函数值域经典例题1

函数的值域:

函数的定义域是使函数有意义的自变量x 的取值集合,而值域是函数值y 的集合. 函数的值域是由其对应法则和定义域共同决定的。其类型依解析式的特点分可分三类:(1)求常见函数值域;(2)求由常见函数复合而成的函数的值域;(3)求由常见函数作某些“运算”而得函数的值域。

①直接法:利用常见函数的值域来求;

(1)一次函数y =kx +b(k≠0) 的定义域为 R ;值域为 R . (2)反比例函数y =

k x

(k ≠0) 的定义域为≠0},值域为{y |y ≠0};

(3)二次函数f (x ) =ax 2+bx +c (a ≠0) 的定义域为R ,

当a >0时,值域为{y |y ≥

4ac -b 4a

2

};

2

当a

4a

②配方法:转化为二次函数,利用二次函数的特征来求值;常转化为型如:

f (x ) =ax

2

+bx +c , x ∈(m , n ) 的形式;

d bx +c

③分式转化法(或改为“分离常数法”):爸原式化成y =a +的形式;

④换元法:通过变量代换转化为能求值域的函数,化归思想;

⑤判别式法:将函数视为关于自变量的二次方程,利用判别式求函数值的范围,常用于一些“分式”函数、“无理”函数等,使用此法要特别注意自变量的取值范围;

⑥数形结合:根据函数的几何图形,利用数型结合的方法来求值域; ⑦单调性法:函数为单调函数,可根据函数的单调性求值域; ⑧逆求法(反求法):通过反解,用y 来表示x ,再由x 的取值范围,通过解不等式,得出y 的取值范围;常用来解,型如:y =

ax +b

cx +d

k

9基本不等式法:转化成型如:y =x + ○ (k >0) ,利用平均值不等式公式来求值域;

x

, x ∈(m , n ) ;

10三角有界法:转化为只含正弦、余弦的函数,运用三角函数有界性来求值域. ○

【例】求下列函数的值域:

(1)y =3x -x +2; (2)y =

2

3x +1x -2

2

; (3

)y =x +

(4)y =|x -1|+|x +4|; (5)y =

2x -x +2x +x +1

22

; (6

)y = ;

(7

)y =x + (8)y =

2x -x +12x -1

(x >

12

) ; (9)y =

1-sin x 2-cos x

解:(1)(配方法) y =3x 2-x +2=3(x -[2312, +∞) 16

) +

2

2312

2312

, ∴y =3x 2-x +2的值域为

改题:求函数y =3x 2-x +2,x ∈[1,3]的值域

解:(利用函数的单调性)函数y =3x 2-x +2在x ∈[1,3]上单调增, ∴当x =1时,原函数有最小值为4;当x =3时,原函数有最大值为26∴函数y =3x 2-x +2,x ∈[1,3]的值域为[4,26]

(2)(法一)分离变量法:y ∵

7x -2

≠0

=

3x +1x -2

=

3(x -2) +7

x -2

=3+

7x -2

,∴3+

7x -2

=

≠3

, ∴函数y =的反函数为y

=

3x +1x -2

x -3

的值域为{y ∈R |y ≠3}

(法二)反函数法:y ∴原函数y =

3x +1x -2

3x +1x -2

2x +1

,其定义域为{x ∈R |x ≠3},

的值域为{y ∈R |y ≠3}

(3)换元法(代数换元法)

:设t =

≥0,则x =1-t 2,

∴原函数可化为y =1-t 2+4t =-(t -2) 2+5(t ≥0) ,∴y ≤5, ∴原函数值域为(-∞, 5]

说明:总

结y =a x +y =ax +b +

2

型d 值域,变形

:y =ax +b +

2

⎧-2x -3⎪

y =|x -1|+|x +4|=⎨5

⎪2x +3⎩

(x ≤-4) (-4

(4)数形结合法:,

∴y ≥5, ∴函数值域为[5,+∞) (5)判别式法:∵x +x +1>0恒成立,∴函数的定义域为R 2

由y =

2x -x +2x +x +1

2

2

得:(y -2) x +(y +1) x +y -2=0 ①

2

①当y -2=0即y =2时,①即3x +0=0,∴x =0∈R

②当y -2≠0即y ≠2时,∵x ∈R 时方程(y -2) x +(y +1) x +y -2=0恒有实根, ∴ =(y +1) -4⨯(y -2) ≥0,∴1≤y ≤5且y ≠2, ∴原函数的值域为[1,5]

2

2

2

(6)求复合函数的值域: 设μ=-x 2-6x -5(μ≥0),则原函数可化为y

=又∵μ=-x 2-6x -5=-(x +3) 2+4≤4, ∴0≤

μ≤4[0,2],

∴y =

[0,2]

