- 基本初等函数(1)
- 共14786题
设函数y=4+log2(x-1)(x≥3),则其反函数的定义域为______.
正确答案
反函数的定义域即为原函数的值域,
由x≥3得x-1≥2,
所以log2(x-1)≥1,
所以y≥5,
反函数的定义域为[5,+∞),
填[5,+∞).
假设你已经学习过指数函数的基本性质和反函数的概念,但还没有学习过对数的相关概念.由指数函数f(x)=ax(a>0且a≠1)在实数集R上是单调函数,可知指数函数f(x)=ax(a>0且a≠1)存在反函数y=f-1(x),x∈(0,+∞).请你依据上述假设和已知,在不涉及对数的定义和表达形式的前提下,证明下列命题:
(1)对于任意的正实数x1,x2,都有f-1(x1x2)=f-1(x1)+f-1(x2);
(2)函数y=f-1(x)是单调函数.
正确答案
证明:(1)设y1=f-1(x1),y2=f-1(x2),
由题意,有x1=ay1,x2=ay2,
∴x1x2=ay1•ay2=ay1+y2,
∴y1+y2=f-1(x1x2),即f-1(x1x2)=f-1(x1)+f-1(x2).
(2)当a>1时,y=f-1(x)是增函数.
证明:设x1>x2>0,即ay1>a y2>0,
又由指数函数y=ax(a>1)是增函数,得y1>y2,即f-1(x1)>f-1(x2).
∴当a>1时,y=f-1(x)是增函数.
同理,当0<a<1时,y=logax是减函数.
设a>0,函数f(x)=x3-ax在[1,+∞)上是单调函数.
(1)求实数a的取值范围;
(2)设x0≥1,f(x0)≥1,且f(f(x0))=x0,求证:f(x0)=x0.
正确答案
(1)f′(x)=3x2-a
若f(x)在[1,+∞)上是单调递减函数,
则须y′≤0,即α≥3x2恒成立,
这样的实数a不存在,
故f(x)在[1,+∞)上不可能是单调递减函数;
若f(x)在[1,+∞)]上是单调递增函数,则a≤3x2恒成立,
由于x∈[1,+∞),故3x2≥3,解可得a≤3,
又由a>0,则a的取值范围是0<a≤3;
(2)(反证法)由(1)可知f(x)在[1,+∞)上只能为单调递增函数.
假设f(x0)≠x0,若1≤x0<f(x0),则f(x0)<f(f(x0))=x0,矛盾; …(8分)
若1≤f(x0)<x0,则f(f(x0))<f(x0),即x0<f(x0),矛盾,…(10分)
故只有f(x0)=x0成立.
已知函数f(x)=x+
,(x≠0)(a≠0).
(1)试就实数a的不同取值,写出该函数的单调递增区间;
(2)已知当a>0时,函数在(0,)上单调递减,在(
,+∞)上单调递增,求a的值并写出函数的解析式;
(3)若函数f(x)在区间[-,0)∪(0,
]内有反函数,试求出实数a的取值范围.
正确答案
(1)①当a<0时,函数f(x)的单调递增区间为(-,0)及(0,
),
②当0<a≤1时,函数f(x)的单调递增区间为(-∞,0)及(0,+∞),
③当a>1时,函数f(x)的单调递增区间为(-∞,-)及(
,+∞).
(2)由题设及(1)中③知=
且a>1,解得a=3,
因此函数解析式为f(x)=+
(x≠0).
(3)1#当a(a-1)>0即a<0或a>1时
由图象知≥
解得a∈(-∞,
]∪[
,+∞)
2#当a=1时,函数为正比例函数,故在区间内存在反函数,所以a=1成立.
3#当a(a-1)<0,得到<
,从而得a∈(
,
)
综上a∈∈(-∞,]∪(
,
)∪{1}∪[
,+∞)
已知函数f(x)=2x+1,将函数y=f-1(x)的图象向左平移2个单位,再向上平移1个单位,就得到y=g(x)的图象.
(1)写出y=g(x)的解析式;
(2)求出F(x)=g(x2)-f-1(x)的最小值及取得最小值时x的值.
