分段函数的微积分典型问题例析

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分段函数专题非常全面

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分段函数的性质与应用分段函数是函数中比较复杂的一种函数,其要点在于自变量取不同范围的值时所使用的解析式不同,所以在解决分段函数的问题时要时刻盯着自变量的范围是否在发生变化。

即“分段函数——分段看” 一、基础知识:1、分段函数的定义域与值域——各段的并集2、分段函数单调性的判断:先判断每段的单调性,如果单调性相同,则需判断函数是连续的还是断开的,如果函数连续,则单调区间可以合在一起,如果函数不连续,则要根据函数在两段分界点出的函数值(和临界值)的大小确定能否将单调区间并在一起。

3、分段函数对称性的判断:如果能够将每段的图像作出,则优先采用图像法,通过观察图像判断分段函数奇偶性。

如果不便作出,则只能通过代数方法比较()(),f x f x -的关系,要注意,x x -的范围以代入到正确的解析式。

4、分段函数分析要注意的几个问题(1)分段函数在图像上分为两类,连续型与断开型,判断的方法为将边界值代入每一段函数(其中一段是函数值,另外一段是临界值),若两个值相等,那么分段函数是连续的。

否则是断开的。

例如:()221,34,3x x f x x x -≤⎧=⎨->⎩,将3x =代入两段解析式,计算结果相同,那么此分段函数图像即为一条连续的曲线,其性质便于分析。

再比如 ()221,31,3x x f x x x -≤⎧=⎨->⎩中,两段解析式结果不同,进而分段函数的图像是断开的两段。

(2)每一个含绝对值的函数,都可以通过绝对值内部的符号讨论,将其转化为分段函数。

例如:()13f x x =-+,可转化为:()13,113,1x x f x x x -+≥⎧=⎨-+<⎩5、遇到分段函数要时刻盯住变量的范围,并根据变量的范围选择合适的解析式代入,若变量的范围并不完全在某一段中,要注意进行分类讨论6、如果分段函数每一段的解析式便于作图,则在解题时建议将分段函数的图像作出,以便必要时进行数形结合。

微专题20 分段函数问题(解析版)

微专题20 分段函数问题(解析版)

