高中数学函数的定义域测试题(含答案)

高中数学函数的定义域测试题(含答案)
高二数学函数的定义域与值域、单调性与奇偶性苏教版
【本讲教育信息】
一. 教学内容：
函数的定义域与值域、单调性与奇偶性
二. 教学目标：
理解函数的性质，能够运用函数的性质解决问题。
三. 教学重点：函数性质的运用．
四. 教学难点：函数性质的理解。
［学习过程］
一、知识归纳：
1. 求函数的解析式
（1）求函数解析式的常用方法：
①换元法（ 注意新元的取值范围）
②待定系数法（已知函数类型如：一次、二次函数、反比例
函数等）
③整体代换（配凑法）
④构造方程组（如自变量互为倒数、已知f（x）为奇函数且
g（x）为偶函数等）
（2）求函数的解析式应指明函数的定义域，函数的定义域
是使式子有意义的自变量的取值范围，同时也 要注意变量的
实际意义。
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（3）理解轨迹思想在求对称曲线中的应用。
2. 求函数的定义域
求用解析式y＝f（x）表示的函数的定义域时，常有以下几
种情况：
①若f（x）是整式，则函数的定义域是实数集R；
②若f（x）是分式，则函数的定义域是使分母不等于0的实
数集；
③若f（x）是二次根式，则函数的定义域是使根号内的式子
大于或等于0的实数集合； ④若f（x）是由几个部分的数学式子构成的，则函数的定义
域是使各部分式子都有意义的实数集合 ；
⑤若f（x）是由实际问题抽象出来的函数，则函数的定义域
应符合实际问题.
3. 求函数值域（最值）的一般方法：
（1）利用基本初等函数的值域；
（2）配方法（二次函数或可转化为二次函数的函数）；
（3）不等式法（利用基本不等式，尤其注意形如 型的函数）
（4）函数的单调性：特别关注 的图象及性质
（5）部分分式法、判别式法（分式函数）
（6）换元法（无理函数）
（7）导数法（高次函数）
（8）反函数法
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（9）数形结合法
4. 求函数的单调性
（1）定义法：
（2）导数法：
（3）利用复合函数的单调性：
（4）关于函数单调性还有以下一些常见结论：
①两个增（减）函数的和为_____；一个 增（减）函数与一
个减（增）函数的差是______；
②奇函数在对称的两个区间上有__ ___的单调性；偶函数在
对称的两个区间上有_____的单调性；
③互为反函数的两个函数在各自定义域上有______的单调
性；
（5）求函数单调区间的常用方法：定义法、图象法、复合
函数法、导数法等
（6）应用：比较大小，证明不等式，解不等式。
5. 函数的奇偶性
奇偶性：定义：注意区间是否关于原点对称，比较f（x） 与
f（－x）的关系。f（x） －f（－x）＝0 f（x） ＝f（－x）
f（x）为偶函数；
f（x）+f（－x）＝0 f（x） ＝－f（－x） f（x）为奇函
数。
判别方法：定义法，图象法，复合函数法
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应用：把函数值进行转化求解。
6. 周期性：定义：若函数f（x）对定义 域内的任意x满足：
f（x+T）＝f（x），则T为函数f（x）的周期。
其他：若函数f （x）对定义域内的任意x满足：f（x+a）＝
f（x－a），则2a为函数f（x）的周期.
