- 基本初等函数(1)
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已知函数f(x)=ln(ex+a)(a>0)。
(1)求函数y=f(x)的反函数y=f-1(x)及f(x)的导数f′(x);
(2)假设对任意x∈[ln(3a),ln(4a)],不等式|m-f-1(x)|+ln(f′(x))<0成立,求实数m的取值范围。
正确答案
解:(1)设y=ln(ex+a),a>0,
则ey=ex+a,
∴ex=ey-a,a>0,
∴x=ln(ey-a),x,y互换得到函数y=f(x)的反函数
f-1(x)=ln(ex-a),x∈R;
f′(x)=。
(2)由|m-f-1(x)|+ln(f'(x))<0得ln(ex-a)-ln(ex+a)+x<m<ln(ex-a)+ln(ex+a)-x
设φ(x)=ln(ex-a)-ln(ex+a)+x,ψ(x)=ln(ex-a)+ln(ex+a)-x,
于是原不等式对于x∈[ln(3a),ln(4a)]恒成立等价于φ(x)<m<ψ(x)①
由,
注意到
故有
从而φ(x)与ψ(x)均在[ln(3a),ln(4a)]上单调递增
因此不等式①成立当且仅当
即。
已知函数f(x)=loga(a>0,a≠1)是奇函数.
(1)求m的值;
(2)求f(x)的反函数f-1(x);
(3)讨论f(x)的单调性,并用定义证明;
(4)当f(x)定义域区间为(1,a-2)时,f(x)的值域为(1,+∞),求a的值.
正确答案
(1)∵函数f(x)是奇函数,
∴f(-x)+f(x)=loga+loga
=loga
=0,对定义域内的任意x恒成立,
∴=1,即(m2-1)x2=0.
解得m=±1,经检验m=-1成立.
(2)由(1)可得:y=loga,由
>0,解得x>1或x<-1.
∴函数f(x)的定义域为{x|x>1或x<-1}.
由y=loga,化为ay=
,解得x=
(y≠0),
∴f-1(x)=(x≠0,a>0,a≠1).
(3)由(2)可知函数f(x)的定义域为(-∞,-1)∪(1,+∞),
设g(x)=,任取x1<x2<-1或1<x1<x2,
∵g(x1)-g(x2)=>0,
∴g(x1)>g(x2),
∴函数g(x)=在(-∞,-1)或(1,+∞)上单调递减,
∴当a>1时,f(x)在(-∞,-1)和(1,+∞)上单调递减,
当0<a<1时,f(x)在(-∞,-1)和(1,+∞)上单调递增.
(4)∵1<x<a-2,
∴a>3,
由(3)可知f(x)在(1,a-2)上单调递减.
∴f(a-2)=1,即loga=1,化简得a2-4a+1=0,
解得a=2+.
设函数f(x)=ax+b的图象经过点(1,7),又其反函数的图象经过点(4,0),求函数的解析式,并求f(-2)、f()的值.
正确答案
∵其反函数y=f-1(x)的图象经过点(4,0),
∴函数f(x)=ax+b的图象经过点(0,4),
∴
解之得:
f(x)的解析式是f(x)=4x+3
∴f-2)=,f(
)=5=4-2+3=
,
f()=5.
求下列函数的反函数 (1)f(x)=(x≤-1);(2)y=x|x|+2x;(3)f(x)=
;(4)y=x3-3x2+3x+1;(5)y=log2(x2+1)(x<0)
正确答案
(1)∵y=f(x)=(x≤-1),
∴x2+x-y2=0,x≤-1,且y≥0.
∴x=,
x,y互换,得f(x)=(x≤-1)的反函数为y=
,x≥0;
(2)y=x|x|+2x,
当x≥0时,y=x2+2x,且y≥0,
x==-1+
,
x,y互换,得y=x2+2x的反函数为x=-1+ ,x≥0.
当x<0时,y=-x2+2x,且y<0,
x==-1-
,
x,y互换,得y=-x2+2x的反函数为y=-1-,x<0.
∴y=x|x|+2x的反函数为y=;
(3)f(x)=,
当0≤x≤1时,y=x2-1∈[-1,0],
x2=y+1,
x=,
x,y互换,得y=x2-1∈[-1,0]的反函数为y=,-1≤x≤0.
当-1≤x<0时,y=x2∈(0,1],
x=-,
x,y互换,得y=x2∈(0,1]的反函数为y=-,0<x≤1.