微专题20 分段函数问题【题型归纳目录】 题型一:函数三要素的应用 题型二:函数性质与零点的应用 题型三:分段函数的复合题型四:特殊分段函数的表示与应用 【典型例题】题型一:函数三要素的应用例1.已知函数223,0()2,0x x x f x x x x ⎧+=⎨-<⎩,若f (a )()2f a f --(1),则a 的取值范围是( )A .[0,8]B .[8,)+∞C .(-∞,8]D .[8-,8]【解析】解:f (1)4=,f ∴(a )()8f a --,当0a =时,满足条件;0a >时,223[()2]6a a a a +--+-,整理得:8a , (0a ∴∈,8]0a <时,222[()3]8a a a a ----,整理得:8a , (,0)a ∴∈-∞综上可得:(a ∈-∞,8] 故选:C .例2.已知函数22,0(),0x x e x x f x e x x -⎧+=⎨+<⎩,若()f a f -+(a )2f (1),则a 的取值范围是( ) A .(-∞,1][1,)+∞ B .[0,1] C .[1-,0] D .[1-,1]【解析】解:22,0(),0x x e x x f x e x x -⎧+=⎨+<⎩, ()f x ∴为偶函数,()f a f -+(a )2f (1), 2f ∴(a )2f (1), f ∴(a )f (1),当0x 时,函数()f x 为增函数, ||1a ∴,11a ∴-,故选:D .例3.设函数22,0,(),0.x x x f x x x ⎧+<=⎨-⎩若(f f (a ))2,则实数a 的取值范围是( )A .[2-,)+∞B .(-∞,2]-C .(-∞2]D .(2)+∞【解析】解:()y f x =的图象如图所示,(f f (a ))2,f ∴(a )2-,由函数图象可知2a .故选:C .变式1.当函数2,1()66,1x x f x x x x ⎧⎪=⎨+->⎪⎩取得最小值时,(x = ) A 6B .26C 66 D .266【解析】解:当1x 时,2()0f x x =; 当1x >时,66()626266f x x x x x=+--=, 当且仅当6x x=,即6x 时等号成立. 2660<,∴函数2,1()66,1x x f x x x x ⎧⎪=⎨+->⎪⎩取得最小值为266, 对应的x 6. 故选:A .变式2.已知函数()1f x x =-+,0x <,()1f x x =-0x ,则不等式(1)(1)1x x f x +++的解集( )A .{|21}x x-B .{|12}x x +C .{|12}x x <+D .{|12}x x >【解析】解:当10x +<即1x <-时,不等式(1)(1)1x x f x +++同解于 (1)[(1)1]1x x x ++-++即21x -此时1x <-当10x +即1x -时,不等式(1)(1)1x x f x +++同解于 2210x x +-解得1221x --此时121x--总之,不等式的解集为{|21}x x -故选:A .变式3.已知23,0()(),0x x f x g x x ⎧->=⎨<⎩为奇函数,则((1))f g -= .【解析】解:根据题意,23,0()(),0x x f x g x x ⎧->=⎨<⎩为奇函数,则(1)(1)g f f -=-=-(1)(13)2=--=, 则((1))f g f -=(2)431=-=-, 故答案为:1.变式4.若函数3,0()(3),0log x x f x f x x >⎧=⎨+⎩,2()g x x =,则f (9)= ,[g f (3)]= ,1[()]9f f = .【解析】解:3,0()(3),0log x x f x f x x >⎧=⎨+⎩,2()g x x =,f ∴(9)3log 92==,[g f (3)3](log 3)g g ==(1)211==, 311[()](log )(2)99f f f f f ==-=(1)3log 10==.故答案为:2;1;0变式5.已知函数10()1x x f x x x -+<⎧=⎨-⎩,则不等式(1)(1)1x x f x +++的解集是 . 【解析】解:由题意22&,1(1)(1)2&,1x x x x f x x x x ⎧-<-+++=⎨+-⎩当0x <时,有21x -恒成立,故得0x < 当0x 时,221x x +,解得2121x-,故得021x-综上得不等式(1)(1)1x x f x +++的解集是(21]-∞- 故答案为(-∞21].变式6.设2,||1(),||1x x f x x x ⎧=⎨<⎩,()g x 是二次函数,若[()]f g x 的值域是[0,)+∞,则()g x 的值域是 .【解析】解:在坐标系中作出函数()21111x x x f x x x ⎧-=⎨-<<⎩或的图象,观察图象可知,当纵坐标在[0,)+∞上时,横坐标在(-∞,1][0-,)+∞上变化, ()f x 的值域是(1,)-+∞,而(())f g x 的值域是[0,)+∞, ()g x 是二次函数()g x ∴的值域是[0,)+∞.故答案为:[0,)+∞. 题型二:函数性质与零点的应用例4.已知函数7(13)10,7(),7x a x a x f x a x --+⎧=⎨>⎩是定义域(,)-∞+∞上的单调递减函数,则实数a 的取值范围是()A .11(,)32B .1(3,6]11C .12[,)23D .16(,]211【解析】解:若()f x 是定义域(,)-∞+∞上的单调递减函数, 则满足77011307(13)101a a a a a -<<⎧⎪-<⎨⎪-+=⎩,即0113611a a a ⎧⎪<<⎪⎪>⎨⎪⎪⎪⎩,即16311a <,故选:B .例5.已知函数6(13)10,6(),6x a x a x f x a x --+⎧=⎨>⎩是定义域(,)-∞+∞上的单调递减函数,则实数a 的取值范围是() A .15(,)38B .15(,]38C .1(,1)3D .16(,]311【解析】解:函数6(13)10,6(),6x a x a x f x a x --+⎧=⎨>⎩,()f x 是定义域(,)-∞+∞上的单调递减函数,则满足13001681a a a -<⎧⎪<<⎨⎪-⎩,解得1538a <,故选:B .例6.函数21,0()(1),0axax x f x a e x ⎧+=⎨-<⎩在R 上单调,则a 的取值范围为( ) A .(1,)+∞ B .(1,2] C .(,2)-∞ D .(,0)-∞【解析】解:()f x 在R 上单调; ①若()f x 在R 上单调递增,则: 200101(1)a a a a e >⎧⎪>⎨⎪+-⎩; 12a ∴<;②若()f x 在R 上单调递减,则: 01a a <⎧⎨>⎩; a ∴∈∅;a ∴的取值范围为(1,2].故选:B .变式7.已知221,0()(1),0x x x f x f x x ⎧--+<=⎨-⎩,则()y f x x =-的零点有( )A .1个B .2个C .3个D .4个【解析】解:当0x 时,()(1)f x f x =-,()f x ∴在0x 的图象相当于在[1-,0)的图象重复出现是周期函数, [1x ∈-,0)时,22()21(1)2f x x x x =--+=-++对称轴为1x =-,顶点坐标为(1,2)-. 画出函数()y f x =与y x =的图象如图:则()y f x x =-的零点有2个. 故选:B .变式8.已知定义在R +上的函数33103()13949log x x f x log x x x x ⎧-<⎪=-<⎨⎪>⎩,设a ,b ,c 为三个互不相同的实数,满足,f(a )f =(b )f =(c ),则abc 的取值范围为 . 【解析】解:作出()f x 的图象如图: 当9x >时,由()40f x x ==,得16x =, 若a ,b ,c 互不相等,不妨设a b c <<, 因为f (a )f =(b )f =(c ),所以由图象可知039a b <<<<,916c <<, 由f (a )f =(b ),得331log log 1a b -=-, 即33log log 2a b +=,即3log ()2ab =, 则9ab =,所以9abc c =, 因为916c <<, 所以819144c <<, 即81144abc <<,所以abc 的取值范围是(81,144). 故答案为:(81,144).变式9.已知函数3||,03()13,3log x x f x x x <⎧⎪=⎨+>⎪⎩,设a ,b ,c 是三个互不相同的实数,满足f (a )f =(b )f=(c ),则abc 的取值范围为 .【解析】解:作出函数3||,03()13,3log x x f x x x <⎧⎪=⎨+>⎪⎩的图象如图,不妨设a b c <<,则3423c <<+由f (a )f =(b ),得33|log ||log |a b =,即33log log a b -=, 3log ()0ab ∴=,则1ab =,abc ∴的取值范围为(3,423)+.故答案为:(3,423)+.变式10.已知()f x 在R 上是奇函数,且当0x <时,2()f x x x =+,求函数()f x 的解析式. 【解析】解:当0x >时,0x -<, 0x <时,2()f x x x =+,22()()()f x x x x x ∴-=-+-=-, 又()f x 为奇函数,22()()()f x f x x x x x ∴=--=--=-+,∴当0x >时,2()f x x x =-+,又(0)0f =符合上式,综上得,22,0(),0x x x f x x x x ⎧-<=⎨-+⎩.变式11.已知函数()(0)h x x ≠为偶函数,且当0x >时,2,04()442,4x x h x x x ⎧-<⎪=⎨⎪->⎩,若()h t h >(2),求实数t 的取值范围.【解析】解:函数()(0)h x x ≠为偶函数,且当0x >时,2,04()442,4x x h x x x ⎧-<⎪=⎨⎪->⎩,当4x >时,()42h x x =-递减,且()4h x <-,当04x <时,2()4x h x =-递减,且()[4h x ∈-,0),且0x >,()h x 连续,且为减函数, ()h t h >(2),可得(||)h t h >(2), 即为||2t <,且0t ≠, 解得22t -<<,且0t ≠,则t 的取值范围是(2-,0)(0⋃,2). 题型三:分段函数的复合例7.设函数,0(),0x e x f x lnx x ⎧=⎨>⎩,若对任意给定的(1,)a ∈+∞,都存在唯一的x R ∈,满足22(())2f f x ma m a =+,则正实数m 的最小值是( ) A .12B .1C .32D .2【解析】解:由已知条件知:2220ma m a +>,∴若0x ,则()0x f x e =>,(())0x f f x lne x ∴==,∴这种情况不存在,若01x <,则()0f x lnx =,(())1lnx f f x e x ∴==,1x >时,()0f x lnx =>,(())()f f x ln lnx R =∈,∴只有(())1f f x >,即2221ma m a +>时,对任意给定的(1,)a ∈+∞,都存在唯一的x R ∈,满足22(())2f f x ma m a =+,(1,)a ∈+∞,221m m ∴+,即2210m m +-,0m >,∴解得12m, ∴正实数m 的最小值是12. 故选:A .例8.已知函数12,1()2,1x xx f x x x --⎧⎪=⎨⎪<⎩,2()2g x x x =-,若关于x 的方程[()]f g x k =有四个不相等的实根,则实数(k ∈ ) A .1(2,1)B .1(4,1)C .(0,1)D .(1,1)-【解析】解:对于函数12,1()2,1x xx f x x x --⎧⎪=⎨⎪<⎩,当1x 时,()f x 单调递减且1()1f x -<; 当1x <时,()f x 单调递增且0()1f x <<; 故实数k 一定在区间(0,1)之间, 若2()()g x k g x -=;则可化为22()21g x x x k=-=+; 显然有两个不同的根,若()12g x k -=,则22()21log g x x x k =-=+; 故△2444log 0k =++>; 即14k >; 综上所述,实数1(,1)4k ∈;故选:B .例9.