复合函数的定义域详细讲义及练习详细答案

.z.复合函数复合函数的定义：设y是u的函数，即y=f(u),u是*的函数，即u=g(*)，且g(*)的值域与f(u)的定义域的交集非空，则y通过u的联系成为*的函数，这个函数称为由y=f(u)，u=g(*)复合而成的复合函数，记作y=f[g(*)],其中u称为中间变量。对高中复合函数的通解法——综合分析法解复合函数题的关键之一是写出复合过程例1：指出以下函数的复合过程。〔1〕y=√2-*2(2)y=sin3*(3)y=sin3*(4)y=3cos√1-*2解：(１)y=√2-*2是由y=√u,u=2-*2复合而成的。〔2〕y=sin3*是由y=sinu,u=3*复合而成的。〔3〕∵y=sin3*=(sin*)-3∴y=sin3*是由y=u-3,u=sin*复合而成的。〔4〕y=3cos√1+*2是由y=3cosu,u=√r,r=1+*2复合而成的。2、解复合函数题的关键之二是正确理解复合函数的定义。看下例题：例２：f(*+3)的定义域为[1、2],求f(2*-5)的定义域。经典误解１：解：f(*+3)是由y=f(u),u=g(*)=*+3复合而成的。F(2*-5)是由y=f(u2),u2=g(*)=2*-5复合而成的。由g(*),G(*)得：u2=2*-11即：y=f(u2),u2=2*-11∵f(u1)的定义域为[1、2]∴１≤*﹤2∴-9≤2*-11﹤-6即：y=f(u2)的定义域为[-9、-6]∴f(2*-5)的定义域为[-9、-6]经典误解２：解：∵f(*+3)的定义域为[1、2]∴1≤*+3﹤2∴-2≤*﹤-1∴-4≤2*﹤-2∴-9≤2*-5﹤-7∴f(2*-5)的定义域为[-9、-7]〔下转2页〕注：通过以上两例误解可得，解高中复合函数题会出错主要原因是对复合函数的概念的理解模棱两可，从定义域中找出"y〞通过u的联系成为*的函数，这个函数称为由y=f(u),u=g(*)复合而成的复合函数，记作y=f[g(*)],其中u称为"中间变量〞。从以上误解中找出解题者易将f(*+3)的定义域理解成〔*+3〕的取值范围，从而导致错误。而从定义中可以看出u仅仅是中间变量，即u既不是自变量也不是因变量。复合函数的定义域是指y=f(u),u=g(*)中u=g(*)中的*的取值范围，即：f(*+3)是由f(u),u=*+3复合而成的复合函数，其定义域是*的取值范围。正确解法：解:f(*+3)是由y=f(u1),u1=*1+3(1≤*﹤2)复合而成的。f(2*-5)是由y=f(u2),u2=2*2-5复合而成的∵１≤*1﹤2∴4≤u1﹤5∴4≤u2﹤5∴4≤2*2-5﹤5∴2≤*2﹤5∴f(2*-5)的定义域为[２、5]结论：解高中复合函数题要注意复合函数的分层，即u为第一层，*为第二层，一、二两层是不可以直接建立关系的，在解题时，一定是同层考虑，不可异层考虑，假设异层考虑则会出现经典误解１与２的情况。三、高中复合函数的题型〔不包括抽象函数〕题型一：单对单，如：f(*)的定义域为[-1,4],求f(*2)的定义域。题型二：多对多，如：f(*+3)的定义域为[１、２],求f〔2*-5〕的定义域。〔下转3页〕题型三：单对多，如：f(*)的定义域为[0、1],求f(2*-1)的定义域。题型四：多对单，如：f(2*-1)的定义域为[0、1],求f(*)的定义域。注：通解法——综合分析法的关键两步：第一步：写出复合函数的复合过程。第二步：找出复合函数定义域所真正指代的字母〔最为关键〕下面用综合分析法解四个题型题型一：单对单：例3：f(*)的定义域为[-1、4],求f(*2)的定义域。第1步：写出复合函数的复合过程：f(*2)是由y=f(u),u=*22复合而成的。〔由于要同层考虑，且u与*的取值范围一样，故可这样变形〕f(*)是由y=f(u),u=*1复合而成的。