∴f(x)=的反函数f-1(x)=
;
(4)∵y=x3-3x2+3x+1,
∴y-2=x3-3x2+3x-1=(x-1)3,
x-1=(y-2) 13,
∴x=(y-2) 13+1,
∴y=x3-3x2+3x+1的反函数是y=(x-2)13+1,x∈R;
(5)∵y=log2(x2+1)(x<0)
∴x2+1=2y,且y>0
x2=2y-1,
x=-,
x,y互换,得y=log2(x2+1)(x<0)的反函数为y=-,x>0.
已知函数f(x)=,f[g(x)]=4-x.
(1)求g(x)的解析式;
(2)求g-1(5)的值.
正确答案
(1)∵f(x)=,
∴f[g(x)]=
又f[g(x)]=4-x,∴=4-x,
解得g (x)=
(2)∵反函数的自变量就是原函数的函数值
∴在g(x)=中有5=
,
解得x=-
∴g-1(5)=-
已知函数f(x)=的图象过点A(4,
)和B(5,1).
①求函数f(x)的解析式;②函数f(x)的反函数;③设an=log2f(n),n是正整数,是数列的前项和Sn,解关于的不等式an≤Sn.
正确答案
(1)∵函数f(x)=的图象过点A(4,
)和B(5,1),
∴,解得a=2,b=32,
∴f(x)=2x-5.
(2)设y=f(x)=2x-5,
则x-5=log2y,
x=log2y+5,
x,y互换,得f-1(x)=5+log2x(x>0);
(3)∵an=log2f(n)=log2(2n-5)=n-5,
∴{an}是首项为-4,公差为1的等差数列,
∴Sn=-4n+=
n2 -
n,
∵an≤Sn,
∴n-5≤n2-
n,
解得:{n∈N+|n=1或n≥10}.
故答案为:{n∈N+|n=1或n≥10}.
已知函数f(x)=log13x,
(1)当x∈[,3]时,求f(x)的反函数g(x);
(2)求关于x的函数y=[g(x)]2-2ag(x)+3(a≤3)当x∈[-1.1]时的最小值h(a);
(3)我们把同时满足下列两个性质的函数称为“和谐函数”:
①函数在整个定义域上是单调增函数或单调减函数;
②在函数的定义域内存在区间[p,q](p<q)使得函数在区间[p,q]上的值域为[p2,q2].
(Ⅰ)判断(2)中h(x)是否为“和谐函数”?若是,求出p,q的值或关系式;若不是,请说明理由;
(Ⅱ)若关于x的函数y=+t(x≥1)是“和谐函数”,求实数t的取值范围.
正确答案
(1)由y=log13x得x=(
1
3
)y
∴f-1(x)=(
1
3
)x(-1≤x≤1)
(2)令t=f-1(x),x∈[-1,1].由(1)知t∈[,3].
∴函数y=[f-1(x)]2-2a[f-1(x)]+3=t2-2at+3 (≤t≤3)
对称轴x=a(a≤3)
①a≤时,ymin=(
1
3
)2-+3=
-
②<a≤3,ymin=a2-2a2+3=3-a2.
∴g(a)=.
(3)对(2)中g(a)=,
易知g(x)在(-∞,3]上单减.
(3)(I)若g(x)为“和谐函数”,则g(x)在(-∞,3]上存在区间[p,q](p<q),使得g(x)在区间[p,q]
上的值域为[p2,q2].
①若p<q≤,g(x)递减,
得p+q=
,
这与p<q≤矛盾.
②≤p<q≤3时
恒成立
此时p、q、满足,这样的p,q存在.
③p<,
<q≤3时,解得p=
矛盾
∴(2)中g(x)是“和谐函数”,p、q满足
(II)∵y=+t在[1,+∞)递增,有和谐函数的定义知,该函数在定义域[1,+∞)内,存在区间[p,q](p<q),使得该函数在区间[p,q]上的值域为[p2,q2]
已知函数f(x)=2x2+2x(x≥-1),求f(x)的反函数.
正确答案
∵函数y=f(x)=2x2+2x(x≥-1)
∴x2+2x=log2y
∴x=-1
∵x≥-1
∴x=-1-
∴y=-1-
∵y=f(x)=2x2+2x=2(x+1)2-1(x≥-1)
∴f(x)≥
∴f(x)的反函数为f-1(x)=-1-(x≥
).
若函数y=ϕ(x)存在反函数y=ϕ-1(x),则y=ϕ-1(x)的图象与y=-ϕ(-x)的图象关于直线______对称.
正确答案
y=ϕ(x)与y=ϕ-1(x)关于直线y=x对称,
而y=ϕ(x)与y=-ϕ(-x)关于原点成中心对称,
所以y=ϕ-1(x)与y=-ϕ(-x)关于直线y=-x对称.