已知函数1|(1)|,1()21,1x ln x x f x x -->⎧=⎨+⎩,则方程3(())2[()]04f f x f x -+=的实根个数为( )A .3B .4C .5D .6【解析】解:设()f x t =,可得 3()2()04f t t -+=,分别作出()y f x =和322y x =+的图象, 可得它们有两个交点,即方程3()2()04f t t -+=有两根,一根为10t =,另一个根为2(1,2)t ∈, 由()0f x =,可得2x =; 由2()f x t =,可得x 有3个解,综上可得方程3(())2[()]04f f x f x -+=的实根个数为4.故选:B .变式12.(多选题)已知函数21,0()log ,0kx x f x x x +⎧=⎨>⎩下列是关于函数[()]1y f f x =+的零点的判断,其中正确的是( )A .在(1,0)-内一定有零点B .在(0,1)内一定有零点C .当0k >时,有4个零点D .当0k <时,有1个零点【解析】解:令[()]10f f x +=得,[()]1f f x =-,令()t f x =,则()1f t =-, ①当0k >时,作出函数()f x 的草图如下,由图象可知,此时()1f t =-的解满足101t <<,20t <,由1()f x t =可知,此时有两个解,由2()f x t =可知,此时有两个解,共4个解,即[()]1y f f x =+有4个零点; ②当0k <时,作出函数()f x 的草图如下,由图象可知,此时()1f t =-的解满足101t <<,由1()f x t =可知,此时有1个解,共1个解,即[()]1y f f x =+有1个零点; 综上,选项BCD 正确. 故选:BCD .变式13.(多选题)设函数||,0()(1),0x lnx x f x e x x >⎧=⎨+⎩,若函数()()g x f x b =-有三个零点,则实数b 可取的值可能是( ) A .0B .13C .12D .1【解析】解:函数()()g x f x b =-有三个零点,则函数()()0g x f x b =-=,即()f x b =有三个根, 当0x 时,()(1)x f x e x =+,则()(1)(2)x x x f x e x e e x '=++=+, 由()0f x '<得20x +<,即2x <-,此时()f x 为减函数, 由()0f x '>得20x +>,即20x -<<,此时()f x 为增函数, 即当2x =-时,()f x 取得极小值21(2)f e -=-, 作出()f x 的图象如图: 要使()f x b =有三个根, 则01b <, 故选:BCD .变式14.(多选题)已知定义域为R 的奇函数()f x 满足22,2()2322,02x f x x x x x ⎧>⎪=-⎨⎪-+<⎩,下列叙述正确的是()A .存在实数k ,使关于x 的方程()f x kx =有7个不相等的实数根B .当1211x x -<<<时,但有12()()f x f x >C .若当(0x ∈,]a 时,()f x 的最小值为1,则5[1,]2a ∈D .若关于x 的方程3()2f x =和()f x m =的所有实数根之和为零,则32m =-E .对任意实数k ,方程()2f x kx -=都有解 【解析】解:因为该函数为奇函数, 所以,222,(2)2322,(20)()0,(0)22,(02)2,(2)23x x x x x f x x x x x x x ⎧<-⎪+⎪----<⎪⎪==⎨⎪-+<⎪⎪>⎪-⎩,该函数图象如下:对于A ;如图所示直线与该函数图象有7个交点,故A 正确; 对于B ;当1211x x -<<<时,函数不是减函数,故B 错误;对于C ;直线1y =,与函数图象交于(1,1),5(2,1,),故当()f x 的最小值为1时,[1a ∈,5]2,故C 正确;对于D ;3()2f x =时,若使得其与()f x m =的所有零点之和为0,则32m =-,或317m =-,故D 错误; 对于E ;当2k =-时,函数()f x 与2y kx =+没有交点.故E 错误. 故选:AC .变式15.(多选题)已知定义域为R 的奇函数()f x ,满足22,2()2322,02x f x x x x x ⎧>⎪=-⎨⎪-+<⎩,下列叙述正确的是( )A .存在实数k ,使关于x 的方程()f x kx =有7个不相等的实数根B .当1211x x -<<<时,恒有12()()f x f x >C .若当(0x ∈,]a 时,()f x 的最小值为1,则5[1,]2a ∈D .若关于x 的方程3()2f x =和()f x m =的所有实数根之和为零,则32m =- 【解析】解:函数()f x 是奇函数,∴若2x <-,则2x ->,则2()()23f x f x x -==---,则2()23f x x =+,2x <-. 若20x -<,则02x <-,则2()22()f x x x f x -=++=-, 即2()22f x x x =---,20x -<, 当0x =,则(0)0f =. 作出函数()f x 的图象如图:对于A ,联立222y kxy x x =⎧⎨=-+⎩,得2(2)20x k x -++=, △22(2)844k k k =+-=+-,存在1k <,使得△0>,∴存在实数k ,使关于x 的方程()f x kx =有7个不相等的实数根,故A 正确;对于B ,当1211x x -<<<时,函数()f x 不是单调函数,则12()()f x f x >不成立,故B 不正确; 对于C ,当52x =时,52()152232f ==⨯-,则当(0x ∈,]a 时,()f x 的最小值为1,则[1a ∈,5]2,故C 正确;对于D ,函数()f x 是奇函数,若关于x 的两个方程3()2f x =与()f x m =所有根的和为0, ∴函数3()2f x =的根与()f x m =根关于原点对称, 则32m =-,但0x >时,方程3()2f x =有3个根, 设分别为1x ,2x ,3x ,且12302x x x <<<<, 则有23232x =-,得136x =,即3136x =, 122x x +=,则三个根之和为1325266+=, 若关于x 的两个方程3()2f x =与()f x m =所有根的和为0, 则()f x m =的根为256-,此时25263()2561682()36m f =-==-=-⨯-+,故D 错误, 故选:AC .变式16.已知函数2,0,()1,0,x k x f x x x -+<⎧=⎨-⎩其中0k .①若2k =,则()f x 的最小值为 ;②关于x 的函数(())y f f x =有两个不同零点,则实数k 的取值范围是 . 【解析】解:①若2k =,则22,0()1,0x x f x x x -+<⎧=⎨-⎩,作函数()f x 的图象如下图所示,显然,当0x =时,函数()f x 取得最小值,且最小值为(0)1f =-. ②令()m f x =,显然()0f m =有唯一解1m =,由题意,()1f x =有两个不同的零点,由图观察可知,1k <, 又0k ,则实数k 的取值范围为01k <. 故答案为:1-;[0,1). 题型四:特殊分段函数的表示与应用例10.对a ,b R ∈,记{max a ,()}()a ab b b a b ⎧=⎨<⎩,则函数(){|1|f x max x =+,2}()x x R ∈的最小值是( )A 35- B 35+ C 15+D 15-【解析】解:当2|1|x x +,即21x x +或21x x +-, 15152x-+时, (){|1|f x max x ∴=+,2}|1|1x x x =+=+,函数()f x 单调递减,1535()(min f x f --==, 当15x -<(){|1|f x max x =+,22}x x =,函数()f x 单调递减,1535()(min f x f --=, 当15x +2()f x x =,函数()f x 单调递增,1535()(min f x f ++== 综上所述:35()min f x -= 故选:A .例11.已知符号函数1,0()0,01,0x sgn x x x >⎧⎪==⎨⎪-<⎩,1()()3x f x =,()()()g x f kx f x =-,其中1k >,则下列结果正确的是( )A .(())()sgn g x sgn x =B .(())()sgn gx sgn x =-C .(())(())sgn g x sgn f x =D .(())(())sgn g x sgn f x =-【解析】解:符号函数1,0()0,01,0x sgn x x x >⎧⎪==⎨⎪-<⎩,1()()3x f x =,11()()()()()33kx x g x f kx f x ∴=-=-,其中1k >,11(())[()()]33kx x sgn g x sgn ∴=-,当0x >时,kx x >,11()()033kx x -<,11(())[()()]133kx x sgn g x sgn =-=-,()1sgn x =;当0x =时,0kx x ==,11()()033kx x -=,(())0sgn g x =,()0sgn x =;当0x <时,kx x <,11()()033kx x ->,11(())[()()]133kx x sgn g x sgn =-=,()1sgn x =-.(())()sgn g x sgn x ∴=-.故选:B .例12.定义全集U 的子集A 的特征函数1,()0,A x Af x x A ∈⎧=⎨∉⎩对于任意的集合A 、B U ⊂,下列说法错误的是()A .若AB ⊆,则()()A B f x f x ,对于任意的x U ∈成立 B .()()()A B A Bf x f x f x =+,对于任意的x U ∈成立 C .()()()A B ABf x f x f x =,对于任意的x U ∈成立D .若UA B =,则()()1A B f x f x +=,对于任意的x U ∈成立【解析】解:对于A ,因为A B ⊆,若x A ∈,则x B ∈, 因为1,1,()0,0,A U x Ax A f x x A x A ∈∈⎧⎧==⎨⎨∈∉⎩⎩, 1,()0,B U x Bf x x B∈⎧=⎨∈⎩,而UA 中可能有B 中的元素, 但UB 中不可能有A 中的元素,所以()()A B f x f x ,即对于任意的x U ∈,都有()()A B f x f x 成立, 故选项A 正确; 对于B ,因为1,()0,()ABU x A Bf x x A B ⎧∈⎪=⎨∈⎪⎩, 当某个元素x 在A 中且在B 中, 由于它在AB 中,故()1ABf x =,而()1A f x =且()1B f x =,可得()()()A B A Bf x f x f x ≠+,故选项B 错误; 对于C ,1,1,0,()0,()()ABU U U x A B x A Bf x A B x A B ⎧⎧∈∈⎪⎪==⎨⎨∈∈⎪⎪⎩⎩,1,1,1,()()0,0,0,()()A B U U U U x A x B x A Bf x f x x A x B x A B ⎧∈∈∈⎧⎧⎪⋅=⋅=⎨⎨⎨∈∈∈⎪⎩⎩⎩,故选项C 正确;对于D ,因为1,()0,U U A x Af x x A ∈⎧=⎨∈⎩,结合1,1,()0,0,A U x Ax A f x x A x A ∈∈⎧⎧==⎨⎨∈∉⎩⎩, 所以()1()B A f x f x =-, 即()()1A B f x f x +=, 故选项D 正确. 故选:B .变式17.定义全集U 的子集A 的特征函数为1,()0,A U x Af x x C A ∈⎧=⎨∈⎩,这里UA 表示集合A 在全集U 中的补集,已A U ⊆,B U ⊆,给出以下结论中不正确的是( ) A .若A B ⊆,则对于任意x U ∈,都有()()A B f x f x B .对于任意x U ∈,都有()1()U C A A f x f x =-C .对于任意x U ∈,都有()()()A B A Bf x f x f x =D .对于任意x U ∈,都有()()()A B A Bf x f x f x =【解析】解:由题意,可得对于A ,因为A B ⊆,可得x A ∈则x B ∈,1,()0,A U x A f x x C A ∈⎧=⎨∈⎩,1,()0,B U x Bf x x C B ∈⎧=⎨∈⎩,而UA 中可能有B 的元素,但UB 中不可能有A 的元素()()A B f x f x ∴,即对于任意x U ∈,都有()()A B f x f x 故A 正确; 对于B ,因为1,0,U U C A x C Af x A ∈⎧=⎨∈⎩,结合()A f x 的表达式,可得1()U C A A f f x =-,故B 正确; 对于C ,1,1,()0,()0,()()A BU U U x A B x A Bf x x C A B x C A C B ⎧⎧∈∈⎪⎪==⎨⎨∈∈⎪⎪⎩⎩1,1,()()0,0,A B U U x Ax Bf x f x x C Ax C B ∈∈⎧⎧==⎨⎨∈∈⎩⎩, 故C 正确; 对于D ,1,()0,()ABU x A B f x x C AB ⎧∈⎪=⎨∈⎪⎩当某个元素x 在A 中但不在B 中,由于它在A B 中,故()1ABf x =,而()1A f x =且()0B f x =,可得()()()A B A Bf x f x f x ≠由此可得D 不正确. 