高中数学竞赛不等式 书籍-高中数学均值不等式教案设计
完美格式整理版
第一篇、复合函数问题
一、复合函数定义:
设y=f(u)的定义域为A,u=g(x)的值域为B,若A
?
B,则y关于x函数的y=
f
[g(x)]叫做函数f与g的复合函数,u叫中间量.
二、复合函数定义域问题:
(一)例题剖析:
(1)、已知
f(x)
的定义域,求
f
?
g(x)
?
的定义域
f(x)
的定义域为D,即
x?D
,所以
f
的作用范围为D,又f对
g(x)
作用,作用范思路:设函
数
围不变,所以
g(x)?D
,解得
x?E
,E为
f
例1. 设函数
?
g(x)
?
的定义域。
,则函数
f(lnx)
的定义域为_____________。
f(u)
的定义域为(0,1)
的作用范围为(0,1) 解析:函数
f(u
)
的定义域为(0,1)即
u?(0,1)
,所以
f
又f对lnx作
用,作用范围不变,所以
0?lnx
解得
x
?1
?(1,e)
,故函数
f(lnx)
的定义域为(1,e)
例2.
若函数
解析:由
f(x)?
1
,则函数
f
?
f(x
)
?
的定义域为______________。
x?1
f(x)?
1
,知
x??1
即f的作用范围为
?
x?R|x??1
?
,又f对f(x)作用所以
x?1
?
x??1
f(x)?R且f(x
)??1
,即
f
?
f(x)
?
中x应满足
?
?
x?R|x??1且x??2
?
f(x)??1
?
(
2)、已知
思路:设
f
?
g(x)
?
的定义域,求
f(x)
的定义域
f
?
g(x)
?
的定义域为D,即x?D
,由此得
g(x)?E
,所以f的作用范围为E,又f对
x作用,
作用范围不变,所以
x
例3.
已知
解析:
即函数
?E,E
为
f(x)
的定义域。
f(3?2x)
的定义域为
x?
?
?1,2
?
,则函数<
br>f(x)
的定义域为_________。
f(3?2x)
的定义域为
?
?1,2
?
,即
x?
?
?1,2
?
,
由此得
3?2x?
?
?1,5
?
f(x)
的定义域为
?
?1,5
?
,则函数
2
例4. 已知
f(x
2
?4)?lg
x
2
f(x)
的定义域为______________。
x?8
解
析:先求f的作用范围,由
x
2
x
2
f(x?4)?lg
2
?0
f(x)
的定义域为,知
2
x?8
x?8
2<
br> 学习好帮手
完美格式整理版
(4,??)
(3)、已知
f
?
g(x)
?的定义域,求
f
?
h(x)
?
的定义域
的作用范围为
E,又f对
h(x)
思路:设
f
?
g(x)
?
的定
义域为D,即
x?D
,由此得
g(x)?E
,
f
作用,作用
范围不变,所以
h(x)?E
,解得
x?F
,F为
f
?h(x)
?
的定义域。
例5. 若函数
f(2
x
)<
br>的定义域为
?1,1
??
,则
f(log
2
x)的定义域为____________。
?
1
?
?
?
,2
?
?
2
?
解析:
f(2
x
)
的定义域为
?1,1
??
,即
x?
?
?1,1
?
,由此得
2
x
f
的作用范围为
?
1
??
1
?
,2,2
又f对
log
2
x
作用,所以
log
2<
br>x?
,解得
x?
??
??
?
2
?
?
2
?
?
2,4
?
即
f(log
2
x)
的定义域为
?
2,4
?
(二)同步练习:
2
f(x)
的定义域。答案:
[?1,1]
f(x)[0,1]
1、 已知函数的定义域为,求函数
2、 已知函数
f(
3?2x)
的定义域为
[?3,3]
,求
f(x)
的定义域。答案:
[?3,9]
13
(?,0)?(1,)
2
3、 已知
函数
y?f(x?2)
的定义域为
(?1,0)
,求
f(|2x?1
|)
的定义域。答案:
2
三、复合函数单调性问题
(1)引理证明
已知函数
y?f(g(x))
.若
u?g(x)
在区间
(a,b<
br> )上是减函数,其值域为(c,d),又函数
y?f(u)
在区间(c,d)上是减函
数,那么,原复合函数
y?f(g(x))
在区间
(a,b
)上是增函数.