故答案为:y=-x..
已知f(x)=,若函数y=g(x)的图象与y=f-1(x)+1的图象关于直线y=x对称,则g(3)=______.
正确答案
∵f(x)=,
∴f-1(x)=,
∵函数y=g(x)的图象与y=f-1(x)+1的图象关于直线y=x对称,
∴函数y=g(x)与函数y=f-1(x)+1互为反函数,
又∵函数y=f-1(x)+1=+1的反函数为:
y=,
即g(x)=,
则g(3)==7.
故答案为:7.
已知函数f(x)=(x≠-a,a≠
)
(1)求f(x)的反函数f-1(x);
(2)若f(x)=f-1(x),求a的值.
正确答案
(1)f(x)=2+则y≠2∴y-2=
,x+a=
,x=
-a
∴反函数f-1(x)=-a(x≠2).
(2)由f(x)=f-1(x),有2+=-a+
即(a+2)(x-2)(x+a)=(a+2)(1-2a)
使上式对x≠2且x≠a都成立,则a=-2
我们将点P(x,y)经过矩阵的变换得到新的点P'(x',y')称作一次运动,即:
=
.
(1)若点P(3,4)经过矩阵A=变换后得到新的点P',求出点P'的坐标,并指出点P'与点P的位置关系;
(2)若函数f(x)=x2+
(x≥0)的图象上的每一个点经过(1)中的矩阵A变换后,所得到图象对应函数y=g(x),试研究在y=g(x)上是否存在定义域与值域相同的区间[m,n],若存在,求出满足条件的实数a的取值范围;若不存在,说明理由.
正确答案
(1)∵=
,∴P'的坐标为(4,3)(2分)
显然点P'与点P关于直线y=x成轴对称;(4分)
(2)由(1)知y=g(x)为y=f(x)的反函数,(5分)
∴x2=ay-5,∴x=∴当a>0时,g(x)=
(x≥
)(7分)
当a<0时,g(x)=(x≤
)(8分)
当a>0时,函数y=g(x)在定义域内单调递增,
要使函数y=g(x)存在定义域与值域相同的区间[m,n],
只需方程=x当x≥0时有两个相异实根,(10分)
即方程ax-5=x2有两个相异正根(x=0显然不是方程的根),∴a=x+(x>0)即函数y=a与函数y=x+
(x>0)有两个交点,
由基本不等式可知:a>2(x+
≥2
当且仅当x=
时有最小值)(12分)
当a<0时,∵函数y=g(x)的值域为[0,+∞),而x≤<0,∴当a<0时,不存在定义域与值域相同的区间[m,n],∴a的取值范围为(2
,+∞).(14分)
若(2,1)既在f(x)=的图象上,又在它反函数图象上,求m,n的值.
正确答案
∵(2,1)既在f(x)=的图象上,又在它反函数图象上,
∴,∴
,
∴.
已知f(x)=ln (+x),g(x)=
(1)判断f(x)的奇偶性,并求f-1(x);
(2)若f-1(x)g(x)=1,求x的值.
正确答案
(1)f(x)的定义域为R,
f(x)+f(-x)=ln (+x)+ln (
-x)=ln1=0,
所以f(x)为奇函数,
由y=ln (+x)得ey=
+x,①
由y=ln (+x)得-y=-ln (
+x)
即-y=ln (-x)
所以e-y=-x,②
由①②得2x=ey-e-y,
所以f-1(x)=(x∈R)
(2)f-1(x)g(x)=1等价于方程e2x-e-2x=4
解得e2x=2-(舍)或e2x=2+
x=ln(2+
)
已知函数y=f(x)存在反函数,定义:若对给定的实数a(a≠0),函数y=f(x+a)与y=f-1(x+a)互为反函数,则称y=f(x)满足“a和性质”.
(1)判断函数g(x)=x2+1(x>0)是否满足“1和性质”,说明理由;
(2)求所有满足“2和性质”的一次函数.
正确答案
(1)不是;
∵g(x)=x2+1(x>0)
∴y=g(x+1)=(x+1)2+1(x>0)
∴x+1=
∴x=-1
∴y=-1即g′(x+1)=
-1(x>2)①
∵g′(x)=,,
∴g′(x+1)=与①不符故函数g(x)=x2+1(x>0)不满足“1和性质”
(2)设所有满足“2和性质”的一次函数为f(x)=kx+b(k≠0)
则f′(x)=
∴f′(x+2)=
∵f(x+2)=k(x+2)+b
∴f′(x+2)=
∴=
∴k=-1
∴f(x)=-x+b
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