专题02 常见函数值域或最值的经典求法 .docx
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1、专题02 常见函数值域或最值的经典求法【高考地位】函数值域是函数概念中三要素之一,是高考中必考内容,具有较强的综合性,贯穿整个高中数学的始终.而在高考试卷中的形式可谓千变万化,但万变不离其宗,真正实现了常考常新的考试要求.所以,我们应该掌握一些简单函数的值域求解的基本方法.方法一 观察法万能模板内 容使用场景函数值域求解解题模板第一步 观察函数中的特殊函数;第二步 利用这些特殊函数的有界性,结合不等式推导出函数的值域.例1函数的值域_【答案】【解析】由在上单调递增,在上单调递增,而当时,;当时,.函数值域为.【变式演练1】求函数的值域.【解析】2x0,082x802故函数的值域是.方法二 分离
2、常数法万能模板内 容使用场景函数值域求解解题模板第一步 观察函数类型,型如;第二步 对函数变形成形式;第三步 求出函数在定义域范围内的值域,进而求函数的值域.例2 求函数的值域.【解析】第一步,观察函数类型,型如;第二步,变形:函数,第三步,求出函数在定义域范围内的值域,进而求函数的值域:根据反比例函数的性质可知:,所以,所以函数的值域为.【变式演练2】【北京大学附属中学2021届高三5月阶段性检测】若函数的定义域是,则的值域是_.【答案】【解析】由当时,所以,则所以,即的值域为 故答案为:方法三 配方法万能模板内 容使用场景函数值域求解解题模板第一步 将二次函数配方成;第二步 根据二次函数的
3、图像和性质即可求出函数的值域. 例3 定义在上的函数的值域是_【解析】第一步,将函数配方成:由+10+241第二步,根据二次函数的图像和性质即可求出函数的值域:因为,所以1即函数的值域是【变式演练3】已知函数的定义域是,值域为,则的取值范围是( )A B C D【答案】C【解析】试题分析:因二次函数的对称轴为,且时,函数值,当时,因此当时, .故当,故应选C.考点:二次函数的图象和性质.方法四 反函数法万能模板内 容使用场景函数值域求解解题模板第一步 求已知函数的反函数;第二步 求反函数的定义域;第三步 利用反函数的定义域是原函数的值域的关系即可求出原函数的值域例4 设为,的反函数,则的最大值
4、为【答案】【解析】第一步,先判定函数在区间上是单调递增的;第二步,求出函数的值域;第三步,根据反函数的性质得出反函数在为增函数;所以在为增函数;所以的最大值为【变式演练4】求函数的值域.方法五 换元法万能模板内 容使用场景函数值域求解解题模板第一步 观察函数解析式的形式,函数变量较多且相互关联;第二步 另新元代换整体,得一新函数,求出新函数的值域即为原函数的值域.例5 求函数, 的值域.【解析】第一步,变化函数为二次函数的形式:,设,第二步,求出换元后函数的定义域:,第三步,结合二次函数的性质得出函数的值域:可得 ,综上所述:函数的值域为.【变式演练5】【2021新高考高考最后一卷数学第二模拟
5、】函数的值域为_.【答案】【解析】由题可得,令,则,即,当,即时,;当,即时,要使方程有解,则需,得.综上,例6 求函数的值域.【解析】第一步,换元(注意换元后的变量的取值范围):令,所以原函数可化为第二步,根据函数解析式判定单调性:因为其开口向下,并且对称轴是,故当时取得最大值为,没有最小值,故值域为.【变式演练6】 求函数,的值域.方法六 判别式法万能模板内 容使用场景函数值域求解解题模板第一步 观察函数解析式的形式,型如的函数;第二步 将函数式化成关于的方程,且方程有解,用根的判别式求出参数的取值范围,即得函数的值域.例7 求函数的值域.【解析】第一步,将函数式化成关于的方程的形式:因为