正确答案
(1)∵f(x)═2x+1;
∴f-1(x)=log2x-1;则向左平移2个单位,再向上平移1个单位,得到y-1=log2(x+2)-1,
∴y=log2(x+2),
即g(x)=log2(x+2)(x>-2).
(2)∵F(x)=g(x2)-f-1(x);
∴F(x)=log2(x2+2)-(log2x-1)=log2+1≥log22
+1=
当且仅当x=即x=
(x=-
舍去)时,
Fmin(x)=F()=
.
(1)已知函数y=(x≥2),求它的反函数.
(2)根据函数单调性的定义,证明函数f(x)=-x2+1在区间[0,+∞)上是减函数.
正确答案
(1)∵y=(x≥2),
∴y2=2x-4,(y≥0),
∴x=,
∴函数 y=(x≥2)的反函数是y=
(x≥0),
(2)任取0≤x1<x2,则f(x2)-f(x1)=1-x22-1+x12
=x12-x22=(x1-x2)(x1+x2)
∵0≤x1<x2,∴x1-x2<0,x1+x2>0
∴f(x2)-f(x1)<0,即f(x2)<f(x1)
故f(x)=1-x2在[0,+∞)上为单调减函数.
设定义域为R的函数f(x)=为偶函数,其中a为实常数.
(1)求a的值,指出并证明该函数的其它基本性质;
(2)请你选定一个区间D,求该函数在区间D上的反函数f-1(x).
正确答案
(1)因为f(x)=为R上的偶函数,
所以对于任意的x∈R,都有=
,
也就是2-x+1•(a+4x)=2x+1•(a+4-x),
即(a-1)(4x+1)=0对x∈R恒成立,
所以,a=1.
所以f(x)=.
由f(x1)-f(x2)=-
=
设x1<x2<0,则(1+4x1)(1+4x2)>0,2x2-2x1>0,2x1+x2-1<0,
所以,对任意的x1,x2∈(-∞,0),有<0
即f(x1)-f(x2)<0,f(x1)<f(x2).
故,f(x)在(-∞,0)上是单调递增函数.
又对任意的x1,x2∈(0,+∞),在x1<x2时,(1+4x1)(1+4x2)>0,
2x2-2x1>0,2x1+x2-1>0.
所以>0.
则f(x1)-f(x2)>0,即f(x1)>f(x2).
故f(x)在(0,+∞)上是单调递减函数.
对于任意的x∈R,f(x)==
≤1,
故当x=0时,f(x)取得最大值1.
因为2x+1>0,所以方程f(x)==0无解,故函数f(x)=
无零点.
(2)选定D=(0,+∞),
由y=,得:y(2x)2-2×2x+y=0
所以2x=,x=log2
(0<y≤1)
所以f-1(x)=log2,x∈(0,1].
设函数f(x)=lg(x2+ax-a-1),给出如下命题:
①函数f(x)必有最小值;
②若a=0时,则函数f(x)的值域是R;
③若a>0,且f(x)的定义域为[2,+∞),则函数f(x)有反函数;
④若函数f(x)在区间[2,+∞)上单调递增,则实数a的取值范围是[-4,+∞).
其中正确的命题序号是______.(将你认为正确的命题序号都填上)
正确答案
令u=x2+ax-a-1=(x+)2-
-a-1≥-
-a-1.
又u>0,故u没有最小值,所以①错误;
当a=0时,u=x2-1∈[-1,+∞),
而(0,+∞)⊆[-1,+∞),所以②正确;
当a>0时,u=x2+ax-a-1的对称轴为x=-<0,[2,+∞)为单调递增区间,
当x∈[2,+∞)时,f(x)有反函数,所以③正确;
对于④应有⇒a>-3,
所以④错误,综上所述,只有②③正确.
已知函数f(x)=+lg
(1)求函数f(x)的定义域,并判断它的单调性(不用证明);
(2)若f(x)的反函数为f-1(x),证明方程f-1(x)=0有解,且有唯一解;
(3)解关于x的不等式f[x(x+1)]>1.
