求函数值域的十种方法一.直接法(观察法):对于一些比较简单的函数,其值域可通过观察得到。
例1.求函数1y =的值域。
【解析】0≥11≥,∴函数1y =的值域为[1,)+∞。
【练习】1.求下列函数的值域:①32(11)y x x =+-≤≤; ②x x f -+=42)(;③1+=x xy ;○4()112--=x y ,{}2,1,0,1-∈x 。
【参考答案】①[1,5]-;②[2,)+∞;③(,1)(1,)-∞+∞;○4{1,0,3}-。
二.配方法:适用于二次函数及能通过换元法等转化为二次函数的题型。
形如2()()()F x af x bf x c =++的函数的值域问题,均可使用配方法。
例2.求函数242y x x =-++([1,1]x ∈-)的值域。
【解析】2242(2)6y x x x =-++=--+。
∵11x -≤≤,∴321x -≤-≤-,∴21(2)9x ≤-≤,∴23(2)65x -≤--+≤,∴35y -≤≤。
∴函数242y x x =-++([1,1]x ∈-)的值域为[3,5]-。
例3.求函数][)4,0(422∈+--=x x x y 的值域。
【解析】本题中含有二次函数可利用配方法求解,为便于计算不妨设:)0)((4)(2≥+-=x f x x x f 配方得:][)4,0(4)2()(2∈+--=x x x f 利用二次函数的相关知识得][4,0)(∈x f ,从而得出:]0,2y ⎡∈⎣。
说明:在求解值域(最值)时,遇到分式、根式、对数式等类型时要注意函数本身定义域的限制,本题为:0)(≥x f 。
例4.若,42=+y x 0,0>>y x ,试求y x lg lg +的最大值。
【分析与解】本题可看成第一象限内动点(,)P x y 在直线42=+y x 上滑动时函数xy y x lg lg lg =+的最大值。
利用两点(4,0),(0,2)确定一条直线,作出图象易得:2(0,4),(0,2),lg lg lg lg[(42)]lg[2(1)2]x y x y xy y y y ∈∈+==-=--+而,y=1时,y x lg lg +取最大值2lg 。
【练习】2.求下列函数的最大值、最小值与值域:①142+-=x x y ;②]4,3[,142∈+-=x x x y ;③]1,0[,142∈+-=x x x y ;④]5,0[,142∈+-=x x x y ;○5xx x y 422++=,]4,41[∈x ;○6y =。
【参考答案】①[3,)-+∞;②[2,1]-;③[2,1]-;④[3,6]-;○573[6,]4;○6[0,2] 三.反函数法:反函数的定义域就是原函数的值域,利用反函数与原函数的关系,求原函数的值域。
适用类型:分子、分母只含有一次项的函数(即有理分式一次型),也可用于其它易反解出自变量的函数类型。
例5.求函数12+=x xy 的值域。
分析与解:由于本题中分子、分母均只含有自变量的一次型,易反解出x ,从而便于求出反函数。
12+=x xy 反解得y y x -=2,故函数的值域为(,2)(2,)-∞+∞。
【练习】 1.求函数2332x y x +=-的值域。
2.求函数ax b y cx d +=+,0,d c x c ⎛⎫≠≠- ⎪⎝⎭的值域。
【参考答案】1.22(,)(,)33-∞+∞;(,)(,)a ac c-∞+∞。
四.分离变量法:适用类型1:分子、分母是一次函数的有理函数,可用分离常数法,此类问题一般也可以利用反函数法。
例6:求函数125xy x -=+的值域。
解:∵177(25)112222525225x x y x x x -++-===-++++, ∵72025x ≠+,∴12y ≠-,∴函数125x y x -=+的值域为1{|}2y y ≠-。
适用类型2:分式且分子、分母中有相似的项,通过该方法可将原函数转化为为)(x f k y ±=(为k 常数)的形式。
例7:求函数122+--=x x xx y 的值域。
分析与解:观察分子、分母中均含有x x -2项,可利用分离变量法;则有22221111x x x x y x x x x --+-==-+-+ 21113()24x =--+。
不妨令:)0)(()(1)(,43)21()(2≠=+-=x f x f x g x x f 从而)∞+⎢⎣⎡∈,43)(x f 。
注意:在本题中若出现应排除0)(=x f ,因为)(x f 作为分母.所以4()0,3g x ⎛⎤∈ ⎥⎦⎝故)1,31⎢⎣⎡-∈y 。
另解:观察知道本题中分子较为简单,可令222111x x t x x x x-+==+--,求出t 的值域,进而可得到y 的值域。
【练习】1.求函数132222++++=x x x x y 的值域。
【参考答案】1.10(2,]3五、换元法:对于解析式中含有根式或者函数解析式较复杂的这类函数,可以考虑通过换元的方法将原函数转化为简单的熟悉的基本函数。
其题型特征是函数解析式含有根式或三角函数公式模型,当根式里是一次式时,用代数换元;当根式里是二次式时,用三角换元。
例8:求函数2y x =解:令t =0t ≥),则212t x -=,∴22151()24y t t t =-++=--+。
∵当12t =,即38x =时,max 54y =,无最小值。
∴函数2y x =5(,]4-∞。