应用：求函数值和某个区间上的函数解析式。
二、典型例题分析
例1. 若集合A＝{a1，a2，a3}，B＝{b1，b2} 求从集合A
到集合B的映射的个数。
分析：解决这类问题，关键是要掌握映射的概念：设A、B
是两个集合，对于集合A中的任何一个元素 ，按照某种对应
法则f，若集合B中都有唯一确定的元素和它对应，这时对
应法则f叫做从集合 A到集合B的映射。这里要掌握关键的
两个词“任何”、“唯一”。对于本例，集合A＝{a1，a2，
a3}中的每一个元素的象都有b1或b2这两种情形，由乘法
原理可知，A到B的映射的个数 共有N＝222＝8个。
例2. 线段|BC|＝4，BC的中点为M，点A与B、C两点的距
离之和为6，设|AM|＝y，|AB|＝x，求y＝f（x）的函数表
达式及这函数的定义域。
解：1若A、B、C三点不共线，如图所示，由余弦定理可知，
x2＝22+y2－4ycosAMB ①
（6－x）2＝22+y2－4ycos（180－AMB） ②
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①+② x2+（6－x）2＝2y2+8 y2＝x2－6x+14
又 x2－6x+14＝（x－3）2+5恒正，
又三点A、B、C能构成三角形
1＜x＜5
2若三点A、B、C共线，由题意可知，
x+4＝6－x，x＝1 或4+6－x＝x x＝5
综上所述：
说明：第一，首先要分析三点A、B、C是否在同一条直线上，
因为由题意，A、B、C不一定能构成三角形，它们也可在同
一条直线上，所以要分两种情形来讨论。第 二，实际问题在
求解析式时要特别注意函数的定义域。
例3. 设f（x）为定义在R上的偶 函数，当x－1时，y＝f
（x）的图象是经过点（－2，0），斜率为1的射线，又在y
＝f （x）的图象中有一部分是顶点在（0，2），且过点（－1，
1）的一段抛物线，试写出函数f（x） 的表达式，并在图中
作出其图象。
解：（1）当x－1时，设f（x）＝x+b
∵射线过点（－2，0） 0＝－2+b即b＝2，f（x）＝x+2
（2）当－11时，设f（x）＝ax2+2
∵抛物线过点（－1，1），1＝a（－1）2+2，即a＝－1
f（x）＝－x2+2
（3）当x1时，f（x）＝－x+2
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综上可知：f（x）＝ 作图由读者来完成。
例4. 求下列函数的定义域
（1） （2）
解：（1）
x4或x－1且x－3，即函数的定义域为（－，－3）（－3，
－1）[4，+]
（2） ，则
0x2－3x－108，即
－3x＜－2或5＜x6即定义域为[－3，－2]（5，6）
说明：求函数的定义域，我们 常常可以从以下三个方面来考
虑：若有分母则分母不为零、若有偶次根式则被开方数大于
或等于 零、若有对数式，则真数大于零、底数大于零且不等
于1。求函数的定义域，实质上就是求由以上不等式 组成的
不等式组的解集。
变、已知函数f（x）的定义域为[－1，4]，求 的定义域。
解： ，则
又 ， 或
则 或 即为所求函数的定义域。
说明：此题实质上是求复合函数的定义域，我们把 看成是
由y＝f（u）、 两个函数复合而成的，因为－1u＜4，则 ，
从而求出x的范围，另外，对不等式进行倒数运算时，应 注
意不等式两边必须同号，取倒数后不等号的方向改变，这里
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也是学习时常常容易发生错误的地方，应加以重视。
例5. 若对于任何实数x，不等式： 恒成立，求实数a的取
值范围。
解：令f（x）＝|x－1|+2|x－2|，去绝对值把f（x）表示
成分段函数后为
5－3x x＜1
f（x）＝ 3－xx2
3x－5 x＞2
作出y＝ f（x）的图象如图，由此可知f（x）的最小值为1，
f（x）＞a对一切实数x恒成立，则a＜1。
说明：该题看上去是一个不等式的问题，若用去绝对值分类
讨论的方法来求解则比较繁锁，而如 果注意到不等式左边是
一个关于x的函数，只要利用数形结合的思想求出此函数的
最小值就很快 解决了问题，这种解题思想应引起我们的注
意。另外，对于函数f（x）＝|x－1|+2|x－2|只 要把它写成
分段函数的形式，作出函数的图象，则该函数的所有性质，
包括函数的单调区间，值 域等一切问题都可以迎刃而解了。
例6. 求函数 的值域。
解：令 ，则13－4x＝t2
该二次函数的对称轴为t＝1，又t0由二次函数的性质可知
y4，当 且仅当t＝1即x＝3时等式成立，原函数的值域为（－，
4）。
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说明：对于所有形如 的函数，求值域时我们可以用换元法