(7)三角换元法: ∵1-x 2≥0⇒-1≤x ≤1,∴设x =cos α, α∈[0,π],

则y =cos α+sin α=

π

4

2

α+

π

4

) , ∵α∈[0,π],∴α+

π4

∈[

π5π4, 4

],

∴sin(α+) ∈[-,

∴α+

π

4

) ∈[-,

∴原函数的值域为[-1

(8)不等式法:y

=

2x -x +12x -1

2

=

x (2x -1) +12x -1

=x +

12x -1

=x -

12

+

x -

12

+

12

112

≥∵x >

12

,∴x -

12

1

>

0,∴x -

12

+

2x -

当且仅当x -

12

=

2x -

12

时,即x =

1+2

∴y ≥12

∴原函数的值域为12

, +∞)

(9)(法一)方程法:原函数可化为:sin x -y cos x =1-2y ,

∴x -ϕ) =1-2y (其

中cos ϕ=

sin ϕ=

),

∴sin(x -ϕ) =

[-1,1],

4

4

, ∴原函数的值域为[0,]

33

∴|1-2y |≤3y -4y ≤0,∴0≤y ≤【练习1】:

2

2

(1)求函数y =-x -2x +3(-5≤x ≤-2) 的值域. ; (2)求函数y =

5x -14x +2

2

的值域. ;

(3)求函数y =

2x -2x +3x -x +1

2

2

的值域. ; (4)求函数y =

2x -2x +3x -x +1

2

值域.

[答案](1)配方法:[-12,3];(2)分离常量法:⎨y y ∈R , 且y ≠

⎩⎧

5⎫

⎬; 4⎭

(3)判别式法: 2,

10⎤⎡15⎫

;(4)换元法:, +∞⎪。 ⎢83⎥⎦⎣⎭

【练习2】:

(1)求函数y =-x -4x +6在[1, 5)上的值域. ;(2)求函数y =

2

x -4x +32x -x -1

2

2

的值域和

y =

x -x x -x +1

2

2

值域. ;

x +2x +3x +6

2

(3)求函数y =

y =x +

的值域. ; (4)求函数y =6x +1+23x -1的值域和

2x +1值域.

[答案](1)配方法:[2, 11); (2)分离常量法:⎨y y ∈R , 且y ≠

⎧12

, 且y ≠-

2⎫

⎬;3⎭

⎡1⎫

; ⎢-3, 1⎪

⎣⎭

(3)判别式法:⎢-

11⎤⎡1⎫

, ⎥; (4)换元法:[3, +∞);⎢-, +∞⎪。 53⎦⎣2⎭

函数的值域:

函数的定义域是使函数有意义的自变量x 的取值集合,而值域是函数值y 的集合. 函数的值域是由其对应法则和定义域共同决定的。其类型依解析式的特点分可分三类:(1)求常见函数值域;(2)求由常见函数复合而成的函数的值域;(3)求由常见函数作某些“运算”而得函数的值域。

①直接法:利用常见函数的值域来求;

(1)一次函数y =kx +b(k≠0) 的定义域为 R ;值域为 R . (2)反比例函数y =

k x

(k ≠0) 的定义域为≠0},值域为{y |y ≠0};

(3)二次函数f (x ) =ax 2+bx +c (a ≠0) 的定义域为R ,

当a >0时,值域为{y |y ≥

4ac -b 4a

2

};

2

当a

4a

②配方法:转化为二次函数,利用二次函数的特征来求值;常转化为型如:

f (x ) =ax

2

+bx +c , x ∈(m , n ) 的形式;

d bx +c

③分式转化法(或改为“分离常数法”):爸原式化成y =a +的形式;

④换元法:通过变量代换转化为能求值域的函数,化归思想;

⑤判别式法:将函数视为关于自变量的二次方程,利用判别式求函数值的范围,常用于一些“分式”函数、“无理”函数等,使用此法要特别注意自变量的取值范围;

⑥数形结合:根据函数的几何图形,利用数型结合的方法来求值域; ⑦单调性法:函数为单调函数,可根据函数的单调性求值域; ⑧逆求法(反求法):通过反解,用y 来表示x ,再由x 的取值范围,通过解不等式,得出y 的取值范围;常用来解,型如:y =

ax +b

cx +d

k

9基本不等式法:转化成型如:y =x + ○ (k >0) ,利用平均值不等式公式来求值域;

x

, x ∈(m , n ) ;

10三角有界法:转化为只含正弦、余弦的函数,运用三角函数有界性来求值域. ○

【例】求下列函数的值域:

(1)y =3x -x +2; (2)y =

2

3x +1x -2

2

; (3

)y =x +

(4)y =|x -1|+|x +4|; (5)y =

2x -x +2x +x +1

22

; (6

)y = ;