正确答案
(1)由>0,及1-x≠0,得:-1<x<1,
∴f(x)的定义域为(-1,1),…(2分)
由于y=lg=lg(-1+
)和y=
在(-1,1)上都是增函数,
∴f(x)在定义域(-1,1)内是增函数. …(4分)
(2)令x=0,得f(0)=1.即x=0是方程f-1(x)=0的一个解…(7分)
设x1≠0是f-1(x)=0的另一解,则由反函数的定义知f(0)=x1≠0,
这与f(0)=1矛盾,故f-1(x)=0有且只有一个解.…(10分)
(3)由f[x(x+1)]>1=f(0),且f(x)为定义在(-1,1)上的增函数,得0<x(x+1)<1,
解得-<x<-1或0<x<
,这也即为不等式f[x(x+1)]>1的解.…(16分)
已知函数f(x)=loga,(a>0,b>0且a≠1),
(1)求f(x)的在定义域;
(2)讨论f(x)的单调性;(不要求证明)
(3)求f(x)的反函数.
正确答案
(1)根据题意知>0
∴f(x)的在定义域是{x|x<-b,或x>b}
(2)当a>1时,f(x)在(-∝,-b)和(b,+∝)为单调递减函数;
当0<a<1时,f(x)在(-∝,-b)和(b,+∝)为单调递增函数
(3)∵y=loga
∴x=
∵y=loga的值域为y≠0
∴∴f-1(x)=(x≠0)
若函数f(x)与g(x)=2-x互为反函数,则f( x2)的单调递增区间是______.
正确答案
∵函数f(x)与g(x)=2-x互为反函数,
∴f(x)=log12x,
∴f(x2)=log12(x2),定义域为 (-∝,0)∪(0,+∞),
x∈(-∝,0),x2单调递减;f(x2)=log12(x2),单调递增;
x∈(0,+∝)时,x2单调递增; f(x2)=log12(x2),单调递减.
∴f(x2)的单调递增区间为(-∞,0),
故答案为(-∞,0)
设函数f(x)满足f(x+1)=,函数g(x)与函数f-1(x+1)的图象关于直线y=x对称,则g(10)=______
正确答案
∵f(x+1)=,
∴f(x)=,
它的反函数是:f-1(x)=,
∴f-1(x+1)=,
它的反函数是:y=,
即g(x)=,
∴g(10)=.
故答案为:.
已知定义在R上的减函数f(x)的图象经过点A(-3,2)、B(2,-2),若函数f(x)的反函数为f-1(x),则不等式|2f-1(x2-2)+1|<5的解集为 ______.
正确答案
不等式即-3<f-1(x2-2)<2,由f(x)是定义在R上的减函数,以及函数与反函数的关系得
f(-3)>x2-2>f(2),即 2>x2-2>-2,0<x2<4,
∴-2<x<0,或 0<x<2,
故答案为:(-2,0)∪(0,2).
设f(x)在R上为增函数,若方程x+f(x)=m的解为p,则方程x+f-1(x)=m的解是______.
正确答案
∵f(x)在R上为增函数,方程x+f(x)=m的解为p,
∴f(p)=m-p,
由反函数的性质知,f-1(m-p)=p,
x+f-1(x)=m,即f-1(x)=m-x的解为x=m-p.
故答案为:m-p.
设f(x)=+1g
(Ⅰ)证明f(x)在(-1,1)上是减函数;
(Ⅱ)若f(x)的反函数为f-1(x),试证明方程f-1(x)=0只有唯一解;
(Ⅲ)解关于x的不等式:f[x(x-)]<
.
正确答案
证明:(I)f(x)在(-1,1)上递减
函数的定义域为解得x∈(-1,1)
∵f′(x)=--
ln10<0
∴f(x)在(-1,1)上递减
(II)∵f(x)与f-1(x)的单调性相同
∴f-1(x)在定义域上递减
∵f(0)=
∴f-1()=0
∴f-1(x)=0有解,且唯一
(III)原不等式同解于f[x(x-)]<f(0)
∵f(x)在(-1,1)上递减
∴解得
<x<
或
<x<0
∴解集为{x|<x<
或
<x<0}.
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