如何用判别式法求函数值域
用判别式法求值域是求函数值域的常用方法,但在教学过程中,很多学生对用判别式求值域掌握不好。
一是不理解为什么可以这样做,二是学生对哪些函数求值域可以用判别式法,哪些函数不能也比较模糊。
本人结合自己的教学实践谈谈对本内容的一点体会。
一、判别式法求值域的理论依据
例1、 求函数1
22+--=x x x x y 的值域 象这种分子、分母的最高次为2次的分式函数可以考虑用判别式法求值域。
解:由1
22+--=x x x x y 得: (y-1)x 2+(1-y)x+y=0 ①
上式中显然y ≠1,故①式是关于x 的一元二次方程
⎪⎭
⎫⎢⎣⎡-+--=∴≠≤≤-≥∆---=∆13111,13
10)
1(4)1(222,x x x x y y y ,y y y 的值域为又解得令 为什么可以这样做?即为什么△≥0,解得y 的范围就是原函数的值域?
我们可以设计以下问题让学生回答:
1、 当x=1时,y=? (0) 反过来当y=0时,x=?(1)
当x=2时,y=? (32) 当y=3
2时,x=?(2) 以上y 的取值,对应x 的值都可以取到,为什么?
(因为将y=0和y=3
2代入方程①,方程的△≥0) 2、 当y=-1时,x=? 当y=2时,x=?
以上两个y 的值x 都求不到,为什么求不到?(因为将y 的值代入方程①式中△<0,所以无解)
3、 当y 在什么范围内,可以求出对应的x 值?
4、 函数1
22+--=x x x x y 的值域怎样求? 若将以上问题弄清楚了,也就理解了判别式求值域的理论依据。
二、判别式法求值域的适用范围
前面已经谈到分子、分母的最高次为2次的分式函数可以考虑用判别式法求值域。
是不是所有这种类函数都可以用判别式法求值域?
例2:求1
12322---=x x x y 的值域 从表面上看,此题可以用判别式法求值域。
由原函数得:(y-3)x 2+2x+(1-y)=0
△ =4-4(y-3)(1-y)≥0
即(y-2)2≥0 ∴y ∈R
但事实上,当y=3时,可解得x=1, 而x=1时,原函数没意义。
问题出在哪里呢?
我们仔细观察一下就会发现,此函数的分子分母均含有因式(x-1),因此原函数可以化简为)1(1
13≠++=x x x y ,用反函数法可求得3≠y ,又x ≠1代入可得y ≠2,故可求得原函数的值域为{}3,2,≠≠∈y y R y y 且。
:因此,当函数为分子、分母的最高次为2次的分式函数,但分子分母有公因式可约分时,此时不能用用判别式法做,应先约分,再用反函数法求其值域。
特别值得注意的是约分后的函数的定义域,如上例中化简后的函数x ≠1,故y ≠2。
例2、 求函数[])5,3(1
2352∈++-=x x x x y 的值域 此函数为分子、分母的最高次为2次的分式函数,且分子分母无公因式,可不可以用判别式法来求值域呢? 由1
2352++-=x x x y 得:3yx 2+(2y-1)x+y+5=0 1)当3y=0,即y=0时,可解得x=5,故y 可以取到0
2)当3y ≠0时,令△=(2y-1)2-4×3y (y+5)≥0 解得:4
258142581+-≤≤--y 由1)、2)可得原函数的值域为⎥⎦
⎤⎢⎣⎡+---42581,42581 上面求得的值域对不对呢?显然y=173-在所求得的值域范围内,但当y=17
3-时,可求得x=2[]5,3∉,故了限定了自变量x 的取值范围的函数不能用判别式法求值域。
此题可用导数法求得原函数在区间[3,5]内单调递增,故函数的定义域为⎥⎦⎤⎢⎣⎡-
0,171。
综上所述,函数必须同时满足以下几个条件才可以用判别式法求其值域:
1) 分子分母的最高次为二次的分式函数;(2)分子分母无公约数;(3)未限定自变量的取值范围。
最后需要说明的是用判别式求值域时,第一步将函数变为整式的形式,第二步一定要看变形后的二次项(x 2项)系数是否含有y ,若含有y ,则要分二次项系数为零和不为零两种情况进行讨论。