故选:D .变式18.对a ,b R ∈,记,(,),a a bmax a b b a b ⎧=⎨<⎩,函数()(|1|f x max x =+,|2|)()x x R -∈的最小值是 .【解析】解:由题意得, ()(|1|f x max x =+,|2|)x - 11,212,2x x x x ⎧+⎪⎪=⎨⎪-<⎪⎩,故当12x =时,()f x 有最小值13()22f =, 故答案为:32. 变式19.对a ,b R ∈,记{max a ,,},a a b b b a b⎧=⎨<⎩,函数(){|1|f x max x =+,||}()x m x R -∈的最小值是32,则实数m 的值是 .【解析】解:函数(){|1|f x max x =+,||}x m - |1|,|1|||||,|1|||x x x m x m x x m ++-⎧=⎨-+<-⎩, 由()f x 的解析式可得,11()()22m m f x f x --+=-, 即有()f x 的对称轴为12m x -=, 则113()||222m m f -+==, 解得2m =或4-, 故答案为:2或4-.变式20.设函数[],0()(1),0x x x f x f x x -⎧=⎨+<⎩,其中[]x 表示不超过x 的最大整数,如[ 1.2]2-=-,[1.2]1=,[1]1=,若直线10(0)x ky k -+=>与函数()y f x =的图象恰好有两个不同的交点,则k 的取值范围是 . 【解析】解:画出函数[],0()(1),0x x x f x f x x -⎧=⎨+<⎩和函数1()x g x k+=的图象, 若直线1(0)ky x k =+>与函数()y f x = 的图象恰有两个不同的交点, 结合图象可得:1PA PC k k k<, 112(1)3PA k ==--,111(1)2PC k ==--,故11132k <,求得23k <, 故答案为:23k <.【过关测试】 一、单选题1.(2022·辽宁·铁岭市清河高级中学高一阶段练习)若函数()22,14,1x t x f x tx x ⎧-+≤-=⎨+>-⎩在R 上是单调函数,则t的最大值为( ) A .32B .53C .74D .95【答案】B【解析】当1x ≤-时,2()2f x x t =-+为增函数,所以当1x >-时,()4f x tx =+也为增函数,所以0124t t t >⎧⎨-+≤-+⎩,解得503t <≤.故t 的最大值为53, 故选:B.2.(2022·云南师大附中高一期中)已知函数()()e e,1ln 21,1xx f x x x ⎧-<⎪=⎨-≥⎪⎩,若关于x 的不等式()()21f ax f ax <+的解集为R ,则实数a 的取值范围为( )A .()()2,11,4--⋃-B .()()1,22,4-C .[)1,2-D .[)0,4【答案】D【解析】当1x <时,()e e x f x =-在(),1-∞上单调递增且()()e e 10xf x f =-<=;当1x ≥时,()()ln 21f x x =-在[)1,+∞上单调递增且()()()ln 2110f x x f =-≥=; 所以()f x 在R 上单调递增,又由()()21f ax f ax <+,则有21ax ax <+,由题,可知210ax ax -+>的解集为R ,当0a =时,20010x x ⋅-⋅+>恒成立,符合题意;当0a ≠时,则有2Δ40a a a >⎧⎨=-<⎩, 解不等式组,得04a <<;综上可得,当[)0,4a ∈时,210ax ax -+>的解集为R . 故选:D.3.(2022·山东省青岛第五十八中学高一期中)已知函数()()23++2,<1=+,1a x a x f x ax x x --≥⎧⎨⎩在(),-∞+∞上单调递减,则实数a 的取值范围为( ). A .()0,3B .1,32⎡⎫⎪⎢⎣⎭C .2,33⎡⎫⎪⎢⎣⎭D .2,33⎛⎫ ⎪⎝⎭【答案】C【解析】因为函数()()23++2,<1=+,1a x a x f x ax x x --≥⎧⎨⎩在(),-∞+∞上单调递减, ∴3<0>011221+1a a a a a -≤-≥-⎧⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎩,解得233a ≤<, 即a 的取值范围是2,33⎡⎫⎪⎢⎣⎭,故选:C.4.(2022·山东省青岛第五十八中学高一期中)已知数学符号{}max ,a b 表示取a 和b 中最大的数,若对任意R x ∈,函数()231max 3,,4322f x x x x x ⎧⎫=-++-+⎨⎬⎩⎭,则()f x 的最小值为( )A .5B .4C .3D .2【答案】D【解析】在同一直角坐标系中,画出函数2123313,,4322y x y x y x x =-+=+=-+的图象,根据{}max ,a b 的定义,可得()f x 的图象(实线部分),由()f x 的图象可知,当=1x 时,()f x 最小,且最小值()12f =, 故选:D5.(2022·山西太原·高一阶段练习)设()()2,0=1+++4,>0x a x f x x a x x-≤⎧⎪⎨⎪⎩,若()0f 是()f x 的最小值,则a 的取值范围为( ) A .[]0,3 B .()0,3 C .(]0,3 D .[)0,3【答案】A【解析】当0x >时,由基本不等式可得()114246f x x a x a a x x=+++≥⋅+=+, 当且仅当=1x 时,等号成立;当0x ≤时,由于()()0f x f ≥,则0a ≥,由题意可得()()2min 06f x f a a ==≤+,即260a a --≤,解得23a -≤≤,故03a ≤≤.因此,实数a 的取值范围是[]0,3. 故选:A.6.(2022·福建·厦门双十中学高一阶段练习)已知函数()()22,f x x g x x =-+=,令()()()()()()(),=,<f x f x g x h x g x f x g x ≥⎧⎪⎨⎪⎩,则不等式()74h x >的解集是( )A .1<2x x -⎧⎨⎩或17<<24x ⎫⎬⎭B .{<1x x -或71<<4x ⎫⎬⎭C .11<<22x x -⎧⎨⎩或7>4x ⎫⎬⎭D .{1<<1x x -或7>4x ⎫⎬⎭【答案】C【解析】由()()()()()()(),=,<f x f x g x h x g x f x g x ≥⎧⎪⎨⎪⎩可知,()h x 的图像是()f x 与()g x 在同个区间函数值大的那部分图像,由此作出()h x 的图像,联立2=+2=y x y x -⎧⎨⎩,解得=2=2x y --⎧⎨⎩或=1=1x y ⎧⎨⎩,故12x =-,21x =,所以()2,2=+2,2<<1,>1x x h x x x x x ≤---⎧⎪⎨⎪⎩,又由()74h x >可知,其解集为()h x 的函数值比74大的那部图像的所在区间,结合图像易得,()74h x >的解集为{34<<x x x x 或}5>x x联立2=+27=4y x y -⎧⎪⎨⎪⎩,解得1=27=4x y -⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎩或1=27=4x y ⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎩,故312x =-,412x =,联立=7=4y x y ⎧⎪⎨⎪⎩,解得7=47=4x y ⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎩,故574x =,所以()74h x >的解集为11<<22x x -⎧⎨⎩或7>4x ⎫⎬⎭.故选:C..7.(2022·浙江·高一阶段练习)设函数1,>0()=0,=0-1,<0x f x x x ⎧⎪⎨⎪⎩,则方程2(1)4x f x -=-的解为( )A .2x =-B .3x =-C .=2xD .=3x【答案】A【解析】因为1,>0()=0,=0-1,<0x f x x x ⎧⎪⎨⎪⎩,由2(1)4x f x -=-知,2-1>01=-4x x ⋅⎧⎨⎩,2-1=00=-4x x ⋅⎧⎨⎩,2-1<0(-1)=-4x x ⋅⎧⎨⎩, 解得2x =-. 故选:A .8.(2022·湖北黄石·高一期中)已知函数()f x x x =,若对任意[,1]x t t ∈+,不等式()24()f x t f x +≤恒成立,则实数t 的取值范围是( ) A .15[-- B .15-+ C .1515[---+ D .15[-+ 【答案】B【解析】()22,0,0x x f x x x x x ⎧≥⎪==⎨-<⎪⎩,因为2yx 在0x ≥上单调递增,2y x =-在0x <上单调递增,所以()f x x x =在R 上单调递增,因为)24(2)4(2x x x x x x f f ===,且()24()f x t f x +≤,所以()2(2)f x t f x +≤,所以22x t x +≤,即()222110x x t x t -+=-+-≤在[,1]x t t ∈+恒成立,所以()()22201210t t t t t t ⎧-+≤⎪⎨+-++≤⎪⎩即22010t t t t ⎧-≤⎪⎨+-≤⎪⎩,解得150t -+≤≤, 所以实数t 的取值范围是15-+, 故选:B9.(2022·江西·于都县新长征中学高一阶段练习)已知函数()21,=,2x c f x xx x c x ⎧-<⎪⎨⎪-≤≤⎩ ,若()f x 值域为1,24⎡⎤-⎢⎥⎣⎦,则实数c 的范围是( ) A .11,2⎡⎤--⎢⎥⎣⎦B .1,2⎛⎫-∞- ⎪⎝⎭C .11,22⎡⎤-⎢⎥⎣⎦D .[)1,-+∞【答案】A【解析】当=2x 时,()()221112422,244f f x x x x ⎛⎫=-==-=--≥- ⎪⎝⎭,()f x 值域为1,2,4⎡⎤-∴⎢⎥⎣⎦当x c <时,由()12f x x =-=,得12x =-,此时12c ≤-,由()22f x x x =-=,得220x x --=,得=2x 或=1x -,此时112c -≤≤-,综上112c -≤≤-,即实数c 的取值范围是11,2⎡⎤--⎢⎥⎣⎦,故选:A 二、多选题10.(2022·浙江省永嘉县碧莲中学高一期中)我们用符号min 示两个数中较小的数,若x ∈R ,(){}2min 2,f x x x =-,则()f x ( )A .最大值为1B .无最大值C .最小值为1-D .无最小值【答案】AD【解析】在同一平面直角坐标系中画出函数22y x =-,y x =的图象,如图:根据题意,图中实线部分即为函数()f x 的图象. 由22x x -=,解得12x =-,21x =,所以()222,2,212,1x x f x x x x x ⎧-≤-⎪=-<≤⎨⎪->⎩,∴当1x =时,()f x 取得最大值,且()max 1f x =,由图象可知()f x 无最小值, 故选:AD.11.(2022·黑龙江·哈尔滨三中高一期中)定义{},min ,,a a ba b b a b ≤⎧=⎨>⎩,若函数{}2()min 33,|3|3f x x x x =-+--+,且()f x 在区间[,]m n 上的值域为37,44⎡⎤⎢⎥⎣⎦,则区间[,]m n 长度可以是( )A .74B .72C .114D .1【答案】AD【解析】令23333x x x -+≤--+①,当3x ≥时,不等式可整理为2230x x --≤,解得13x -≤≤,故3x =符合要求, 当3x <时,不等式可整理为2430x x -+≤,解得13x ≤≤,故13x ≤<, 所以不等式①的解为13x ≤≤;由上可得,不等式23333x x x -+>--+的解为1x <或3x >, 所以()233,1333,13x x x f x x x x ⎧-+≤≤⎪=⎨--+⎪⎩或,令23334x x -+=,解得32x =,令27334x x -+=,解得52x =或12, 令3334x --+=,解得34x =或214,令7334x --+=,解得74x =或174,所以区间[],m n 的最小长度为1,最大长度为74.