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探究二次根式函数值域的求法

探究二次根式函数值域的求法
有些含有二次根式的函数值域问题是高中数学中常见的题型,它的形式多种多样,方法也灵法多变,几乎涵盖了所有的函数值域的求法。

正因为它含有二次根式,因而求有关此类值域时也就有了它独特的一面。

下面通过不同的角度进行探究。

探究一:求x x x 3245)(f ---=
的值域
设想一:观察此函数不难发现f ()x 在其定义域内是增函数,利用函数的单调性求其值域。

解:()x x x f 3245---=
05≥-∴x 2403≥-x 5≥∴x 8≤x 即函数的定义域为[]8,5
又()x f 在其定义域内是增函数。

()()35min -==∴x f ,x f x 即有最小值时当 当()()38max ==x f x f x 的最大值,即时, 综上所述,函数()x f 的值域为[]
3,3,-
设想二:在解析几何中,一个代数式往往有一些特定的几何意义,这就为我们实施数与形的转换提供了理论依据,而此题目正类似于我们学过的直线与圆。

解: ()x x x f 3245---=
()x x x f ---=∴835
设a=x b x -=-8,5 (a ≥0,b ≥0) y=()x f
易得
3
32
2
=++=b
a y
b a
故y 可视为斜率为3的直线a 在圆3a 2
2=+b 上移动,何时截距最大,何时截距最
小。

由于0≥a ,0≥b 所以32
2=+b a 表示的仅为第一象限内
41
由图易知,直线经过A 点时,截距
y 最小,直线过B 点时,截距
y 最大。

将A (3,0),B (0,3)分别代入b y a 3+=中,
y
+﹛
得3max =y , 3min -=y 所以,函数)(x f 的值域为[]
3,3-,。

设想三:一般说来,对于含二次根式的函数,三角代换可以化繁为简,化难为易,下面探究如何换元。

解: x x x f 3245)(---=

x x x f ---=∴835)(,
设θ2
cos 35=-x ,8sin 3=-x 2θ ,⎥⎦
⎤⎢⎣⎡∈2
,0πθ,
cos 3)(=∴x f 2θsin 3-
=
⎪⎭⎫ ⎝

+-6sin 32πθ
⎥⎦

⎢⎣⎡∈20πθ,,
∴ []
3,36sin 32-∈⎪⎭⎫ ⎝

--πθ,
即[]
3,3)(-∈x f ,
故:函数)(x f 的值域为[]
3,3-。

反思:以上三种方法思维不同,方法各异。

主要体现了单调性,换元法,数形结合,化
归等多种数学方法和数学思想。

将我们所学的知识逐层渗透到每种方法中。

在解法二中,数形结合思想体现了数与形相互转化,解法三中,三角换元体现了函数与方程的相互转化。

诸如此类,以上方法均体现了转化与化归思想,而这种思想,几乎解每一道题都用,不愧为是数学思想方法的灵魂。

探究二,求函数223223)(f x x x x x -+++-=
的值域。

设想一:由于都是二次根式函数的值域求解问题,所以我们利用解析几何中直线与圆来求解。

解: 223223)(f x x x x x -+++-=

2232,23x x b x x a -+=+-=∴令(
,0≥b a
a
y b b a -==+4
22,故y 可视为直线上在圆4b 2
2=++-=b a y a ﹛
何时截距最大,何时截距最小。

由于0,0≥≥b a , 所以4a 2
2
=+b 仅表示在第一象限内的
4
1
个圆。

显然,当直线与圆切于A 点时,截距最大。

当直线与圆交于C 、B 两点时,截距最小。

连接OA 易知OD=22,
=∴max )(f x 22,2)(f min =x , ]
[222f(x ,)的值域为∴。

设想二:由于本题中,二次根式下的被开方数含有二次项,所以它与探究题型略有变化,观察题目,将原式两边平方,利用双向不等式求解。

解:令y x =)(f ,
即)32)(23(2x -x 322322222x x x x x x y -++-++++-= =22)3(424x x --+,
,0)3(,03-4222
2≥-≥-x x x x )(
8)3(424022≤--+≤∴x x ,
即,842
≤≤y
222≤≤∴y ,
]
[222f(x ,)的值域为∴。

设想三:利用三角换元。

解:设)2,
0(,sin 232,cos 223x 2
2
⎥⎦

⎢⎣⎡∈=-+=+-πθθθx x x , ∴y =()θθsin cos 2+
=)4
sin(22π
θ+,
又 )⎢⎣⎡∈2
,

θ,
∴当)4
sin(π
θ+
=1时,y 最大,即22y max =,
∴当)4
sin(π
θ+
=
2
2
时,y 最小,即2y min =,
]
[222f(x ,)的值域为∴。

反思:本题看似前面探究一类型不同,但解法大同小异。

特别是三角换元与解析几何几乎是最常用的方法。

但探究二也稍有不同,比如设想二中的解法,它仅适用于x 的系数平方后能消去x ,所以,它的解法比较巧妙,但也是解决本类题目型的一种常用方法。

感悟与归纳:
通过对二次根式函数值域求法的探究,对于我们的解题十分重要。

逐如此类题型,我们应学会以下几点:
1、 观察分析二次根式函数的结构,抓住本质特征。

2、 变换思维角度,多方位思考,巧思妙解。

3、 重视思维的合理性,提高思维的灵活性。

如在利用三角换元时,抓住两个关系:1cos sin 2
2
=+x x ,1sec 2
2
=-x tcm x ,主要用来处理二次根式的函数值域问题。

对于二次根式值域求解方法,常用到三角换元,数形转化法,单调性法,以及向量等多种方法,而三角换元是处理二次根式的函数值域的最主要的方法,一般说来,对于二次根式的函数,均可考虑三角代换来几何函数,其次是数形转化法,在解析几何中,一个代数式往往具有一些特定的几何意义,这就为我们实施数与形的转换提供了理论依据。

其次,根据不同类型的二次根式函数,灵活运用单调性法向量法,以及构造不等式法等,可处理一些特殊类型的二次根式,掌握了这些,二次根式求值域的问题便迎刃而解。

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