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周期函数的定义表达式:f(x+T)=f(x)(T≠0).在一些函数综合题中,经常会出现与周期有关,但整体上又不是周期函数的问题,这类题目难度都不小.
例1 已知函数f(x)=2-x-a(x≤0)f(x-1)(x>0) ,若方程f(x)=x有且只有两个不相等的实数根,则实数a的取值范围为.
解析:将f(x)=x两边同时加上a,从而转化为g(x)=f(x)+a=2-x(x≤0)g(x-1) 与直线y=x+a有且只有两个不同的交点.如何画出g(x)的图像?首先画出y=2-x(x≤0)的图像.当0 在x∈(0,+∞)上,函数呈现周期性,T=1.但要注意,整个函数并非周期函数.接下来的问题就比较容易解决.将直线y=x+a进行平移,由于点(n,1)与点(n+1,2)的连线的斜率恰好都为1,故当a<2时,两函数的图像恰好恒有两个不同的交点.
点评:上述解析过程中,构造g(x)是一个重要环节——将y=2-x的平移转化为直线y=x的平移.虽然不进行这样的转化也可以解,但两相比较,肯定会赞同此处转化的优越性和必要性.实质上就是“式子两边,适当移项,难度相当”.在椭圆的标准方程推导过程中,将两个根号移一个,再平方,也就是这样的道理.
例2 (盐城市2011届二模试卷第19题)已知函数g(x)满足:①当x∈[0,3)时,g(x)=xx2+4;②g(x+3)=g(x)lnm(m≠1).
(1)求函数g(x)在[3,9)上的解析式;
(2)若函数g(x)在x∈(0,+∞)上的值域为闭区间,试探求m的取值范围,并说明理由.
分析:(1)联想到课本上一道习题:已知函数f(x)是定义在R上的奇函数,当x>0时,f(x)=x2+x+1,求f(x)在R上的解析式.关键是将当x<0时转化为-x>0.本题中必须将x∈[3,9)转化到x∈[0,3);
(2)由g(x+3)=g(x)lnm(m≠1)可知:g(x)=xx2+4,x∈[0,3)的图像每向右平移3个单位,函数值变为原来的lnm倍.
简解:(1)当3≤x<6时,0≤x-3<3,∴g(x-3)=x-3(x-3)2+4,由②得
g(x)=g(x-3)lnm.∴g(x)=x-3(x-3)2+4lnm;
当6≤x<9时,3≤x-3<6,代入上式得,g(x-3)=x-6(x-6)2+4lnm,
∴g(x)=x-6(x-6)2+4ln2m.
综上,g(x)=x-3(x-3)2+4lnm(3≤x<6)x-6(x-6)2+4ln2m(6≤x<9) .
(2)当x∈[0,3)时,利用导数法,容易得到函数在[0,2]上递增,在[2,3)上递减,值域为闭区间[0,14].如图所示:
当3n≤x<3n+3(n≥0且n∈N)时,有分析(2)可知,函数g(x)=(x-3n)(lnm)n(x-3n)2+4的最值只能在x=3n+2和x=3n处取得,分别为(lnm)n4与0.
①当|lnm|>1时, (lnm)n4→∞.∴g(x)的值域不为闭区间;
②当lnm=1时,g(x)是以3为周期的函数,值域为闭区间[0,14];
③当lnm=-1时,g(x)是以6为周期的函数,当x∈[3,6)时,值域为[-14,0].∴g(x)的值域为闭区间[-14,14];
例1 已知函数f(x)=2-x-a(x≤0)f(x-1)(x>0) ,若方程f(x)=x有且只有两个不相等的实数根,则实数a的取值范围为.
解析:将f(x)=x两边同时加上a,从而转化为g(x)=f(x)+a=2-x(x≤0)g(x-1) 与直线y=x+a有且只有两个不同的交点.如何画出g(x)的图像?首先画出y=2-x(x≤0)的图像.当0
点评:上述解析过程中,构造g(x)是一个重要环节——将y=2-x的平移转化为直线y=x的平移.虽然不进行这样的转化也可以解,但两相比较,肯定会赞同此处转化的优越性和必要性.实质上就是“式子两边,适当移项,难度相当”.在椭圆的标准方程推导过程中,将两个根号移一个,再平方,也就是这样的道理.
例2 (盐城市2011届二模试卷第19题)已知函数g(x)满足:①当x∈[0,3)时,g(x)=xx2+4;②g(x+3)=g(x)lnm(m≠1).
(1)求函数g(x)在[3,9)上的解析式;
(2)若函数g(x)在x∈(0,+∞)上的值域为闭区间,试探求m的取值范围,并说明理由.
分析:(1)联想到课本上一道习题:已知函数f(x)是定义在R上的奇函数,当x>0时,f(x)=x2+x+1,求f(x)在R上的解析式.关键是将当x<0时转化为-x>0.本题中必须将x∈[3,9)转化到x∈[0,3);
(2)由g(x+3)=g(x)lnm(m≠1)可知:g(x)=xx2+4,x∈[0,3)的图像每向右平移3个单位,函数值变为原来的lnm倍.
简解:(1)当3≤x<6时,0≤x-3<3,∴g(x-3)=x-3(x-3)2+4,由②得
g(x)=g(x-3)lnm.∴g(x)=x-3(x-3)2+4lnm;
当6≤x<9时,3≤x-3<6,代入上式得,g(x-3)=x-6(x-6)2+4lnm,
∴g(x)=x-6(x-6)2+4ln2m.
综上,g(x)=x-3(x-3)2+4lnm(3≤x<6)x-6(x-6)2+4ln2m(6≤x<9) .
(2)当x∈[0,3)时,利用导数法,容易得到函数在[0,2]上递增,在[2,3)上递减,值域为闭区间[0,14].如图所示:
当3n≤x<3n+3(n≥0且n∈N)时,有分析(2)可知,函数g(x)=(x-3n)(lnm)n(x-3n)2+4的最值只能在x=3n+2和x=3n处取得,分别为(lnm)n4与0.
①当|lnm|>1时, (lnm)n4→∞.∴g(x)的值域不为闭区间;
②当lnm=1时,g(x)是以3为周期的函数,值域为闭区间[0,14];
③当lnm=-1时,g(x)是以6为周期的函数,当x∈[3,6)时,值域为[-14,0].∴g(x)的值域为闭区间[-14,14];