令
转化为 关于t的二次函数在区间[0，+）上的最值来处理。
这里要注意t0的范围不能少。如：已知f（x） 的值域为 ，
试求函数 的值域。该题我们只需要把f（x）看成是一个变
量，则求值域时仍可 用上述换元法，但是如果被开方数不是
关于x的一次式，而含x的平方项，则就不能用上述换元法
了。如求函数 的值域，若令 ，则x无法用t来表示。这里
我们如果注意到x的取值范围：－22， 则－11的话，我们就
可以用三角换元：令 [0，]，问题也就转化为三角函数求最
值了。同 样我们作三角换元时，要注意的限制条件，因为当
取遍0到之间的每一个值时， 恰好可以取遍－1到1 之间的
每一个值，若不限制的范围，则根号无法直接去掉，就会给
我们解题增添麻烦。
例7. 求下列函数的最值。
（1） （2）
解：（1）先求出函数的定义域：
－27，又在区间[－2，7]上函数 单调递增， 单调递增，所
以 在定义域内也单调递增。
当x＝－2时， ；当x＝7时，
（2）∵ 0 y2＝x2（1－x2）由基本不等式可知：
y2＝x2（1－x2） ，又y ， 。
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说明：对于一些比较复杂的函数，求值域或最值时，如果我
们能利用函数的单调性、奇偶性或运用基本不等式，问题往
往会很快得到解决。在运用基本不等式求最 值时，要注意
“一正二定三相等”的条件，特别是要注意等号能否成立。
例8. 设a＞0， x[－1，1]时函数y＝－x2－ax+b有最小值
－1，最大值1，求使函数取得最小值和最大值时 相应的x的
值。
解：
∵a＞0， ＜0，又定义域为[－1，1]
x＝1时 ，即－1－a+b＝－1 a－b＝0
下面分a的情形来讨论：
1当0＞ －1即0＜a2时，
当 时， 即 ，则
a2+4a－4＝0，
又a（0，2） ，则
2当 ＜－1，即a＞2时，当x＝－1时
－1+a+b＝1，a+b＝2 又a＝b a＝1 与a＞2矛盾，舍去
综上所述：x＝1时， ， 时 。
例9. 已知函数y＝f（x）＝ （a，b，cR，a0，b0）是奇函
数，当x0时，f（x）有最小值2，其中bN且f（1）
（1）试求函数f（x）的解析式；
（2）问函数f（x）的图象上是否存在关于点（1，0）对称
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的两点，若存在，求出点的坐标；若不存在，说明理由
解：（1）∵f（x）是奇函数，
f（－x）＝－f（x），即
c＝0，∵a0，b0，x0，f（x）＝ 2 ，
当且仅当x＝ 时等号成立，于是2 ＝2，a＝b2，
由f（1）＜ 得 ＜ 即 ＜ ，2b2－5b+2＜0，解得 ＜b＜2，
又bN，b＝1，a＝1，f（x）＝x+
（2）设存在一点（x0，y0）在y ＝f（x）的图象上，并且关
于（1，0）的对称点（2－x0，－y0）也在y＝f（x）的图象上，则
消去y0得x02－2x0－1＝0，x0＝1
y＝f（x）的图象上存在两点（1+ ，2 ），（1－ ，－2 ）关
于（1，0）对称
例10. 已知奇函数f（x）的定义域为R，且f（x）在［0，
+）上是增函数，是否存在 实数m，使f（cos2－3）+f（4m
－2mcos）f（0）对所有［0， ］都成立？若存在，求出符
合条件的所有实数m的范围，若不存在，说明理由
解：∵f（x）是R上的奇函数，且在［0，+）上是增函数，
f（x）是R上的增函数 于是不等式可等价地转化为f（cos2
－3）f（2mcos－4m），
即cos2－32mcos－4m，即cos2－mcos+2m－2
设t＝cos，则问题等价地转化为函数
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g（t）?＝t2－mt+2m－2＝（t－ ）2－ +2m－2在［0，1］
上的值恒为正，又转化为函数g（t）在［0，1］上的最小值
为正
当 0，即m0时，g（0）＝2m－21与m0不符；
当01时，即02时，g（m）＝－ +2m－20
4－2 4+2 ，?4－2 2
当 1，即m2时，g（1）＝m－11 m2
综上，符合题目要求的m的值存在，其取值范围是m4－2
另法（仅限当m能够解出的情况）cos2－mcos+2m－20对于
［0， ］恒成立，
等价于m（2－cos2）（2－cos） 对于［0， ］恒成立
∵当［0， ］时，（2－cos2）（2－cos） 4－2 ，
m4－2
例11. 设a为实数，记函数f（x）＝a 的最大值为g（a）。
（1）设t＝ ，求t的取值范围并把f（x）表示为t的函数
m（t）；
（2）求g（a）；
（3）求满足g（a）＝g（ ）的所有实数a.