故选:AD.12.(2022·四川省宣汉中学高一阶段练习)设函数()y f x =的定义域为R ,对于任意给定的正数m ,定义函数(),()(),()m f x f x m f x m f x m ≥⎧=⎨<⎩,若函数()2211f x x x =-++,则下列结论正确的是( )A .()338f =B .()3f x 的值域为[]3,12C .()3f x 的单调递增区间为[]2,1-D .()31f x +的图像关于原点对称【答案】ABC【解析】由22113x x -++≥, 解得:24x -≤≤,故23211,24()3,42x x x f x x x ⎧-++-≤≤=⎨><-⎩或,A .23(3)323118f =-+⨯+=,本选项符合题意;B .当24x -≤≤时,2321112x x ≤-++≤; 当42x x -或><时,3()3f x =, 故值域为[3,12],本选项符合题意;C .当24x -≤≤时,23()211f x x x =-++,图像开口向下,对称轴为1x =, 故3()f x 在[]2,1-上单调递增,本选项符合题意;D .2312,33(1)3,33x x y f x x x ⎧-+-≤≤=+=⎨><-⎩或,故函数3(1)y f x =+为偶函数,本选项不符合题意.故选:ABC .13.(2022·福建·厦门双十中学高一阶段练习)在数学中,布劳威尔不动点定理是拓扑学里一个非常重要的不动点定理,它可应用到有限维空间,并构成一般不动点定理的基石,布劳威尔不动点定理得名于荷兰数学家鲁伊兹·布劳威尔(LEJBrouwer ),简单的讲就是对于满足一定条件的图象不间断的函数()f x ,存在一个点0x ,使()00=f x x ,那么我们称该函数为“不动点”函数,0x 为函数的不动点,则下列说法正确的( )A .()1f x x x -=为“不动点”函数B .()253f x x x -=+的不动点为2±C .()221,1=2,>1x x f x x x ≤⎧-⎪⎨-⎪⎩为“不动点”函数D .若定义在R 上有且仅有一个不动点的函数()f x 满足()()()22f f x x x f x x x --+=+,则()2+1f x x x -= 【答案】ABC【解析】对于A ,令()f x =x ,得1x x x -=,解得2x =22f =⎝⎭(有一个满足足矣),所以()1f x x x-=为“不动点”函数,故A 说法正确;对于B ,令()f x =x 253x x x -+=253x +=,即259x +=,解得2x =±,即()22f =和()22f -=-,所以()253f x x x -=+的不动点为2±,故B 说法正确;对于C ,当1x ≤时,()221f x x -=,令()f x =x ,得221x x -=,解得12x =-或=1x ;当1x >时,()2f x x -=,令()f x =x ,得2x x -=,即2x x -=±,解得=1x (舍去); 综上:1122f ⎛⎫-=- ⎪⎝⎭和()11f =,所以()f x 为“不动点”函数,故C 说法正确;对于D ,不妨设该不动点为t ,则()f t t =,则由()()()22f f x x x f x x x --+=+得()()()22f f t t t f t t t --+=+,即()22++f t t t t t t --=,整理得()2222f t t t t --+=+,所以22t t -+也是()f x 的不动点,故22t t t -+=,解得=0t 或1t =-,即0,1都是()f x 的不动点,与题设矛盾,故D 说法错误. 故选:ABC 三、填空题14.(2022·广东·高一期中)已知函数(2),1(),1aa x x f x x x -<⎧=⎨≥⎩是定义在R 上的增函数,则a 的取值范围是________. 【答案】)1,2⎡⎣【解析】由已知,函数(2),1(),1aa x x f x x x -<⎧=⎨≥⎩是定义为在R 上的增函数, 则(2)y a x =-为单调递增函数,a y x =为单调递增函数,且(2)11a a -⨯≤,所以20021a a a ->⎧⎪>⎨⎪-≤⎩,解得12a ≤<,所以a 的取值范围是:)1,2⎡⎣. 故答案为:)1,2⎡⎣.15.(2022·山西·晋城市第一中学校高一阶段练习)若函数222,0(),0x ax x f x bx x x ⎧+≥=⎨+<⎩为奇函数,则a b +=__________. 【答案】1-【解析】利用奇函数的定义()()f x f x -=-,求.当0x <时,则0x ->,所以222()2()()f x x ax f x bx x bx x -=-=-=-+=--, 所以2b =-,1a =,即2,1b a =-= 故1a b +=-. 故答案为:1-.16.(2022·安徽淮南·高一阶段练习)若函数()()2,113,1ax x x f x a x a x ⎧-<⎪=⎨--≥⎪⎩满足对1x ∀,2x ∈R ,且12x x ≠,都有()()12120f x f x x x -<-成立,则实数a 的取值范围是______.【答案】21,52⎡⎤⎢⎥⎣⎦【解析】根据题意,任意实数12x x ≠都有()()12120f x f x x x -<-成立,所以函数()f x 是R 上的减函数,则分段函数的每一段单调递减且在分界点处113a a a -≥--,所以0112130113a a a a a a ≥⎧⎪-⎪-≥⎪⎨⎪-<⎪-≥--⎪⎩,解得2152a ≤≤,所以实数a的取值范围是21,52⎡⎤⎢⎥⎣⎦.故答案为:21,52⎡⎤⎢⎥⎣⎦17.(2022·广东·深圳市高级中学高一期中)已知()22f x x x =-,()1g x x =+,令()()(){}max ,M x f x g x =,则()M x 的最小值是___________.513- 【解析】令221x x x -≥+,解得313x +≥313x -≤ 则()()(){}23133132,max ,313313x x x x M x f x g x x x ⎧+--≥⎪⎪==⎨-+⎪+<<⎪⎩,当313x +≥313x -≤()min 313513M x M --==⎝⎭, 313313x -+<<513- 513- 513- 四、解答题18.(2022·四川·宁南中学高一阶段练习)已知函数()f x 的解析式()3+5,0=+5,0<<12+8,>1x x f x x x x x ≤-⎧⎪⎨⎪⎩.(1)求12f f ⎛⎫⎛⎫ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭; (2)若()2f a =,求a 的值;【解析】(1)函数()f x 的解析式()3+5,0=+5,0<<12+8,>1x x f x x x x x ≤-⎧⎪⎨⎪⎩. 11115222f ⎛⎫∴=+= ⎪⎝⎭,11111283222f f f ⎛⎫⎛⎫⎛⎫==-⨯+=- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭;(2)因为()3+5,0=+5,0<<12+8,>1x x f x x x x x ≤-⎧⎪⎨⎪⎩且()2f a =,所以3+5=20a a ≤⎧⎨⎩,解得1a =-;或+5=20<<1a a ⎧⎨⎩,解得3a =-(舍去); 或2+8=2>1a a -⎧⎨⎩,解得=3a .综上:1a =-或=3a .19.(2022·浙江·玉环市玉城中学高一阶段练习)(1)已知函数()f x 是一次函数,且满足()()3+121=2+17f x f x x --,求()f x 的解析式;(2)已知函数()2+2,1=,1<<22,2x x f x x x x x ≤≥⎧⎪⎨⎪⎩①求()2f ,()()1f f -②若()3f a =,求a 的值【解析】(1)设()=+,0f x kx b k ≠,则:()+1=++f x kx b k ,()1=+f x kx b k --,故()()3++2+=2+17kx b k kx b k x --,即++5=2+17kx b k x ,故=2k ,=7b .所以()27f x x =+(2)函数()2+2,1=,1<<22,2x x f x x x x x ≤≥⎧⎪⎨⎪⎩,①()2=2?2=4f ,()()()()1=1+2=1=3f f f f --.②当1a ≤时,()=+2=3f a a ,解得=1a ,成立;当12a <<时,()2==3f a a ,解得3a =3a =-;当2a ≥时,()=2=3f a a ,解得3=2a (舍去). 故a 31. 20.(2022·辽宁·高一阶段练习)已知函数()22122f x x x a a =+++,()22122g x x x a a =-+-,R a ∈.设函数()()()()()()(),,f x f x g x M x g x g x f x ⎧≥⎪=⎨>⎪⎩. (1)若1a =,求()M x 的最小值;(2)若()M x 的最小值小于52,求a 的取值范围. 【解析】(1)由题意可得,当()()f x g x ≥时,()()2222112224022f x g x x x a a x x a a x a ⎛⎫-=+++--+-=+≥ ⎪⎝⎭,当()()f x g x <时,()()2222112224022f x g x x x a a x x a a x a ⎛⎫-=+++--+-=+< ⎪⎝⎭, 所以()()(),2,,2.f x x a M x g x x a ⎧≥-⎪=⎨<-⎪⎩当1a =时,()2213,2,211, 2.2x x x M x x x x ⎧++≥-⎪⎪=⎨⎪--<-⎪⎩作出()M x 的图象,如图1: 由图可知()M x 的最小值为()512f -=.(2)()222212,2,212,2,2x x a a x a M x x x a a x a ⎧+++≥-⎪⎪=⎨⎪-+-<-⎪⎩且()f x ,()g x 图象的对称轴分别为直线=1x -,1x =.①如图2,当21a -≤-,即12a ≥时,()M x 在(),1-∞-上随x 的增大而减小,在()1,-+∞上随x 的增大而增大,所以()()2min 1122M x f a a =-=+-,由215222a a +-<,解得31a -<<,故112a ≤<.②如图3,当121a -<-≤,即1122a -<≤时,()M x 在(),2a -∞-上随x 的增大而减小,在()2,a -+∞上随x 的增大而增大,所以()()2min 23M x f a a =-=,则2532a <,解得3030a <<1122a -<≤.③如图4,当21a ->,即12a <-时,()M x 在(),1-∞上随x 的增大而减小,在()1,+∞上随x 的增大而增大,所以()()2min 1122M x g a a ==--,由215222a a --<,解得13a -<<,故112a -<<-. 综上,a 的取值范围为()1,1-.21.(2022·全国·高一课时练习)定义域为R 的函数f (x )满足2(f x f x k k ∈Z)()=(+)及f (-x )=-f (x ),且当()0,1x ∈时2()41xx f x =+.(1)求()f x 在[1,1]-上的解析式;(2)求()f x 在[]21)1,2(k k k Z -+∈上的解析式;(3)求证:()f x 在区间()0,1上单调递减.【解析】(1)∵当(1,0)x ∈-时,(0,1)x , ∴22()()4141x xx x f x f x --=--=-=-++. 由题意,知(0)0f =,又()()11f f -=-,()()()1121f f f -=-+=, ∴()()110f f -==,∴()()()2,1,0412,0,1410,1,0,1xx xx x f x x x ⎧-∈-⎪+⎪⎪=∈⎨+⎪=-⎪⎪⎩,(2)当[21,21]x k k ∈-+时,2[1,1]x k -∈-, ∴()()()22222,21,2412()(2),2,21410,21,2,21x kx k x kx k x k k f x f x k x k k k Z x k k k ----⎧-∈-⎪+⎪⎪=-=∈+∈⎨+⎪=-+⎪⎪⎩(3)设任意的1x ,2(0,1)x ∈,且12x x <, ∵2211221212122(22)(21)()()4141(41)(4)x x x x x x x x x x f x f x ++---=-=+++,且21220x x ->,12210x x +->, ∴12()()f x f x >,即()f x 在区间()0,1上单调递减.。