(7

)y =x + (8)y =

2x -x +12x -1

(x >

12

) ; (9)y =

1-sin x 2-cos x

解:(1)(配方法) y =3x 2-x +2=3(x -[2312, +∞) 16

) +

2

2312

2312

, ∴y =3x 2-x +2的值域为

改题:求函数y =3x 2-x +2,x ∈[1,3]的值域

解:(利用函数的单调性)函数y =3x 2-x +2在x ∈[1,3]上单调增, ∴当x =1时,原函数有最小值为4;当x =3时,原函数有最大值为26∴函数y =3x 2-x +2,x ∈[1,3]的值域为[4,26]

(2)(法一)分离变量法:y ∵

7x -2

≠0

=

3x +1x -2

=

3(x -2) +7

x -2

=3+

7x -2

,∴3+

7x -2

=

≠3

, ∴函数y =的反函数为y

=

3x +1x -2

x -3

的值域为{y ∈R |y ≠3}

(法二)反函数法:y ∴原函数y =

3x +1x -2

3x +1x -2

2x +1

,其定义域为{x ∈R |x ≠3},

的值域为{y ∈R |y ≠3}

(3)换元法(代数换元法)

:设t =

≥0,则x =1-t 2,

∴原函数可化为y =1-t 2+4t =-(t -2) 2+5(t ≥0) ,∴y ≤5, ∴原函数值域为(-∞, 5]

说明:总

结y =a x +y =ax +b +

2

型d 值域,变形

:y =ax +b +

2

⎧-2x -3⎪

y =|x -1|+|x +4|=⎨5

⎪2x +3⎩

(x ≤-4) (-4

(4)数形结合法:,

∴y ≥5, ∴函数值域为[5,+∞) (5)判别式法:∵x +x +1>0恒成立,∴函数的定义域为R 2

由y =

2x -x +2x +x +1

2

2

得:(y -2) x +(y +1) x +y -2=0 ①

2

①当y -2=0即y =2时,①即3x +0=0,∴x =0∈R

②当y -2≠0即y ≠2时,∵x ∈R 时方程(y -2) x +(y +1) x +y -2=0恒有实根, ∴ =(y +1) -4⨯(y -2) ≥0,∴1≤y ≤5且y ≠2, ∴原函数的值域为[1,5]

2

2

2

(6)求复合函数的值域: 设μ=-x 2-6x -5(μ≥0),则原函数可化为y

=又∵μ=-x 2-6x -5=-(x +3) 2+4≤4, ∴0≤

μ≤4[0,2],

∴y =

[0,2]

(7)三角换元法: ∵1-x 2≥0⇒-1≤x ≤1,∴设x =cos α, α∈[0,π],

则y =cos α+sin α=

π

4

2

α+

π

4

) , ∵α∈[0,π],∴α+

π4

∈[

π5π4, 4

],

∴sin(α+) ∈[-,

∴α+

π

4

) ∈[-,

∴原函数的值域为[-1

(8)不等式法:y

=

2x -x +12x -1

2

=

x (2x -1) +12x -1

=x +

12x -1

=x -

12

+

x -

12

+

12

112

≥∵x >

12

,∴x -

12

1

>

0,∴x -

12

+

2x -

当且仅当x -

12

=

2x -

12

时,即x =

1+2

∴y ≥12

∴原函数的值域为12

, +∞)

(9)(法一)方程法:原函数可化为:sin x -y cos x =1-2y ,

∴x -ϕ) =1-2y (其

中cos ϕ=

sin ϕ=

),

∴sin(x -ϕ) =

[-1,1],

4

4

, ∴原函数的值域为[0,]

33

∴|1-2y |≤3y -4y ≤0,∴0≤y ≤【练习1】:

2

2

(1)求函数y =-x -2x +3(-5≤x ≤-2) 的值域. ; (2)求函数y =

5x -14x +2

2

的值域. ;

(3)求函数y =

2x -2x +3x -x +1

2

2

的值域. ; (4)求函数y =

2x -2x +3x -x +1

2

值域.

[答案](1)配方法:[-12,3];(2)分离常量法:⎨y y ∈R , 且y ≠

⎩⎧

5⎫

⎬; 4⎭

(3)判别式法: 2,

10⎤⎡15⎫

;(4)换元法:, +∞⎪。 ⎢83⎥⎦⎣⎭

【练习2】:

(1)求函数y =-x -4x +6在[1, 5)上的值域. ;(2)求函数y =

2

x -4x +32x -x -1

2

2

的值域和

y =

x -x x -x +1

2

2

值域. ;

x +2x +3x +6

2

(3)求函数y =

y =x +

的值域. ; (4)求函数y =6x +1+23x -1的值域和

2x +1值域.

[答案](1)配方法:[2, 11); (2)分离常量法:⎨y y ∈R , 且y ≠

⎧12

, 且y ≠-

2⎫

⎬;3⎭

⎡1⎫

; ⎢-3, 1⎪

⎣⎭

(3)判别式法:⎢-

11⎤⎡1⎫

, ⎥; (4)换元法:[3, +∞);⎢-, +∞⎪。 53⎦⎣2⎭


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