在刚刚学习函数时,我们就经常遇到一类“剪不断、理还乱”的问题,就是f(x+1)与f(x)的定义域关系问题,现在回过头再来梳理一下这类问题:
例题一 (1)已知f(x)的定义域为[1,3],则f(x+1)的定义域为________;
(2)已知f(x+1)的定义域为[1,3],则f(x)的定义域为________;
(3)已知f(2x+1)的定义域为[1,3],则f(x+1)的定义域为________.
分析 第一层 f(x)与f(x+1)的区别
对应法则是将定义域内每一个自变量的值对应到唯一的函数值.f(x)是一个对应法则(可以记为f),f(x+1)是另外一个对应法则(不可记为f).对应法则f(x)将2对应到f(2),而对应法则f(x+1)将2对应到f(3).我们需要明确的是对应法则f(x+1)中的自变量仍然是x.
第二层 f(x)与f(x+1)的联系
都有f,f的限制会对它们都造成影响,比如对应法则f是对自变量开根号,它只能对大于等于0的自变量有定义,那么f后面括号中的式子就必须非负.即f的作用区域是保持一致的,即f后面括号内的代数式的限制一致.注意,f(x)的定义域就是f的作用区域.
解 (1)f(x)的定义域为[1,3],即f的作用区域为[1,3],从而x+1∈[1,3],解得x∈[0,2],这就是f(x+1)的定义域;
(2)f(x+1)的定义域为[1,3]意味着其中的自变量x∈[1,3],所以x+1∈[2,4],即f的作用区域为[2,4],这就是f(x)的定义域;
(3)f(2x+1)中的自变量x∈[1,3],那么2x+1∈[3,7],即f的作用区域是[3,7],所以x+1∈[3,7],解得x∈[2,6],即f(x+1)的定义域为[2,6].
这个概念理解清楚后,对于f(x+1)为偶函数或奇函数这类问题的理解就清楚明了了.
例题二 已知定义在R上的函数f(x+1)为偶函数,下面等式一定成立的有_________.
①f(x)=f(?x);
②f(x+1)=f(?x+1);
③f(x+1)=f(?x?1);
④f(x)=f(?x+2);
⑤f(?x)=f(x?2);
⑥f(?x)=f(x+2).
正确答案是②④⑥.
分析与解 我们已经清楚地知道函数f(x+1)的自变量为x,而一个函数是偶函数的定义是当自变量取相反数时,函数值不变.即f(?x+1)=f(x+1).因为x的取值是任意的,所以?x+1,x+1的形式是不重要的,它们的关系是(?x+1)+(x+1)=2,即只要f后面括号中的两个数的和为2,它们的函数值就会保持不变.从而得到②④⑥正确.
事实上,等式f(2x+1)=f(?2x+1),f(100+x)=f(?x?98)等等都表达的是同一个意思,即函数f(x+1)为偶函数,即f(x)的对称轴为x=1.抓住了本质,形式就不再具有迷惑性.
最后给出两道练习:
练习一 (1)已知f(x)的定义域为[2,4],则f(2x)的定义域为________;
(2)已知f(2x)的定义域为[2,4],则f(x)的定义域为________;
(3)已知f(x+1)的定义域为[2,4],则f(2x?1)的定义域为________.
答案 (1)[1,2];(2)[4,8];(3)[2,3].
练习二 已知定义在R上的函数f(x?2)为偶函数,下面的等式一定成立的有_________.
①f(x)=f(?x);
②f(x?2)=f(?x+2);
③f(?x?2)=f(x?2);
④f(x)=f(?x+4);
⑤f(?x)=f(x?4);
⑥f(?2x)=f(2x?4);
⑦f(2016x?2016)=f(?2016x+2012).
答案 ③⑤⑥⑦.
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