0;
其次,f(x)是函数f1(x)?b?x与f2(x)?x?a的和;
最后,f2(x)?b?a?2(b?x)(x?a)?b?a?2?x2?(a?b)x?ab 可见,函数f(x)满足了采用“平方开方法”的三个特征.于是,对f(x)平方、开方得f(x)?b?a?2?x2?(a?b)x?ab(x?[a,b]).这里,g(x)?2?x2?(a?b)x?ab(x?[a,b]).对g(x)
b?a].于是,f(x)的值域为根号下面的二次函数采用“配方法”,即可求得g(x)的值域为[0,[b?a,2(b?a)].
ab例2 求函数f(x)?b?kx?kx?a(x?[,],a?b,k?0)的值域.
kk解:显然,该题就是例1的推广,且此题的f(x)也满足了采用“平方开方法”的三个特征.于是,对f(x)ab平方、开方得f(x)?b?a?2?k2x2?k(a?b)x?ab(x?[,]).这里,g(x)?2?k2x2?k(a?b)x?abkkab(x?[,]).对g(x)根号下面的二次函数采用“配方法”,即可求得g(x)的值域仍为[0,b?a].于是,f(x)kk的值域也仍为[b?a,2(b?a)].
例3 求函数f(x)?|sinx|?|cosx|(x?R)的值域.
解:参照例1的验证步骤,显然,此题的f(x)也满足了采用“平方开方法”的三个特征.于是,对f(x)平方、开方得f(x)?1?|sin2x|(x?R).这里,g(x)?|sin2x|(x?R).易知,g(x)的值域为[0,1].于是,f(x)的值域为[1,2].
例4 求函数f(x)?sinx?cosx?sinx?cosx(x?R)的值域.
解:参照例1的验证步骤,显然,此题的f(x)也满足了采用“平方开方法”的三个特征.于是,对f(x)平方、开方得f(x)?2?2|cos2x|(x?R).这里,g(x)?2|cos2x|(x?R).易知,g(x)的值域为[0,2].于是,f(x)的值域为[2,2]. 例5 求函数y?x?3?5?x 的值域
解:(平方法)函数定义域为:x??3,5?
y2?(x?3)?(5?x)?2?x2?8x?15
由x??3,5?,得?x2?8x?15??0,1??y??2,4?2
?原函数值域为2,2??平方法)函数定义域为:x??3,5?
y2?(x?3)?(5?x)?2?x2?8x?15
由x??3,5?,得?x2?8x?15??0,1??y??2,4?2
?原函数值域为2,2(16)一一映射法
??原理:因为y?ax?b(c?0)在定义域上x与y是一一对应的。故两个变量中,若知道一个变量范
cx?d
围,就可以求另一个变量范围。
例1. 求函数y?1?3x的值域。
2x?111?
解:∵定义域为?x|x??或x????22??由y?1?3x得x?2x?11?y 2y?3故x?1?y1?y11??或x??? 2y?322y?32解得y??3或y??3
223??3?故函数的值域为????,?????,???
2??2??(17)其他方法
其实,求解函数值域的方法,只不过是从解题过程中,对关键环节或典型步骤的一种称呼。实际上,其解法也远非上面总结的16种方法,还有倒数法等。此外我们还要明白:多种方法的配合使用,以及一题采用多种方法,在不断积累过程中,体会不同方法的长短,和练就根据实际问题选择较为简捷方法的能力。
例1. 求函数y?x?2的值域。 x?3解:令t?x?2(t?0),则x?3?t2?1
t11??1 2t=1(1)当t?0,当且仅当,即时取等号,所以10?y?x??12t?1t?2t(2)当t=0时,y=0。
y?时,
1综上所述,函数的值域为:?0,?
?2???注:先换元,后用不等式法
2341?x?2x?x?x例2. 求函数y?的值域。
241?2x?x24?1?x2x?x3解:y?1?2x?x???2424?1?x21?2x?x1?2x?x??x
???1?x2?22???1?x令x?tan,则???cos2? ?1?x2?2??2x1?sin? 221?x