证明:在区间
(a,b
)内任取两个数
x
1
,x
2
,使
a
因为
u
即
u
1
?x
1?x
2
?b
?g(x)
在区间
(a,b
)上
是减函数,所以
g(x
1
)?g(x
2
)
,记
u<
br>1
?g(x
1
)
,
u
2
?g(x
2
)
?u
2,
且u
1
,u
2
?(c,d)
因为函数
故函数
y?f(u)
在区间(c,d)上是减函数,所以
f(u
1
)?f(u
2
)
,即
f(g(x
1
))?f(g(x
2
))
,
y?f(g(x))
在区间
(a,b
)上是增函数.
(2).复合函数单调性的判断
复合函数的单调性是由两个函数共同决定。为了记忆方便,我们把它们总结成一个图表:
学习好帮手
完美格式整理版
y?f(u)
u?g(x)
y?f(g(x))
增 ↗
增 ↗ 减 ↘
减 ↘ 增 ↗
减 ↘
增 ↗ 减 ↘ 减 ↘ 增 ↗
以上规律还可总结为:“同向得增,异向得减”或“同增异减”.
(3)、复合函数
y?f(g(x))
的单调性判断步骤:
y?f(u)
与
u?g(x)
。 ⅰ 确定函数的定义域; ⅱ
将复合函数分解成两个简单函数:
ⅲ 分别确定分解成的两个函数的单调性;
ⅳ 若
两个函数在对应的区间上的单调性相同(即都是增函数,或都是减函数),则复合后的函数
y?f(g(
x))
为增函数;
函数),则复合后的函数
(4)例题演练
例1、
求函数
若两个函数在对应的区间上的单调性相异(即一个是增函数,而另一个是减
y?f(g
(x))
为减函数。
y?log
1
(x
2
?2x?3)<
br>的单调区间,并用单调定义给予证明
2
解:定义域
x
2
?
2x?3?0?x?3或x??1
2
。单调减区间是
2
(3,??)
设
x
1
,x
2
?(3,??)且x
1
?x
2
则
y
1
?log
1
(x
1
?2x<
br>1
?3)
y
2
?log
1
(x2
?2x
2
?3)
2
2
(x
1?2x
1
?3)?
(x
2
?2x
2
?3)2
2
2
=
(x
2
?x
1
)(x
2
?x
1
?2)
∵
x
2
?x
1
?3
∴
x
2
?x
1
?0
x2
?x
1
?2?0
∴
(x
1
?2x
1
?3)
>
(x
2
2
?2x
2
?3)
又底数
0?
∴
1
?1
2
y
2
?y
1
?0
即
y<
br>2
?y
1
∴
y
在
(3,??)
上是减函数同
理可证:
y
在
(??,?1)
上是增函数
[例]2、讨论函数f(x)?log
a
(3x
2
?2x?1)
的单调性.
[解]由
3x
2
?2x?1?0
得函数的定义域为
{x|
则当
a?1
时,若
x?1
,∵
u
若
x
当<
br>1
x?1,或x??}.
3
?3x
2
?2x?1<
br>为增函数,∴
f(x)?log
a
(3x
2
?2x?1)为增函数.
??
1
,∵
u?3x
2
?2x?1
为减函数.∴
f(x)?log
a
(3x
2
?2x?1)
为减函数。
3
,则
2
f(x)?log)
a
(3x?2x
?1
0?a?1
时,若
x?1
为减函数,若
x??
1
3
,则
2
f(x)?log)
为增函数.
a
(3x?2x?1
(5)同步练习:
学习好帮手
完美格式整理版
1.函数
y
=
log
1
(
x
-3
x
+2)的单调递减区间是( )
2
2
A.(-∞,1)
B.(2,+∞)C.(-∞,
2找出下列函数的单调区间.
(1)
33
)D.(,+∞)答案:B
22
.
y?a
?x
2
?3x?2
(a?1)
;(2)
y?2
?x
2
?2x?3
答案:(1)在
(??,
33
]
上是增函数,在
[,??)