6、所以第二步,根据判别式得出函数值的取值范围:时,上式可以看成关于的二次方程,该方程的范围应该满足即此时方程有实数根即,当时,方程化为7=0,显然不能成立,所以,将,分别代入检验的不符合方程,所以【变式演练7】求函数的值域.【解析】,当时方程有解,当时由可得,综上可知值域为.方法七 基本不等式法万能模板内 容使用场景函数值域求解解题模板第一步 观察函数解析式的形式,型如或的函数;第二步 对函数进行配凑成形式,再利用基本不等式求函数的最值,进而得到函数的值域.例8 已知,求函数 的最小值.【解析】第一步,将函数解析式化成的形式:因为,所以;所以;第二步,利用基本不等式求函数最小值:,当且仅当,即时
7、等号成立。因为在定义域内,所以最小值为1.例9 已知函数,求的值域.【解析】第一步,将函数解析式化成的形式:因为,所以;所以;第二步,利用基本不等式求函数最小值:,当且仅当,即时等号成立。因为在定义域内,所以最小值为5.【变式演练8 】【2021届新高考同一套题信息原创卷】(多选)下列说法正确的是( )A已知,则函数B已知,则函数的值域为C已知,则函数的最小值为2D已知,则【答案】AB【解析】,当且仅当,即时取等号,故A正确;,在单调递增,故B正确;,当且仅当,即或时取等号,等号取不到,故C错误;,同号当,同负时,显然,故D错误,故选:AB【变式演练9】 求的最小值;【解析】由题意得,令,则,
8、又当时,函数单调递增,当时,有最小值,且最小值为,故的最小值是考点:函数的性质;基本不等式.方法八 单调性法万能模板内 容使用场景函数值域求解解题模板第一步 确定函数的定义域;第二步 求出函数的单调区间;第三步 确定函数的值域或最值.例10 求函数的值域.【解析】第一步,将函数化成基本初等函数的形式:令,所以第二步,讨论函数的单调性:因为;所以在上是减函数,在上是增函数;第三步,讨论函数的单调性:又因为在定义域上是减函数;所以在上是增函数,在上是减函数;第四步,根据单调性得出函数的最值,进而得出值域:所以,所以函数的值域为。【点评】本题先利用复合函数的单调性确定了函数的单调区间,从而得到函数的
9、最大值和最小值,得到函数的值域.例11求函数的值域.【解析】第一步,将函数化成基本初等函数的形式:令,所以第二步,讨论函数的单调性:因为;所以在上是增函数,在上是减函数;第三步,讨论函数的单调性:又因为在定义域上是减函数;所以在上是减函数,在上是增函数;第四步,根据单调性得出函数的最值,进而得出值域:所以,所以函数的值域为。【点评】(1)如果能确定函数的单调性时,可以使用函数的单调性求函数的值域.(2)本题中利用了这样一个性质:增(减)函数+增(减)函数=增(减)函数.(3)本题都是增函数,利用到了复合函数的单调性.【变式演练10】 已知函数.当时,求该函数的值域;【解析】,令,此时有, .【
10、变式演练11】 求函数的值域.【解析】由,解得,在此定义域内函数是单调递减,所以当时,函数取得最小值,所以函数的值域是.方法九 数形结合法万能模板内 容使用场景函数值域求解解题模板第一步 作出函数在定义域范围内的图像;第二步 利用函数的图像求出函数的值域.例12 求函数的值域.【解析】第一步,将函数解析式转化成两点间的直线的斜率:由题意可得:函数可看成定点到动点的斜率,又因为动点在单位圆上,所以问题转化为求定点到单位圆连线的斜率的问题。第二步,根据直线与圆相切得出函数的值域:设直线的方程为,所以因为直线与圆相切,所以,所以,所以函数的值域为:【点评】(1)对于某些具有明显几何意义的函数,我们可
11、以利用数形结合的方法求该函数的值域.先找到函数对应的形态特征,再求该函数的值域.(2)由于对应着两点之间的斜率(差之比对应直线的斜率),所以本题可以利用斜率分析解答.例13 求函数的值域.【解析】第一步,求函数的定义域,对数式应满足真数大于0:所以由得,所以函数的定义域是,第二步,求真数的取值范围,进而求出函数的值域:设点,所以,所以函数的值域为.【点评】要迅速地找到函数对应的形,必须注意积累.这样才能提高解题的效率.来 【变式演练12】 定义运算ab,ab=ab(ab)(ab),例如12=1,则函数y=12x的值域为( )A (0,1) B (,1) C 1,+) D (0,1【答案】D【解