分段函数的几种常见题型和解法

分段函数的几种常见题型和解法

函数的概念和性质考点 分段函数分段函数是指自变量在两个或两个以上不同的围, 有不同的对应法则的函数, 它是一个函数, 却又常常被学生误认为是几个函数; 它的定义域是各段函数定义域的并集, 其值域也是各段函数值域的并集. 由于它在理解和掌握函数的定义、函数的性质等知识的程度的考察上有较好的作用, 时常在高考试题中“闪亮”登场, 本文就几种具体的题型做了一些思考, 解析如下:1.求分段函数的定义域和值域例1.求函数1222[1,0];()(0,2);3[2,);x x f x xx x +∈-⎧⎪=-∈⎨⎪∈+∞⎩的定义域、值域.2.求分段函数的函数值例2.已知函数2|1|2,(||1)()1,(||1)1x x f x x x --≤⎧⎪=⎨>⎪+⎩求12[()]f f .3.求分段函数的最值例3.求函数43(0)()3(01)5(1)x x f x x x x x +≤⎧⎪=+<≤⎨⎪-+>⎩的最大值.4.求分段函数的解析式例4.在同一平面直角坐标系中, 函数()y f x =和()y g x =的图象关于直线y x =对称, 现将()y g x =的图象沿x 轴向左平移2个单位, 再沿y 轴向上平移1个单位, 所得的图象是由两条线段组成的折线(如图所示), 则函数()f x 的表达式为( )222(10).()2(02)xx x A f x x +-≤≤⎧=⎨+<≤⎩ 222(10).()2(02)xx x B f x x --≤≤⎧=⎨-<≤⎩ 222(12).()1(24)x x x C f x x -≤≤⎧=⎨+<≤⎩226(12).()3(24)x x x D f x x -≤≤⎧=⎨-<≤⎩5.作分段函数的图像例5.函数|ln ||1|x y ex =--的图像大致是( )CD6.求分段函数得反函数例6已知()y f x =是定义在R 上的奇函数, 且当0x >时, ()31xf x =-, 设()f x 的反函数为()y g x =, 求()g x 的表达式.7.判断分段函数的奇偶性例7.判断函数22(1)(0)()(1)(0)x x x f x x x x ⎧-≥⎪=⎨-+<⎪⎩的奇偶性.8.判断分段函数的单调性例8.判断函数32(0)()(0)x x x f x xx ⎧+≥⎪=⎨-<⎪⎩的单调性.例9.写出函数()|12||2|f x x x =++-的单调减区间.9.解分段函数的方程例10.设函数812(,1]()log (1,)x x f x x x -⎧∈-∞=⎨∈+∞⎩, 则满足方程1()4f x =的x 的值为10.解分段函数的不等式例11.设函数1221(0)()(0)x x f x x x -⎧-≤⎪=⎨⎪>⎩, 若0()1f x >, 则0x 得取值围是( ).(1,1)A - .(1,)B -+∞ .(,2)(0,)C -∞-⋃+∞ .(,1)(1,)D -∞-⋃+∞例12.设函数2(1)(1)()4(1)x x f x x ⎧+<⎪=⎨-≥⎪⎩, 则使得()1f x ≥的自变量x 的取值围为( )A .(,2][0,10]-∞-⋃ B. (,2][0,1]-∞-⋃ C. (,2][1,10]-∞-⋃ D. [2,0][1,10]-⋃反馈练习1.(2013新课标全国Ⅰ,5分)已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧-x 2+2x ,x ≤0,ln x +1,x >0.若|f (x )|≥ax ,则a 的取值围是( )A .(-∞,0] B.(-∞,1] C .[-2,1]D .[-2,0]2.(2013,4分)已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧2x 3,x <0,-tan x ,0≤x <π2,则f ⎝ ⎛⎭⎪⎫f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4=________.3.(2013,5分)函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧log 12x , x ≥1,2x , x <1的值域为________.4.(2012,5分)若函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 2+1,x ≤1,lg x ,x >1,则f (f (10))=( )A .lg 101B .2C .1D .05.(2011,5分)根据统计,一名工人组装第x 件某产品所用的时间(单位:分钟)为f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧cx ,x <A ,cA ,x ≥A(A ,c 为常数).已知工人组装第4件产品用时30分钟,组装第A 件产品用时15分钟,那么c 和A 的值分别是( )A .75,25B .75,16C .60,25D .60,166.(2012,5分)设f (x )是定义在R 上且周期为2的函数,在区间[-1,1]上,f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧ax +1,-1≤x <0,bx +2x +1,0≤x ≤1,其中a ,b ∈R .若f (12)=f (32),则a +3b 的值为________.7.(2011,5分)已知实数a ≠0,函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧2x +a ,x <1,-x -2a ,x ≥1.若f (1-a )=f (1+a ),则a 的值为________.函数的概念和性质考点一 分段函数分段函数是指自变量在两个或两个以上不同的围, 有不同的对应法则的函数, 它是一个函数, 却又常常被学生误认为是几个函数; 它的定义域是各段函数定义域的并集, 其值域也是各段函数值域的并集. 由于它在理解和掌握函数的定义、函数的性质等知识的程度的考察上有较好的作用, 时常在高考试题中“闪亮”登场, 本文就几种具体的题型做了一些思考, 解析如下:1.求分段函数的定义域和值域例1.求函数1222[1,0];()(0,2);3[2,);x x f x xx x +∈-⎧⎪=-∈⎨⎪∈+∞⎩的定义域、值域. 【解析】作图, 利用“数形结合”易知()f x 的定义域为[1,)-+∞, 值域为(1,3]-.2.求分段函数的函数值例2.已知函数2|1|2,(||1)()1,(||1)1x x f x x x--≤⎧⎪=⎨>⎪+⎩求12[()]f f .【解析】因为311222()|1|2f =--=-, 所以312223214[()]()1()13f f f =-==+-.3.求分段函数的最值例3.求函数43(0)()3(01)5(1)x x f x x x x x +≤⎧⎪=+<≤⎨⎪-+>⎩的最大值.【解析】当0x ≤时, max ()(0)3f x f ==, 当01x <≤时, max ()(1)4f x f ==, 当1x >时, 5154x -+<-+=, 综上有max ()4f x =.4.求分段函数的解析式例4.在同一平面直角坐标系中, 函数()y f x =和()y g x =的图象关于直线y x =对称, 现将()y g x =的图象沿x 轴向左平移2个单位, 再沿y 轴向上平移1个单位, 所得的图象是由两条线段组成的折线(如图所示), 则函数()f x 的表达式为( )222(10).()2(02)xx x A f x x +-≤≤⎧=⎨+<≤⎩ 222(10).()2(02)xx x B f x x --≤≤⎧=⎨-<≤⎩ 222(12).()1(24)xx x C f x x -≤≤⎧=⎨+<≤⎩ 226(12).()3(24)xx x D f x x -≤≤⎧=⎨-<≤⎩ 【解析】当[2,0]x ∈-时, 121y x =+, 将其图象沿x 轴向右平移2个单位, 再沿y 轴向下平移1个单位, 得解析式为1122(2)111y x x =-+-=-, 所以()22([1,0])f x x x =+∈-, 当[0,1]x ∈时, 21y x =+, 将其图象沿x 轴向右平移2个单位, 再沿y 轴向下平移1个单位, 得解析式2(2)1124y x x =-+-=-, 所以12()2([0,2])f x x x =+∈, 综上可得222(10)()2(02)x x x f x x +-≤≤⎧=⎨+<≤⎩, 故选A .5.作分段函数的图像 例5.函数|ln ||1|x y ex =--的图像大致是( )CD解析:在定义围讨论,当0<x<1时,11y x x=+-;当x>1时1y =,故选D 6.求分段函数得反函数例6已知()y f x =是定义在R 上的奇函数, 且当0x >时, ()31xf x =-, 设()f x 的反函数为()y g x =, 求()g x 的表达式.【解析】设0x <, 则0x ->, 所以()31xf x --=-, 又因为()f x 是定义在R 上的奇函数,所以()()f x f x -=-, 且(0)0f =, 所以()13xf x -=-, 因此31(0)()0(0)13(0)x x x f x x x -⎧->⎪==⎨⎪-<⎩, 从而可得33log (1)(0)()0(0)log (1)(0)x x g x x x x +>⎧⎪==⎨⎪--<⎩.7.判断分段函数的奇偶性例7.判断函数22(1)(0)()(1)(0)x x x f x x x x ⎧-≥⎪=⎨-+<⎪⎩的奇偶性.【解析】当0x >时, 0x -<, 22()()(1)(1)()f x x x x x f x -=---+=-=, 当0x =时,(0)(0)0f f -==, 当0x <, 0x ->, 22()()(1)(1)()f x x x x x f x -=---=-+=因此, 对于任意x R ∈都有()()f x f x -=, 所以()f x 为偶函数.8.判断分段函数的单调性例8.判断函数32(0)()(0)x x x f x xx ⎧+≥⎪=⎨-<⎪⎩的单调性.【解析】显然()f x 连续. 当0x ≥时, '2()311f x x =+≥恒成立, 所以()f x 是单调递增函数, 当0x <时, '()20f x x =->恒成立, ()f x 也是单调递增函数, 所以()f x 在R 上是单调递增函数; 或画图易知()f x 在R 上是单调递增函数.例9.写出函数()|12||2|f x x x =++-的单调减区间.【解析】121231()()3(2)31(2)x x f x x x x x -+≤-⎧⎪=+-<<⎨⎪-≥⎩, 画图易知单调减区间为12(,]-∞-.9.解分段函数的方程例10.(01年)设函数812(,1]()log (1,)x x f x x x -⎧∈-∞=⎨∈+∞⎩, 则满足方程1()4f x =的x 的值为【解析】 若142x-=, 则222x--=, 得2(,1]x =∉-∞, 所以2x =(舍去), 若1814log x =,则1481x =, 解得3(1,)x =∈+∞, 所以3x =即为所求.10.解分段函数的不等式例11.设函数1221(0)()(0)x x f x xx -⎧-≤⎪=⎨⎪>⎩, 若0()1f x >, 则0x 得取值围是( )x.(1,1)A - .(1,)B -+∞ .(,2)(0,)C -∞-⋃+∞ .(,1)(1,)D -∞-⋃+∞【解析1】首先画出()y f x =和1y =的大致图像, 易知0()1f x >时, 所对应的0x 的取值围是(,1)(1,)-∞-⋃+∞.【解析2】因为0()1f x >, 当00x ≤时, 0211x -->, 解得01x <-, 当00x >时,1201x >, 解得01x >, 综上0x 的取值围是(,1)(1,)-∞-⋃+∞. 故选D.例12.设函数2(1)(1)()41(1)x x f x x x ⎧+<⎪=⎨--≥⎪⎩, 则使得()1f x ≥的自变量x 的取值围为( )A .(,2][0,10]-∞-⋃ B. (,2][0,1]-∞-⋃ C. (,2][1,10]-∞-⋃ D. [2,0][1,10]-⋃ 【解析】当1x <时, 2()1(1)120f x x x x ≥⇔+≥⇔≤-≥或, 所以21x x ≤-≤<或0, 当1x ≥时, ()14111310f x x x x ≥⇔--≥⇔-≤⇔≤, 所以110x ≤≤, 综上所述, 2x ≤-或010x ≤≤, 故选A 项.【点评:】以上分段函数性质的考查中, 不难得到一种解题的重要途径, 若能画出其大致图像, 定义域、值域、最值、单调性、奇偶性等问题就会迎刃而解, 方程、不等式等可用数形结合思想、等价转化思想、分类讨论思想及函数思想来解, 使问题得到大大简化, 效果明显.反馈练习1.(2013新课标全国Ⅰ,5分)已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧-x 2+2x ,x ≤0,ln x +1,x >0.若|f (x )|≥ax ,则a 的取值围是( )A .(-∞,0]B.(-∞,1] C .[-2,1] D .[-2,0]解析:本题考查一次函数、二次函数、对数函数、分段函数及由不等式恒成立求参数的取值围问题,意在考查考生的转化能力和利用数形结合思想解答问题的能力.当x ≤0时,f (x )=-x 2+2x =-(x -1)2+1≤0,所以|f (x )|≥ax 化简为x 2-2x ≥ax ,即x 2≥(a +2)x ,因为x ≤0,所以a +2≥x 恒成立,所以a ≥-2;当x >0时,f (x )=ln(x +1)>0,所以|f (x )|≥ax 化简为ln(x +1)>ax 恒成立,由函数图象可知a ≤0,综上,当-2≤a ≤0时,不等式|f (x )|≥ax 恒成立,选择D.答案:D2.(2013,4分)已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧ 2x 3,x <0,-tan x ,0≤x <π2,则f ⎝ ⎛⎭⎪⎫f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4=________. 解析:本题主要考查分段函数的求值,意在考查考生的应用能力和运算求解能力.∵f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4=-tan π4=-1,∴f ⎝ ⎛⎭⎪⎫f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4=f (-1)=2×(-1)3=-2. 答案:-2 3.(2013,5分)函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧ log 12x , x ≥1,2x , x <1的值域为________.解析:本题主要考查分段函数的概念、性质以及指数函数、对数函数的性质,意在考查考生对函数定义域、值域掌握的熟练程度.分段函数是一个函数,其定义域是各段函数定义域的并集,值域是各段函数值域的并集.当x ≥1时,log 12x ≤0,当x <1时,0<2x<2,故值域为(0,2)∪(-∞,0]=(-∞,2).答案:(-∞,2)4.(2012,5分)若函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧ x 2+1,x ≤1,lg x ,x >1,则f (f (10))=( )A .lg 101B .2C .1D .0解析:f (10)=lg 10=1,故f (f (10))=f (1)=12+1=2.答案:B5.(2011,5分)根据统计,一名工人组装第x 件某产品所用的时间(单位:分钟)为f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧ c x ,x <A ,c A ,x ≥A (A ,c 为常数).已知工人组装第4件产品用时30分钟,组装第A 件产品用时15分钟,那么c 和A 的值分别是( )A .75,25B .75,16C .60,25D .60,16 解析:因为组装第A 件产品用时15分钟,所以c A =15(1),所以必有4<A ,且c 4=c 2=30(2),联立(1)(2)解得c =60,A =16.答案:D 6.(2012,5分)设f (x )是定义在R 上且周期为2的函数,在区间[-1,1]上,f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧ ax +1,-1≤x <0,bx +2x +1,0≤x ≤1,其中a ,b ∈R .若f (12)=f (32),则a +3b 的值为________. 解析:因为f (x )是定义在R 上且周期为2的函数,所以f (32)=f (-12),且f (-1)=f (1),故f (12)=f (-12),从而12b +212+1=-12a +1,3a +2b =-2. ① 由f (-1)=f (1),得-a +1=b +22,故b =-2a . ②由①②得a =2,b =-4,从而a +3b =-10.答案:-107.(2011,5分)已知实数a ≠0,函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧ 2x +a ,x <1,-x -2a ,x ≥1.若f (1-a )=f (1+a ),则a 的值为________.解析:①当1-a <1,即a >0时,此时a +1>1,由f (1-a )=f (1+a ),得2(1-a )+a =-(1+a )-2a ,计算得a =-32(舍去);②当1-a >1,即a <0时,此时a +1<1,由f (1-a )=f (1+a ),得2(1+a )+a =-(1-a )-2a ,计算得a =-34,符合题意,所以综上所述,a =-34. 答案:-34。