上是减函数。
22
(2)单调增区间是
[?1,1]
,减区间是
[1,3]
。
3、讨论
y?loga
(a
x
?1),(a?0,且a?0)
的单调性。
答案:
a
变式练习
?1,
时
(0,??)
为增函
数,
1?a?0
时,
(??,0)
为增函数。
一、选择题
1.函数
f
(
x
)=
log
1
(x-
1)
的定义域是(
2
)
A.(1,+∞) B.(2,+∞)
C.(-∞,2) D.
(1,2]
解析:要保证真数大于0,还要保证偶次根式下的式子大于等于0,
?
x-1>
0
?
所以
?
log(x-1)
?
0
解得1<
x
≤2.
1
?
?
2
2
答案:D
2.函数
y
=
log
1
(
x
-3
x
+2)的单调递减区间是( )
2
A.(-∞,1) B.(2,+∞)
C.(-∞,
3
)
2
D.(
3
,+∞)
2
2
2
解析:先求函数定义域为(-
o
,1)∪(2,
+∞),令
t
(
x
)=
x
+3
x
+2,函
数
t
(
x
)在(-∞,1)
上单调递减,在(2,+∞)上单调递增
,根据复合函数同增异减的原则,函数
y
=
log
1
(
x<
br>-3
x
+2)在
2
(2,+∞)上单调递减.答案:B
3.若2
lg
(
x
-2
y
)=
lg
x+
lg
y
,则
A.4
B.1或
y
x
的值为( )
1
C.1或4
4
D.
1
4
2
错解:由2
lg(
x
-2
y
)=
lg
x
+
lg
y
,得(
x
-2
y
)=
xy
,解得
x<
br>=4
y
或
x
=
y
,则有
y
x
=
1
x
或
4
y
=
1.答案:选B正解:上述解法
忽略了真数大于0这个条件,即
x
-2
y
>0,所以
x
>2
y
.所以
x
=
y
舍掉.只
有
x
=
4
y
.答案:D
og
4.若定义在区间(-1,0)内的函数
f
(
x
)=
l
满足
2a
(
x
+1
)
f
(
x
)>0,则
a
的取值范围为( )
学习好帮手
完美格式整理版
A.(0,
1
)
2
B.(0,
1
)
2
C.(
1
,+∞)
2
D.(0,+∞)
解析:因为
x
∈(-1,0),所以x
+1∈(0,1).当
f
(
x
)>0时,根据图象只有0<2
a
<l,解得0
<
a
<
1
(根据本节思维过程中第四条提到的性质).答案:A
2
2
5.函数
y
=
lg
(-1)的图象关于(
)
1-x
B.
x
轴对称 C.原点对称
D.直线
y
=
x
对称 A.
y
轴对称
解析:
y
=
lg
(
为奇函数.答案:C
二、填空题
21+x1+x1+x
-1)=
lg
,所以为奇函数.形如
y
=
lg
或
y
=
lg
的函数都
1-x1-x1-x
1-x
已知
y
=
log
a
(2-
ax
)在[0,1]上是
x
的减函数,则
a
的取值范围是__________.
解析:
a
>0且
a
≠1
?
2-
ax<
br>>0
?
a
<
?
(
x
)=2-<
br>ax
是减函数,要使
y
=
log
a
(2-
a
x
)是减函数,则
a
>1,又
2
(0<
x
<1)<
br>?
a
<2,所以
a
∈(1,2).
答案:
a
∈(1,2)
3
1
x
7.函数
f
(
x
)的图象与
g
(
x
)=()的图象关于直线
y
=
x
对称,则
f
(2
x
-
x
2
)的单调递减区
3
间为______.
解析:因为
f
(
x
)与
g
(
x
)互为反函数,所以
f
(
x
)=
log
1
x
3
则
f
(2
x
-
x
)=
log
1
(2
x
-
x
),令
?
(
x
)=2
x
-
x
>0,解得0<
x
<2.
222
3
]在(0,1)上单调递减;
?
(
x
)=2
x
-
x
在(0,1)上单调递增,则
f
[
?
(
x
)
]在[1,2)上单调递增.
?