∵f(*)的定义域为[-1、4]第2步：找出复合函数定义域的真正对应∴-1≤*1﹤4即-1≤u﹤4又∵u=*22∴-1≤*22﹤4(*2是所求f(*2)的定义域，此点由定义可找出)∴-2﹤*2﹤2∴f(*2)的定义域为(-2,2)结论：此题中的自变量*1,*2通过u联系起来，故可求解。题型三：单对多：例4：f(*)的定义域为[0,1],求f(2*-1)的定义域。第1步：写出复合函数的复合过程：f(*)是由y=f(u),u=*1复合而成的。f(2*-1)是由y=f(u),u=2*2-1复合而成.第2步：找出复合函数定义域的真正对应：∵0≤*1≤1∴0≤u≤1∴0≤2*2-1≤1∴*2≤1∴f(2*-1)的定义域为[，1]结论：由此题的解答过程可以推出：f(*)的定义域可求出y=[g(*)]的定义域。下转4页题型四：多对单：如：例5：f(2*-1)的定义域为[0、1],求f(*)的定义域。第1步：写出复合函数的复合过程：f(2*-1)是由f(u),u=2*1-1复合而成的。f(*)是由f(u),u=*2复合而成的。第2步：找出复合函数定义域对应的真正值：∵0≤*1≤1∴0≤2*1≤2∴-1≤2*1-1≤1∴-1≤u≤1∴-1≤*2≤1∴f(*)的定义域为[-1、1]结论：由此题的解答过程可以推出：y=f[g(*)]的定义域可求出f(*)的定义域。小结：通过观察题型一、题型三、题型四的解法可以看出，解题的关键在于通过u这个桥梁将*1与*2联系起来解题。题型二：多对多：如例6：f(*+3)的定义域为[1、2],求f(2*-5)的定义域。解析：多对多的求解是比拟复杂的，但由解题型三与题型四的结论：f(*)的定义域可求出y=f[g(*)]的定义域〞y=f[g(*)]的定义域可求出f(*)的定义域可以推出f(*)与y=f[g(*)]可以互求。假设y1=f(*+3),y2=f(2*-5),同理，y1=f(*+3)的定义域，故这里f(*)成为了联系y1=f(*+3),y2=f(2*-5)的一个桥梁，其作用与以上解题中u所充当的作用一样。所以，在多对多的题型中，可先利用开场给出的复合函数的定义域先求出f(*)，再以f(*)为跳板求出所需求的复合函数的定义域，具体步骤如下：第一步：写出复合函数的复合过程:f(*+3)是由y=f(u)u=*+3复合而成的。f(2*-5)是由y2=f(u)u=2*-5复合而成的。第二步：求桥梁f(*)的定义域：∵1≤*≤2∴4≤*+3≤5∴4≤u≤5设：函数y3=(u),u=*下转4页∴y3=f(*)的定义域为[4、5]第三步：通过桥梁f(*)进而求出y2=f(2*-5):f(*)是由y3=f(u),u=*复合而成的∵4≤*≤5∴4≤u≤5∴4≤2*-5≤5∴≤*2≤5∴f(2*-5)的定义域为：[5]小结：实际上，此题也可以u为桥梁求出f(2*-5),详参照例2的解法。四、将以上解答过程有机转化为高中的标准解答模式。如：例7：函数y=f(*)的定义域为[0、1]，求函数y=f(*2+1)的定义域。解：∵函数f(*2+1)中的*2+1相当于f(*)中的*(即u=*2+1,与u=*)∴0≤*2+1≤1∴-1≤*2≤0∴*=0∴定义域为{0}小结：此题解答的实质是以u为桥梁求解。例8：y=f(2*-1)的定义域为[0、1],求函数y=f(*)的定义域。解：由题意：0≤*≤1〔即略去第二步，先找出定义域的真正对象〕。∴-1≤2*-1≤1(即求出u,以u为桥梁求出f(*)视2*-1为一个整体〔即u与u的交换〕则2*-1相关于f(*)中的*(即u与u的交换，f(*)由y=f(u),u=*复合而成，-1≤u≤1,∴-1≤*≤1)∴函数f(*)的定义域为[-1、1]总结：综合分析法分了３个步骤写出复合函数的复合过程。找出复合函数定义域所指的代数。找出解题中的桥梁〔u或f(*)可为桥梁〕浅析复合函数的定义域问题一、复合函数的构成设是到的函数，是到上的函数，且，当取遍中的元素时，取遍，则就是到上的函数。此函数称为由外函数和内函数复合而成的复合函数。