例9:求函数2y x =+解:因21(1)0x -+≥,即2(1)1x +≤。
故可令1cos ,[0,]x ββπ+=∈,∴1cos sin cos 11cos y 2+β+β=β-++β=1)4sin(2+π+β=。
∵ππβππβ4544,0≤+≤≤≤,sin()124πβ∴-≤+≤,0)114πβ∴≤++≤+故所求函数的值域为]21,0[+。
例10.求函数34221x x y x x -=++的值域。
解:原函数可变形为:222121211x x y x x-=-⨯⨯++ 可令X=βtan ,则有222221sin 2,cos 11x x x xββ-==++11sin 2cos 2sin 424y βββ∴=-⨯=-当28k ππβ=-时,max14y = 当28k ππβ=+时,min14y =-而此时βtan 有意义。
故所求函数的值域为⎥⎦⎤⎢⎣⎡-41,41例11. 求函数(sin 1)(cos 1)y x x =++,,122x ππ⎡⎤∈-⎢⎥⎣⎦的值域。
解:(sin 1)(cos 1)y x x =++sin cos sin cos 1x x x x =+++令sin cos x x t +=,则21sin cos (1)2x x t =-2211(1)1(1)22y t t t =-++=+由sin cos )4t x x x π=+=+且,122x ππ⎡⎤∈-⎢⎥⎣⎦可得:2t ≤≤∴当t =时,max 32y =2t =342y =+故所求函数的值域为33,422⎡++⎢⎣。
例12. 求函数4y x =+解:由250x -≥,可得||x ≤ 故可令,[0,]x ββπ=∈4)44y πβββ=++=++∵0βπ≤≤5444πππβ∴≤+≤当4πβ=时,max4y =当βπ=时,min4y =故所求函数的值域为:[44-+六、判别式法:把函数转化成关于x 的二次方程(,)0F x y =;通过方程有实数根,判别式0∆≥,从而求得原函数的值域,形如21112222a xb xc y a x b x c ++=++(1a 、2a 不同时为零)的函数的值域,常用此方法求解。
例13:求函数2231x x y x x -+=-+的值域。
解:由2231x x y x x -+=-+变形得2(1)(1)30y x y x y ---+-=,当1y =时,此方程无解;当1y ≠时,∵x R ∈,∴2(1)4(1)(3)0y y y ∆=----≥, 解得1113y ≤≤,又1y ≠,∴1113y <≤ ∴函数2231x x y x x -+=-+的值域为11{|1}3y y <≤七、函数的单调性法:确定函数在定义域(或某个定义域的子集)上的单调性,求出函数的值域。
例14:求函数y x =-解:∵当x 增大时,12x -随x的增大而减少,x 的增大而增大,∴函数y x =1(,]2-∞上是增函数。
∴1122y ≤-=,∴函数y x =1(,]2-∞。
例15.求函数y =解:原函数可化为:1x 1x 2y -++=令1,121-=+=x y x y ,显然21y ,y 在],1[+∞上为无上界的增函数所以21y y y +=在],1[+∞上也为无上界的增函数所以当x=1时,21y y y +=有最小值2,原函数有最大值222=显然0y >,故原函数的值域为]2,0(适用类型2:用于求复合函数的值域或最值。
(原理:同增异减)例16:求函数)4(log 221x x y -=的值域。
分析与解:由于函数本身是由一个对数函数(外层函数)和二次函数(内层函数)复合而成,故可令:2()4(()0)t x x x t x =-+≥配方得:2()(2)4()0,4)t x x t x =--+∈所以(由复合函数的单调性(同增异减)知:),2[+∞-∈y 。
八、利用有界性:一般用于三角函数型,即利用]1,1[cos ],1,1[sin -∈-∈x x 等。
例17:求函数cos sin 3x y x =-的值域。
解:由原函数式可得:sin cos 3y x x y -=,可化为:()3x x y β+=即sin ()x x β+=∵x R ∈∴sin ()[1,1]x x β+∈- 即11-≤≤解得:44y -≤≤故函数的值域为⎡⎢⎣⎦注:该题还可以使用数形结合法。
cos cos 0sin 3sin 3x x y x x -==--,利用直线的斜率解题。
例18:求函数1212xxy -=+的值域。
解:由1212x xy -=+解得121xy y -=+,∵20x >,∴101yy->+,∴11y -<< ∴函数1212xxy -=+的值域为(1,1)y ∈-。
九、图像法(数形结合法):其题型是函数解析式具有明显的某种几何意义,如两点的距离公式直线斜率等等,这类题目若运用数形结合法,往往会更加简单,一目了然,赏心悦目。
例19:求函数|3||5|y x x =++-的值域。
解:∵22|3||5|822x y x x x -+⎧⎪=++-=⎨⎪-⎩(3)(35)(5)x x x <--≤<≥,∴|3||5|y x x =++-的图像如图所示,由图像知:函数|3||5|y x x =++-的值域为[8,)+∞ 例20.求函数y =解:原函数可化简得:|2||8|y x x =-++上式可以看成数轴上点P (x )到定点A (2),(8)B -间的距离之和。