分段函数知识点及例题解析

分段函数知识点及例题解析

分段函数常见题型例析所谓“分段函数”是指在定义域的不同部分,有不同对应关系的函数,因此分段函数不是几个函数而是一个函数,它在解题中有着广泛的应用,不少同学对此认识不深,解题时常出现错误.现就分段函数的常见题型例析如下:1.求分段函数的定义域、值域例1.求函数)(x f =⎪⎩⎪⎨⎧->-≤+)2(,2)2(,42x x x x x 的值域.解:当x ≤-2时,4)2(422-+=+=x x x y , ∴ y ≥-4.当x >-2时,y =2x , ∴y >22-=-1. ∴ 函数)(x f 的值域是{y ∣y ≥-4,或y >-1}={y ∣y ≥-4}. 评注:分段函数的定义域是各段函数解析式中自变量取值集合的并集;分段函数的值域是各段函数值集合的并集.2.作分段函数的图象例2 已知函数2(2)()3[22)3[2)x f x x x x -∈-∞-⎧⎪=+∈-⎨⎪∈+∞⎩,,,,,,,画函数(f x 解:函数图象如图1所示.评注:分段函数有几段,其图象就由几条曲线组成,作图的关键是根据定义域的不同,分别由表达式做出其图象.作图时,一要注意每段自变量的取值范围;二要注意间断函数的图象中每段的端点的虚实. 3.求分段函数的函数值例3.已知)(x f =⎪⎩⎪⎨⎧<=>+)0.(0)0(,)0(,1x x x x π 求(((3)))f f f -的值.解:∵ -3<0 ∴ f (-3)=0,∴ f (f (-3))=f (0)=π又π>0 ∴(((3)))f f f -=f (π)=π+1. 评注:求分段函数的函数值时,首先应确定自变量在定义域中所在的范围,然后按相应的对应关系求值.4.求分段函数的最值x 图1例4.已知函数)(x f =22(0)(0)x x x ⎧⎨<⎩,≥, 求出这个函数的最值.解:由于本分段函数有两段,所以这个函数的图象由两部分组成,其中一部分是一段抛物线,另一部分是一条射线,如图2所示.因此易得,函数最小值为0,没有最大值.5.表达式问题例5. 如图3,动点P 从边长为1的正方形ABCD 的顶点A 出发顺次经过B C D ,,再回到A ,设x 表示P 点的行程,y 表示PA 的长度,求y 关于x 的表达式.解:如图3所示,当P 点在AB 上运动时,PA x =;当P 点在BC 上运动时,由PBA △Rt ,求得PA =;当P 点在CD 上运动时,由PDA Rt △求出PA =;当P 点在DA 上运动时,4PA x =-,所以y 关于x的表达式是01122343 4.x x x y x x x ⎧<=<-<⎩, ≤≤,≤, ≤,, ≤ 在此基础上,强调“分段”的意义,指出分段函数的各段合并成一个整体,必须用符号“{”来表示,以纠正同学们的错误认识. A BP 图3。