说明：⑴复合函数的定义域，就是复合函数中的取值范围。⑵称为直接变量，称为中间变量，的取值范围即为的值域。⑶与表示不同的复合函数。例1．设函数，求．⑷假设的定义域为，则复合函数中，．注意：的值域．例2：⑴假设函数的定义域是[0，1]，求的定义域；⑵假设的定义域是[-1，1]，求函数的定义域；⑶定义域是，求定义域．要点1：解决复合函数问题，一般先将复合函数分解，即它是哪个内函数和哪个外函数复合而成的．解答：⑴函数是由A到B上的函数与B到C上的函数复合而成的函数．函数的定义域是[0，1]，∴B=[0,1]，即函数的值域为[0，1]．∴，∴，即，∴函数的定义域[0，]．⑵函数是由A到B上的函数与B到C上的函数复合而成的函数．的定义域是[-1，1]，∴A=[-1,1]，即-1，∴,即的值域是[-3，1]，∴的定义域是[-3，1]．要点2：假设的定义域为，则的定义域就是不等式的的集合；假设的定义域为，则的定义域就是函数的值域。⑶函数是由A到B上的函数与B到C上的函数复合而成的函数．的定义域是[-4，5),∴A=[-4,5)即，∴即的值域B=[-1，8〕又是由到上的函数与B到C上的函数复合而成的函数，而,从而的值域∴∴∴∴的定义域是[1，〕．例3：函数定义域是〔a,b〕，求的定义域．解：由题，，，当，即时，不表示函数；当，即时，表示函数，其定义域为．说明：①的定义域为(a,b)，求的定义域的方法：的定义域为，求的定义域。实际上是中间变量的的取值范围，即，。通过解不等式求得的范围，即为的定义域。②的定义域为(a,b)，求的定义域的方法：假设的定义域为，求的定义域。实际上是复合函数直接变量的取值范围，即。先利用求得的范围，则的范围即是的定义域,即使函数的解析式形式所要求定义域真包含的值域，也应以的值域做为所求的定义域，因为要确保所求外含数与条件下所要求的外含数是同一函数，否则所求外含数将失去解决问题的有效性。换元法其实质就是求复合函数的外函数，如果外函数的定义域不等于内函数的值域，则就确定不了的最值或值域。例4：函数,求的值域。分析：令，；则有，复合函数是由与复合而成，而，的值域即的值域，但的本身定义域为,其值域则不等于复合函数的值域了。例5：函数，求函数的解析式，定义域及奇偶性。分析：因为定义域为{或}令，；则，且所以，定义域不关于原点对称，故是非奇非偶函数。1．在等比数列中，，则n为〔〕A．2 B．3 C．4 D．52．设是公差为－2的等差数列，假设，则等于 〔〕A．82 B．－82 C．132 D．－1323．数列中以后各项由公式给出，则〔〕A．eq\f(7,4)B．－eq\f(7,4) C． D．4．成等差数列，成等比数列，则等于〔〕A．B． C．8 D．－85．在3和9之间插入两个正数，使前三个成等比数列，后三个成等差数列，则这两个数的和是 〔〕A． B． C． D．96．等差数列的前项和为，假设，则= 〔〕A．190 B．95 C．170 D．857．是等比数列，对恒成立，且，则等于 〔〕A．36 B． C．－6 D．68．等差数列中，，公差；是数列的前n项和，则〔〕A． B． C． D．9．一个等比数列首项为1，项数是偶数，其奇数项之和为85，偶数项之和为170，则这个数列的项数为 〔〕A．2 B．4 C．8 D．1610．数列满足：，定义使叫做希望数，则区间[1，2010]内所有希望数的和〔〕A．2026 B．2036 C．2046 D．204811．数列、都是公差为1的等差数列，其首项分别为、，且，，，则数列的前10项的和等于 〔〕A．65 B．75 C．85 D．9512．等差数列的前n项和为，，,则〔〕A．38 B．20 C．10 D．9二、填空题：本大题共4小题，每题4分，共16分．把答案填在横线上．13．数列前4项为4,6,8,10，则其一个通项公式为_.14．1,a1,a2,4成等差数列，1,b1,b2,b3,4成等比数列，则______．15．