(
x
)=2
x
-
x
在(1,2)上单调递减,则
f
[
?
(
x<
br>)
2
2
2
所以
f
(2
x
-
x
)的单调递减区间为(0,1).
答案:(0,1)
8.已知定义域为R的偶函数
f
(
x
)在[
0,+∞]上是增函数,且
f
(
则不等式
f
(l
og
4
x
)的解集是______.
1
)=0,
2
11
)=
f
()=0.又
f
(
x
)在[0,+∞]上是增函数,
22
11
所以
f
(
x
)在(-∞,0)上是减函数.所以
f
(l
ogx
)>0
?
l
ogx
>或l
og
4
x
<-.
22
11
解得
x
>2或0<
x
<.
答案:
x
>2或0<
x
<
22
解析:因为
f
(
x
)是偶函数,所以
f
(-
44
三、解答题
10.设函数
f
(
x
)=
23-2x
+
lg
,
3x+53+2x
-1-1
(1)求函数
f
(
x
)的定义域;(2)判断函数
f
(
x
)的单调性,并给
出证明;
(3)已知函数
f
(
x
)的反函数
f
(
x
),问函数
y
=
f
(
x
)的图象与
x
轴有交点吗?若有,求出交点
坐标;若无交点,说明理由.
学习好帮手
完美格式整理版
解:(1)由3
x
+5≠0且
(2)令
?
(
x
)=3
x
+5,随着
x
增
大,函数值减小,所以在定义域内是减函数;
3-2x53333
>0,解得<
br>x
≠-且-<
x
<.取交集得-<
x
<.
3+2x
32222
3-2x6
=-1+随着
x
增大,函数值减小,所以在定义域内是
减函数.
3+2x3+2x
3-2x2
又
y
=lg
x
在定义域内是增函数,根据复合单调性可知,
y
=
lg
是减函数,所
以
f
(
x
)=
3+2x3x+5
3-2x
+
lg
是减函数.
3+2x
(3)因为直接求
f
(
x
)的反函数非常复杂且不易求出,于是利用函数与其反函数之间定义域与值域
的关系求解.
设函数
f
(
x
)的反函数
f
(
x)与工轴的交点为(
x
0
,0).根据函数与反函数之间定义域与值域的关
系可知,
f
(
x
)与
y
轴的交点是(0,
x0
),将(0,
x
0
)代入
f
(
x
)
,解得
x
0
=
图象与
x
轴有交点,交点为(
一.指
数函数与对数函数
.同底的指数函数
(二)主要方法:
1.解决与对数函数有关的问题,要特别重视定义域;
2.指数函数、对数函数的单调性决定于底数大于1还是小于1,要注意对底数的讨论;
3.
比较几个数的大小的常用方法有:①以
0
和
1
为桥梁;②利用函数的单调性;
③作差.
(三)例题分析:
例1.(1)若
a
(2)若
2
(3)设
x
(
2
-1
2
.所以函数
y
=
f
5
-1
(
x
)的
2
,0)。
5
y?a
x
与对数函数
y?log
a
x
互为反函数;
?b?a?1
,则
log<
br>b
b
,
log
b
a
,
log
ab
从小到大依次为 ;
a
x
?3
y
?5
z
,且
x
,
y
,
z
都是正数,则<
br>2x
,
3y
,
5z
从小到大依次为 ;
,则
a
与
b
的大小关系是 ( )
?0
,且
a
x
?b
x
?1
(
a?0
,
b?0
)
A
)
b?a?1
(
B
)
a?b?1
(
C
)
1?b?a
(
D
)
1?a?b
bb
2
?
log
b
a
?1?
log
a
b
. 解:(1)由
a?b?a?1
得
?a
,故
log
b
aa
(2)令
2
x
?3
y
?5
z
?t
,则
t?1
,
x?
lgtlgtlgt
,
y?
,
z?
,
lg2lg3lg5
∴
2x?3y?
2lgt3lgtlgt?(lg9?lg8)
???0
,∴<
br>2x?3y
;
lg2lg3lg2?lg3
同理可得:
2x
?5z?0
,∴
2x?5z
,∴
3y?2x?5z
.(3)取
x?1
,知选(
B
).
学习好帮手