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抽象函数的若干问题及解法

2018-01-24王梓蘅

读写算·教研版 2017年5期
关键词:解法问题

王梓蘅

摘 要:函数在高中数学中的地位是非常重要的,其中抽象函数,由于它的抽象性、隐蔽性和复杂性,抽象函数问题成为高中函数内容中的重难点。本文在论述了抽象函数含义的基础上,通过具体的实例分析了抽象函数的若干问题及其解法,以期加深对抽象函数的理解,提高对抽象函数问题解题的能力。

关键词:抽象函数;问题;解法

中图分类号:G632 文献标识码:B 文章编号:1002-7661(2017)05-172-02

一、抽象函数

抽象函数指的是只给出函数的性质而未给出具体函数解析式的函数。它的一般形式为y=f(x),或者还附有定义域、值域等,比如y=f(x),(x>0,y>0)。具体来看,主要有以下几种形式:

二、抽象函数的若干问题及解法

由于抽象函数表现形式是抽象的,所以它是函数学习中的难点之一。抽象函数抽象性强,灵活性大,解答这类问题就需要先对题设条件进行分析、观察和联想,寻找出具体的函数模型,再抓住函数中的某些性质,通过部分性质或者是图像性质,之后利用常规的数学方法,比如数形结合法等就能解题。

1、求抽象函数的定义域

例1:已知函数f(x)的定义域[-2,2],求函数g(x)=f(-x)·f(x2)的定义域。

函数的定义域指的是自变量的取值范围。通过题设条件,我们要知道f(x)、f(-x)和f(x2)中的式子地位是等同的,即x、-x、x2都在[-2,2]内。又因为g(x)是f(x)复合而成的,所以只要求出各个函数的定义域,然后再求交集就可以。

因为函数f(x)的定义域[-2,2],所以-2≤x≤2,同时-2≤x2≤2,根据范围求出- ≤x≤ ,因此g(x)=f(-x)·f(x2)的定义域是[- , ]。

2、求抽象函数的值域

例2:已知函数y=f(x+1)的值域是[-1,1],求函数y=f(3x+2)的值域。

函数的三个要素分别是定义域、值域和对应法则。当函数的定义域和对应法则完全相同时,值域也是一样的。因为函数y=f(x+1)与函数y=f(3x+2)的定义域和对应法则是相同的,所以两者的值域也是相同的。因此,函数y=f(3x+2)的值域是[-1,1]。

例3:已知函数f(x)对任意实数x、y都有f(x+y)=f(x)+f(y),且当x>0时,f(x)>0,f(-1)=-2,求f(x)在[-2,1]上的值域。

由题设条件,我们可以知道f(x)是y=ax,(a≠0)的抽象函数,求它的值域关键在于研究其单调性。设x10。当x>0时,f(x)>0,所以f(x2-x1)>0。又因为f(x2)=f[(x2-x1)+x1]=f(x2-x1)+f(x1),所以f(x2)-f(x1)=f(x2-x1)>0,也就是f(x2)>f(x1),那么f(x)是增函数。我们令y=-x,则f(0)=f(x)+f(-x),再令x=y=0,则f(0)=2f(0),所以f(0)=0,f(x)=f(-x),也就是说f(x)是奇函数,所以f(-1)=-f(1)=2,又有f(-2)=2f(-1)=-4,f(x)在[-2,1]上的值域是[-4,2]。

3、求抽象函数的周期性

对于函数y=f(x),若存在非零实数T,使得定义域内的任意x值,f(x)=f(x+T)都成立,那么f(x)是周期函数,T是f(x)的周期。常见类型主要有四种:一是函数关于两个点都成中心对称;二是函数关于两条直线都成轴对称;三是函数不仅关于一点中心对称,而且关于不过中心的直线也成轴对称;四是函数递推式。

例4:定義在实数集上的函数f(x)满足a> f(x+y)+f(x-y)=2f(x)f(y)(x、y R)。若存在实数b>0,使f( )=0。求证f(x)是周期函数。

根据题设条件,我们可以判断出这个类型属于第四类,求得函数的递推式就可以完成证明。因我们要的递推式是f(x)与f(x+c)的关系式,所以等式右边应该有f( )。又因为f( )=0,令x+ 代替x, 代替y就可以使右边为0,即f[(x+ +) ]+f[(x+ )- ]=f(x+b)+f(x)=0,那么f(x+b)=-f(x),所以f(x+2b)=-f(x+b)=f(x),因此f(x)是周期函数。

4、求抽象函数的解析式

例5:若函数f(x)、g(x)的定义域是R,f(x)是奇函数,g(x)是偶函数,而且满足f(x)+g(x)= ,求函数f(x)的解析式。

根据已知等式,令-x代替x,得到f(-x)+g(-x)= 。再根据函数的奇偶性,我们可以得到-f(x)+g(x)= ,又f(x)+g(x)= ,f(x)+g(x)-[-f(x)+g(x)]=2f(x)= - = ,所以f(x)= 。

这个例子的解法属于构造法。当一个等式中同时出现f(x)与f(-x)、f(x)与f( )等形式时,我们就可以用构造法来进行解析式的求解。当然,求抽象函数的解析式的方法有很多,常见的有换元法、待定系数法和特殊值法等。只要我们认真观察已给的条件,并做出分析,灵活运用这些方法就能求出抽象函数的解析式。

5、求抽象函数的值

例6:已知函数f(x)是定义在R上的偶函数,它的图像关于直线x=1对称,对任意的x1、x2 [0, ]都有f(x1+x2)=f(x1)·f(x2),且f(1)=m>0,求f( )和f( )。

根据已知条件f(1)=f( + )=f( )·f( )=f( )2=m,所以f( )= 。又f( )=f( + )=f( )2= ,所以f( )= 。

三、总结

抽象函数是只给出一些函数符号和满足条件的函数,而没有具体解析式的函数。所以,抽象函数具有一定的抽象性。认识抽象函数的若干问题和解法,对抽象函数的内容进行细致地分析与比较,能够帮助我们提高抽象函数的解答效率,加深我们对抽象函数的理解。

参考文献

[1] 林少安,对抽象函数周期性的研究[J],理科考试研究:高中版2004(9):18-20

[2] 武增明,如何求抽象函数的函数值[J],数理天地:高中版2016(3):30-31

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