数列的前n项的和满足,则=．16．甲型h1n1流感病毒是寄生在宿主的细胞内的，假设该细胞开场时2个，记为，它们按以下规律进展分裂，1小时后分裂成4个并死去1个，2小时后分裂成6个并死去1个，3小时后分裂成10个并死去1个，……,记n小时后细胞的个数为，则=________(用n表示)．三、解答题：本大题共6小题，共74分．解容许写出文字说明，证明过程或演算步骤．17．〔本小题总分值12分〕数列是一个等差数列，且，．〔1〕求的通项；〔2〕求前n项和的最小值．18．〔本小题总分值12分〕是首项为1，公差为1的等差数列；假设数列满足，.〔1〕求数列的通项公式；〔2〕求证：.参考答案一、选择题1．C；解析：等比数列中，；∴∴；2．B；解析：因为是公差为－2的等差数列，∴；3．A；解析：因为，所以，，；4．D；解析：∵－9，a1，a2，－1成等差数列，所以；∵成等比数列，所以；∴；5．A；解析：设中间两数为，则；解得，所以；6．B；解析：；7．D；解析：；，∴；8．D；解析：∵，，∴，且，∴，，；∴；9．C；解析：设该等比数列的公比为q，项数为2n，则有，∴q＝eq\f(170,85)＝2；又，∴，∴2n＝8，故这个数列的项数为8；10．A；解析：，∴由为整数得为整数，设为，则，∴；因为，∴区内所有希望数为，其和；11．C；解析：应用等差数列的通项公式得∴数列也是等差数列，且前10项和为；12．C；解析：因为是等差数列，所以，由，得：2－＝0，所以＝2，又，即＝38，即〔2m－1〕×2＝38，解得m＝10．二、填空题13．；解析：该数列的前项分别可写成：，所以数列的通项公式为；14．；解析：∵1,a1,a2,4成等差数列，∴；∵1,b1,b2,b3,4成等比数列，∴，又，∴；∴；15．；解析：由得，∴，∴，；∴=；16．；解析：按规律，，，，……，；∴，即是等比数列，其首项为2，公比为2，故，∴=．〔此题也可由，，，……，猜测出=．〕三、解答题17．解：〔1〕设的公差为，由条件，，解出，．所以．…………6分〔2〕．所以时，取到最小值．…………12分18．解：〔1〕由得.从而，即.〔…………2分〕∴.〔…………6分〕〔2〕因为，∴.〔…………12分〕19．解：〔1〕由得，∴当时，；∴，即，∴当时，；∴数列为等比数列，且公比；〔…………4分〕又当时，，即，∴；∴.〔…………6分〕〔2〕∵，∴；〔…………9分〕∴的前项和.〔…………12分〕1.等比数列的公比为正数，且·=2，=1，则=A.B.C.D.2【解析】设公比为,由得,即,又因为等比数列的公比为正数，所以,故,选B3.公差不为零的等差数列的前项和为.假设是的等比中项,,则等于A.18B.24C【解析】由得得,再由得则,所以,.应选C4.设是等差数列的前n项和，，，则等于()A．13B．35C．49D．63【解析】应选C.或由,所以应选C.的前n项和为，且=6，=4，则公差d等于A．1BC.-2D3[解析]∵且.应选C6.为等差数列，且－2＝－1,＝0,则公差d＝A.－2B.－C.【解析】a7－2a4＝a3＋4d－2(a3＋d)＝2d＝－1d＝－7.〔等差数列｛｝的公差不为零，首项＝1，是和的等比中项，则数列的前10项之和是A.90B.100C.145D.190【解析】设公差为，则.∵≠0，解得＝2，∴＝100然而只就解析式而言，定义域是关于原点对称的，且，所以是奇函数。就此题而言就是外函数其定义域决定于内函数，的值域，而不是外函数其解析式本身决定的定义域了。2．求有关复合函数的解析式，例6．①求；②，求．例7．①，求；②，求．要点3：求复合函数的解析式，直接把中的换成即可。求的常用方法有：配凑法和换元法。配凑法就是在中把关于变量的表达式先凑成整体的表达式，再直接把换成而得。换元法就是先设，从中解出〔即用表示〕，再把〔关于的式子〕直接代入中消去得到，最后把中的直接换成即得，这种代换遵循了同一函数的原则。例8．①是一次函数，满足，求