12、析】当12x时,即x0时,函数y=1*2x=1,当12x时,即x0时,函数y=1*2x=2x由图知,函数y=1*2x的值域为:(0,1故选:D考点:遇到函数创新应用题型时,处理的步骤一般为:根据“让解析式有意义”的原则,先确定函数的定义域;再化简解析式,求函数解析式的最简形式,并分析解析式与哪个基本函数比较相似;根据定义域和解析式画出函数的图象根据图象分析函数的性质【高考再现】1. 【2014高考重庆理第12题】函数的最小值为_.【答案】考点:1、对数的运算;2、二次函数的最值.【名师点睛】本题考查了对数运算,二次函数,换元法,配方法求最值,本题属于基础题,注意函数的定义域.2.【2018年全
13、国普通高等学校招生统一考试理科数学(天津卷精编版)】已知函数设,若关于x的不等式在R上恒成立,则a的取值范围是A B C D 【解析】不等式为 (*),当时,(*)式即为, ,又(时取等号),(时取等号),所以,当时,(*)式为, ,又(当时取等号),(当时取等号),所以,综上故选A【考点】不等式、恒成立问题【名师点睛】首先满足转化为去解决,由于涉及分段函数问题要遵循分段处理原则,分别对的两种不同情况进行讨论,针对每种情况根据的范围,利用极端原理,求出对应的的范围.3. 【2014上海理】若是的最小值,则的取值范围为( ). (A)-1,2 (B)-1,0 (C)1,2 (D) 【答案】D【解
14、析】由于当时,在时取得最小值,由题意当时,应该是递减的,则,此时最小值为,因此,解得,选D【考点】分段函数的单调性与最值问题【名师点睛】(1)根据分段函数解析式求函数值首先确定自变量的值属于哪个区间,其次选定相应的解析式代入求解(2)已知函数值或函数值范围求自变量的值或范围应根据每一段的解析式分别求解,但要注意检验所求自变量的值或范围是否符合相应段的自变量的取值范围4.【2018高考福建】若函数 ( 且 )的值域是 ,则实数 的取值范围是【答案】【考点定位】分段函数求值域【名师点睛】本题考查分段函数的值域问题,分段函数是一个函数,其值域是各段函数值取值范围的并集,将分段函数的值域问题转化为集合
15、之间的包含关系,是本题的一个亮点,要注意分类讨论思想的运用,属于中档题5.【2015高考北京,理14】设函数若,则的最小值为;若恰有2个零点,则实数的取值范围是【答案】(1)1,(2)或.【解析】时,函数在上为增函数,函数值大于1,在为减函数,在为增函数,当时,取得最小值为1;(2)若函数在时与轴有一个交点,则,并且当时,则,函数与轴有一个交点,所以;若函数与轴有无交点,则函数与轴有两个交点,当时与轴有无交点,在与轴有无交点,不合题意;当时,与轴有两个交点,和,由于,两交点横坐标均满足;综上所述的取值范围或.考点定位:本题考点为函数的有关性质,涉及函数图象、函数的最值,函数的零点、分类讨论思想
16、解【名师点睛】本题考查函数图象与函数零点的有关知识,本题属于中等题,第一步正确画出图象,利用函数图象研究函数的单调性,求出函数的最值,第二步涉计参数问题,针对参数进行分类讨论,按照题目所给零点的条件,找出符合零点要求的参数,讨论要全面,注意数形结合6. 【2015高考浙江,理10】已知函数,则,的最小值是【答案】,.【解析】,当时,当且仅当时,等号成立,当时,当且仅当时,等号成立,故最小值为.【考点定位】分段函数【名师点睛】本题主要考查分段函数以及求函数的最值,属于容易题,在求最小值时,可以求每个分段上的最小值,再取两个最小值之中较小的一个即可,在求最小值时,要注意等号成立的条件,是否在其分段
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