解：（1）∵t＝
要使t有意义，必须有1+x0且1－x0，即－11.
∵t2＝2+2 [2，4]，t ……①
t的取值范围是[ ，2]由①得 ＝ x2－1
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m（t）＝a（ t2－１）＋t＝ at2+t－a， t[ ，2]
（2）由题意知g（a）即为函数m（t）＝ at2+t－a， t[ ，
2]的最大值.
注意到直线t＝－ 是抛物线m（t）＝ at2+t－a的对称轴，
分下列情况讨论.
当a0时，函数y＝m（t）， t[ ，2]的图像是开口向上的抛
物线的一段，由t＝－ 0知m（t）在[ ，2]上单调递增，
g（a）＝m（2）＝a+2.
当a＝0时，m（t）＝t， t[ ，2]， g（a）＝2.
当a0时，函数y＝m（t）， t[ ，2]的图像是开口向下的抛
物线的一段，
若有t＝－ [0， ]，即a－ ，则g（a）＝m（ ）＝ .
若有t＝－ （ ，2），即a ，则g（a）＝m（－ ）＝－a－ .
若有t＝－ [0， ]，即a ，则g（a）＝m（2）＝a+2.
综上有g（a）＝
（3）当a－ 时，g（a）＝a+2 ，
当 时，－a ， ，所以 ，
g（a）＝ 2 ＝ .因此当a－ 时，g（a） .
当a0时， 0，由g（a）＝g（ ）知a+2＝ +2解得a＝1.
当a0时， ＝1，因此a－1或 －1，从而g（a）＝ 或g（ ）
＝ .
要使g（a）＝g（ ），必须有a－ 或 － ，即－ －
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此时g（a）＝ ＝g（ ）.
综上知，满足g（a）＝g（ ）的所有实数a为：－ － 或a
＝1.
【模拟试题】
（一）选择题
1. 设f（x）是（－，+）上的奇函数，f（x+2）＝－f（x），
当01时，f（x）＝x，则f（7 5）等于（ ）
A. 0.5 B. －0.5 C. 1.5 D. －1.5
2. 已 知定义域为（－1，1）的奇函数y＝f（x）又是减函数，
且f（a－3）+f（9－a2）0，?则 a的取值范围是（ ）
A. （2 ，3） B. （3， ） C. （2 ，4） D. （－2，3）
3. 若函数f（x）＝ （x ）在定义域内恒有f［f（x）］＝x，
则m等于（ ）
A. －3 B. C. － D. 3
4. 设函数y＝f（x）的图象关于直线x＝1对称，在x1时，
f（x）＝（x+1） 2－1，则x1时f（x）等于（ ）
A. f（x）＝（x+3）2－1 B . f（x）＝（x－3）2－1
C. f（x）＝（x－3）2+1 D. f（x）＝（x－1）2－1
5. 函数 的值域是 （ ）
A. （－，1） B. [1，+] C. （0，1） D. [0，1]
6. 的值域是 （ ）
A. y－2 B. y－2 C. yR D. y0
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（二）填空题
7. 若f（x）为奇函数，且在（0，+）内是增函数，又f（－
3）＝0，则xf（x）0 的解集为_________。
8. 如果函数f（x）在R上为奇函数，在（－1，0）上是增函数，且f（x+2）＝－f（x），试比较f（ ），f（ ），f（1）
的大小关系_________。
（三）解答题
9. （1）已知f（x）是一次函数，且f[f（x）]＝4x－1，
求f（x）的解析式；
（2）已知 ，求f（x）的解析式；
10. 若函数 的定义域为R，试求实数k的取值范围。
11. 求下列函数的值域
（1） （2）
12. 定义在（－，4）上的减函数f（x）满足f（m－sinx）
f（ － +cos2x）对任意xR都成立，求实数m的取值范围 。
13. 已知函数y＝f（x）＝ （a，b，cR，a0，b0）是奇函数，
当x0时，f（x）有最小值2，其中bN且f（1）
（1）试求函数f（x）的解析式；
（2）问函数f（x）图象上是否存在关于点（1，0） 对称的
两点，若存在，求出点的坐标；若不存在，说明理由 。
14. 已知函数y＝f（x ）是定义在R上的周期函数，周期T
＝5，函数y＝f（x）（－11）是奇函数，又知y＝f（x）在
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［0，1］上是一次函数，在［1，4］上是二次函数，且在x
＝2时，函数取得最小值，最小值为－5 。
（1）证明 f（1）+f（4）＝0；
（2）试求y＝f（x），x［1，4］的解析式；
（3）试求y＝f（x）在［4，9］上的解析式。
【试题答案】
1. B 2. A 3. D 4. B 5. C 6. A
7. （－3，0）（0，3）
8. f（ ）＜f（ ）＜f（1）
9. （1） 或f（x）＝－2x+1
（2）
10. 0k＜
11. 解：（1）（－，lg5） （2）[ ， ]
对xR恒成立
m［ ，3］{ }
13. 解：（1）∵f（x）是奇函数，
f（－x）＝－f（x），即
c＝0，∵a0，b0，x0，f（x）＝ 2 ，
当且仅当x＝ 时等号成立，于是2 ＝2，a＝b2，
由f（1）＜ 得 ＜ 即 ＜ ，2b2－5b+2＜0，解得 ＜b＜2，
又bN，b＝1，a＝1，f（x）＝x+ 。
（2）设存在一点（x0，y0）在y＝f（x）的图象上，并且关
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于（1，0）的对称点（2－x0，－y0）也在y＝f（x）图象上，
则
消去y0得x02－2x0－1＝0，x0＝1 。
y＝f（x）图象上存在两点（1+ ，2 ），（1－ ，－2 ）关于
（1，0）对。
14. （1）证明：∵y＝f（x）是以5为周期的周期函数，
f（4）＝f（4－5）＝f（－1）， < br>又y＝f（x）（－11）是奇函数，f（1）＝－f（－1）＝－f
（4），f（1）+f（4 ）＝0
（2）解：当x［1，4］时，由题意，可设
f（x）＝a（x－2）2－5（a0），由f（1）+f（4）＝0
得a（1－2）2－5+a（4－2）2－5＝0，
解得a＝2，f（x）＝2（x－2）2－5（14）
（3）解：∵y＝f（x）（－11）是奇函数，
f（0）＝－f（－0），f（0）＝0，
又y＝f（x） （01）是一次函数，
可设f（x）＝kx（01），
∵f（1）＝2（1－2）2－5＝－3， f（1）＝k1＝k，k＝－3
当01时，f（x）?＝－3x，
当－1x＜0时，f（x）＝－3x，
当46时，－1x－51，f（x）＝f（x－5）＝－3（x－5）＝
－3x+15，?
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当6＜x9时，

1＜x－54，f（x）＝f（x－5）＝2［（x－5）－2］2－5＝2
（x－7）2－5

f（x）＝
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