分段函数的几种常见题型和解法

分段函数的几种常见题型和解法

函数的概念和性质考点 分段函数分段函数是指自变量在两个或两个以上不同的围, 有不同的对应法则的函数, 它是一个函数, 却又常常被学生误认为是几个函数; 它的定义域是各段函数定义域的并集, 其值域也是各段函数值域的并集. 由于它在理解和掌握函数的定义、函数的性质等知识的程度的考察上有较好的作用, 时常在高考试题中“闪亮”登场, 本文就几种具体的题型做了一些思考, 解析如下:1.求分段函数的定义域和值域例1.求函数1222[1,0];()(0,2);3[2,);x x f x xx x +∈-⎧⎪=-∈⎨⎪∈+∞⎩的定义域、值域.2.求分段函数的函数值例2.已知函数2|1|2,(||1)()1,(||1)1x x f x x x --≤⎧⎪=⎨>⎪+⎩求12[()]f f .3.求分段函数的最值例3.求函数43(0)()3(01)5(1)x x f x x x x x +≤⎧⎪=+<≤⎨⎪-+>⎩的最大值.4.求分段函数的解析式例4.在同一平面直角坐标系中, 函数()y f x =和()y g x =的图象关于直线y x =对称, 现将()y g x =的图象沿x 轴向左平移2个单位, 再沿y 轴向上平移1个单位, 所得的图象是由两条线段组成的折线(如图所示), 则函数()f x 的表达式为( )222(10).()2(02)xx x A f x x +-≤≤⎧=⎨+<≤⎩ 222(10).()2(02)xx x B f x x --≤≤⎧=⎨-<≤⎩ 222(12).()1(24)x x x C f x x -≤≤⎧=⎨+<≤⎩226(12).()3(24)x x x D f x x -≤≤⎧=⎨-<≤⎩5.作分段函数的图像yx例5.函数|ln ||1|x y ex =--的图像大致是( )ACD6.求分段函数得反函数例6已知()y f x =是定义在R 上的奇函数, 且当0x >时, ()31xf x =-, 设()f x 的反函数为()y g x =, 求()g x 的表达式.7.判断分段函数的奇偶性例7.判断函数22(1)(0)()(1)(0)x x x f x x x x ⎧-≥⎪=⎨-+<⎪⎩的奇偶性.8.判断分段函数的单调性例8.判断函数32(0)()(0)x x x f x xx ⎧+≥⎪=⎨-<⎪⎩的单调性.例9.写出函数()|12||2|f x x x =++-的单调减区间.9.解分段函数的方程例10.设函数812(,1]()log (1,)x x f x x x -⎧∈-∞=⎨∈+∞⎩, 则满足方程1()4f x =的x 的值为10.解分段函数的不等式例11.设函数1221(0)()(0)x x f x x x -⎧-≤⎪=⎨⎪>⎩, 若0()1f x >, 则0x 得取值围是( ).(1,1)A -.(1,)B -+∞.(,2)(0,)C -∞-⋃+∞.(,1)(1,)D -∞-⋃+∞例12.设函数2(1)(1)()4(1)x x f x x ⎧+<⎪=⎨-≥⎪⎩, 则使得()1f x ≥的自变量x 的取值围为( )A .(,2][0,10]-∞-⋃ B. (,2][0,1]-∞-⋃ C. (,2][1,10]-∞-⋃ D. [2,0][1,10]-⋃反馈练习1.(2013新课标全国Ⅰ,5分)已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧-x 2+2x ,x ≤0,ln x +1,x >0.若|f (x )|≥ax ,则a 的取值围是( )A .(-∞,0]B.(-∞,1] C .[-2,1] D .[-2,0]2.(2013,4分)已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧2x 3,x <0,-tan x ,0≤x <π2,则f ⎝ ⎛⎭⎪⎫f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4=________.3.(2013,5分)函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧log 12x , x ≥1,2x , x <1的值域为________.4.(2012,5分)若函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 2+1,x ≤1,lg x ,x >1,则f (f (10))=( )A .lg 101B .2C .1D .05.(2011,5分)根据统计,一名工人组装第x 件某产品所用的时间(单位:分钟)为f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧cx,x <A ,cA ,x ≥A(A ,c 为常数).已知工人组装第4件产品用时30分钟,组装第A 件产品用时15分钟,那么c 和A 的值分别是( )A .75,25B .75,16C .60,25D .60,166.(2012,5分)设f (x )是定义在R 上且周期为2的函数,在区间[-1,1]上,f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧ax +1,-1≤x <0,bx +2x +1,0≤x ≤1,其中a ,b ∈R .若f (12)=f (32),则a +3b 的值为________.7.(2011,5分)已知实数a ≠0,函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧2x +a ,x <1,-x -2a ,x ≥1.若f (1-a )=f (1+a ),则a 的值为________.函数的概念和性质考点一 分段函数分段函数是指自变量在两个或两个以上不同的围, 有不同的对应法则的函数, 它是一个函数, 却又常常被学生误认为是几个函数; 它的定义域是各段函数定义域的并集, 其值域也是各段函数值域的并集. 由于它在理解和掌握函数的定义、函数的性质等知识的程度的考察上有较好的作用, 时常在高考试题中“闪亮”登场, 本文就几种具体的题型做了一些思考, 解析如下:1.求分段函数的定义域和值域例1.求函数1222[1,0];()(0,2);3[2,);x x f x xx x +∈-⎧⎪=-∈⎨⎪∈+∞⎩的定义域、值域. 【解析】作图, 利用“数形结合”易知()f x 的定义域为[1,)-+∞, 值域为(1,3]-.2.求分段函数的函数值例2.已知函数2|1|2,(||1)()1,(||1)1x x f x x x--≤⎧⎪=⎨>⎪+⎩求12[()]f f .【解析】因为311222()|1|2f =--=-, 所以312223214[()]()1()13f f f =-==+-.3.求分段函数的最值例3.求函数43(0)()3(01)5(1)x x f x x x x x +≤⎧⎪=+<≤⎨⎪-+>⎩的最大值.【解析】当0x ≤时, max ()(0)3f x f ==, 当01x <≤时, max ()(1)4f x f ==,当1x >时, 5154x -+<-+=, 综上有max ()4f x =.4.求分段函数的解析式例4.在同一平面直角坐标系中, 函数()y f x =和()y g x =的图象关于直线y x =对称, 现将()y g x =的图象沿x 轴向左平移2个单位, 再沿y 轴向上平移1个单位, 所得的图象是由两条线段组成的折线(如图所示), 则函数()f x 的表达式为( )222(10).()2(02)xx x A f x x +-≤≤⎧=⎨+<≤⎩ 222(10).()2(02)xx x B f x x --≤≤⎧=⎨-<≤⎩ 222(12).()1(24)xx x C f x x -≤≤⎧=⎨+<≤⎩ 226(12).()3(24)xx x D f x x -≤≤⎧=⎨-<≤⎩ 【解析】当[2,0]x ∈-时, 121y x =+, 将其图象沿x 轴向右平移2个单位, 再沿y 轴向下平移1个单位, 得解析式为1122(2)111y x x =-+-=-, 所以()22([1,0])f x x x =+∈-, 当[0,1]x ∈时, 21y x =+, 将其图象沿x 轴向右平移2个单位, 再沿y 轴向下平移1个单位, 得解析式2(2)1124y x x =-+-=-, 所以12()2([0,2])f x x x =+∈, 综上可得222(10)()2(02)x x x f x x +-≤≤⎧=⎨+<≤⎩, 故选A .5.作分段函数的图像 例5.函数|ln ||1|x y ex =--的图像大致是( )y xACD解析:在定义围讨论,当0<x<1时,11y x x=+-;当x>1时1y =,故选D 6.求分段函数得反函数例6已知()y f x =是定义在R 上的奇函数, 且当0x >时, ()31xf x =-, 设()f x 的反函数为()y g x =, 求()g x 的表达式.【解析】设0x <, 则0x ->, 所以()31xf x --=-, 又因为()f x 是定义在R 上的奇函数,所以()()f x f x -=-, 且(0)0f =, 所以()13xf x -=-, 因此31(0)()0(0)13(0)x x x f x x x -⎧->⎪==⎨⎪-<⎩, 从而可得33log (1)(0)()0(0)log (1)(0)x x g x x x x +>⎧⎪==⎨⎪--<⎩.7.判断分段函数的奇偶性例7.判断函数22(1)(0)()(1)(0)x x x f x x x x ⎧-≥⎪=⎨-+<⎪⎩的奇偶性.【解析】当0x >时, 0x -<, 22()()(1)(1)()f x x x x x f x -=---+=-=, 当0x =时,(0)(0)0f f -==, 当0x <, 0x ->, 22()()(1)(1)()f x x x x x f x -=---=-+=因此, 对于任意x R ∈都有()()f x f x -=, 所以()f x 为偶函数.8.判断分段函数的单调性例8.判断函数32(0)()(0)x x x f x xx ⎧+≥⎪=⎨-<⎪⎩的单调性.【解析】显然()f x 连续. 当0x ≥时, '2()311f x x =+≥恒成立, 所以()f x 是单调递增函数, 当0x <时, '()20f x x =->恒成立, ()f x 也是单调递增函数, 所以()f x 在R 上是单调递增函数; 或画图易知()f x 在R 上是单调递增函数.例9.写出函数()|12||2|f x x x =++-的单调减区间.【解析】121231()()3(2)31(2)x x f x x x x x -+≤-⎧⎪=+-<<⎨⎪-≥⎩, 画图易知单调减区间为12(,]-∞-.9.解分段函数的方程例10.(01年)设函数812(,1]()log (1,)x x f x x x -⎧∈-∞=⎨∈+∞⎩, 则满足方程1()4f x =的x 的值为【解析】 若142x-=, 则222x--=, 得2(,1]x =∉-∞, 所以2x =(舍去), 若1814log x =,则1481x =, 解得3(1,)x =∈+∞, 所以3x =即为所求.10.解分段函数的不等式例11.设函数1221(0)()(0)x x f x xx -⎧-≤⎪=⎨⎪>⎩, 若0()1f x >, 则0x 得取值围是( )x.(1,1)A -.(1,)B -+∞ .(,2)(0,)C -∞-⋃+∞ .(,1)(1,)D -∞-⋃+∞【解析1】首先画出()y f x =和1y =的大致图像, 易知0()1f x >时, 所对应的0x 的取值围是(,1)(1,)-∞-⋃+∞.【解析2】因为0()1f x >, 当00x ≤时, 0211x -->, 解得01x <-, 当00x >时,1201x >, 解得01x >, 综上0x 的取值围是(,1)(1,)-∞-⋃+∞. 故选D.例12.设函数2(1)(1)()41(1)x x f x x x ⎧+<⎪=⎨--≥⎪⎩, 则使得()1f x ≥的自变量x 的取值围为( )A .(,2][0,10]-∞-⋃ B. (,2][0,1]-∞-⋃ C. (,2][1,10]-∞-⋃ D. [2,0][1,10]-⋃ 【解析】当1x <时, 2()1(1)120f x x x x ≥⇔+≥⇔≤-≥或, 所以21x x ≤-≤<或0, 当1x ≥时, ()14111310f x x x x ≥⇔--≥⇔-≤⇔≤, 所以110x ≤≤, 综上所述,2x ≤-或010x ≤≤, 故选A 项.【点评:】以上分段函数性质的考查中, 不难得到一种解题的重要途径, 若能画出其大致图像, 定义域、值域、最值、单调性、奇偶性等问题就会迎刃而解, 方程、不等式等可用数形结合思想、等价转化思想、分类讨论思想及函数思想来解, 使问题得到大大简化, 效果明显.反馈练习1.(2013新课标全国Ⅰ,5分)已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧-x 2+2x ,x ≤0,ln x +1,x >0.若|f (x )|≥ax ,则xy1-11a 的取值围是( )A .(-∞,0]B.(-∞,1]C .[-2,1]D .[-2,0]解析:本题考查一次函数、二次函数、对数函数、分段函数及由不等式恒成立求参数的取值围问题,意在考查考生的转化能力和利用数形结合思想解答问题的能力.当x ≤0时,f (x )=-x 2+2x =-(x -1)2+1≤0,所以|f (x )|≥ax 化简为x 2-2x ≥ax ,即x 2≥(a +2)x ,因为x ≤0,所以a +2≥x 恒成立,所以a ≥-2;当x >0时,f (x )=ln(x +1)>0,所以|f (x )|≥ax 化简为ln(x +1)>ax 恒成立,由函数图象可知a ≤0,综上,当-2≤a ≤0时,不等式|f (x )|≥ax 恒成立,选择D.答案:D2.(2013,4分)已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧ 2x 3,x <0,-tan x ,0≤x <π2,则f ⎝ ⎛⎭⎪⎫f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4=________. 解析:本题主要考查分段函数的求值,意在考查考生的应用能力和运算求解能力.∵f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4=-tan π4=-1,∴f ⎝ ⎛⎭⎪⎫f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4=f (-1)=2×(-1)3=-2. 答案:-2 3.(2013,5分)函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧ log 12x , x ≥1,2x , x <1的值域为________.解析:本题主要考查分段函数的概念、性质以及指数函数、对数函数的性质,意在考查考生对函数定义域、值域掌握的熟练程度.分段函数是一个函数,其定义域是各段函数定义域的并集,值域是各段函数值域的并集.当x ≥1时,log 12x ≤0,当x <1时,0<2x<2,故值域为(0,2)∪(-∞,0]=(-∞,2).答案:(-∞,2)4.(2012,5分)若函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧ x 2+1,x ≤1,lg x ,x >1,则f (f (10))=( )A .lg 101B .2C .1D .0解析:f (10)=lg 10=1,故f (f (10))=f (1)=12+1=2.答案:B5.(2011,5分)根据统计,一名工人组装第x 件某产品所用的时间(单位:分钟)为f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧ c x ,x <A ,c A ,x ≥A (A ,c 为常数).已知工人组装第4件产品用时30分钟,组装第A 件产品用时15分钟,那么c 和A 的值分别是( )A .75,25B .75,16C .60,25D .60,16 解析:因为组装第A 件产品用时15分钟,所以c A =15(1),所以必有4<A ,且c 4=c 2=30(2),联立(1)(2)解得c =60,A =16.答案:D6.(2012,5分)设f (x )是定义在R 上且周期为2的函数,在区间[-1,1]上,f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧ ax +1,-1≤x <0,bx +2x +1,0≤x ≤1,其中a ,b ∈R .若f (12)=f (32),则a +3b 的值为________. 解析:因为f (x )是定义在R 上且周期为2的函数,所以f (32)=f (-12),且f (-1)=f (1),故f (12)=f (-12),从而12b +212+1=-12a +1,3a +2b =-2. ① 由f (-1)=f (1),得-a +1=b +22,故b =-2a . ②由①②得a =2,b =-4,从而a +3b =-10.答案:-107.(2011,5分)已知实数a ≠0,函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧ 2x +a ,x <1,-x -2a ,x ≥1.若f (1-a )=f (1+a ),则a 的值为________.解析:①当1-a <1,即a >0时,此时a +1>1,由f (1-a )=f (1+a ),得2(1-a )+a =-(1+a )-2a ,计算得a =-32(舍去);②当1-a >1,即a <0时,此时a +1<1,由f (1-a )=f (1+a ),得2(1+a )+a =-(1-a )-2a ,计算得a =-34,符合题意,所以综上所述,a =-34. 答案:-34。

微专题18分段函数10种常考题型总结(解析版)-人教A版2019必修第一册高一数学习题

微专题18分段函数10种常考题型总结(解析版)-人教A版2019必修第一册高一数学习题

微专题18 分段函数10种常考题型总结题型1 分段函数求函数值题型2 已知函数值求参数题型3 解分段函数不等式题型4 分段函数的图象题型5 分段函数的单调性题型6 分段函数的奇偶性题型7 分段函数的值域或最值题型8 分段函数与零点问题题型9 max/min 型分段函数题型10 新定义题一、分段函数1、分段函数的定义函数y x =与函数,0,0x x y x x ³ì=í-<î是同一函数,但在表达方式上有所区别,前者在定义域内有一个表达式,而后者的定义域被分成两部分,而在不同的部分有不同的解析式.在函数的定义域内,对于自变量x 在不同取值范围内,函数有着不同的对应关系,这样的函数通常叫作分段函数.2、对分段函数的理解(1)分段函数是一个函数而不是几个函数。

处理分段函数问题时,首先要确定自变量的取值属于哪一个范围,从而选择相应的对应关系;(2)分段函数的定义域是各段自变量取值范围的并集,各段定义域的交集是空集;(3)分段函数的值域是各段函数在对应自变量的取值范围内值域的并集.3、分段函数常见的几种类型(1)取整函数:()[]f x x =([]x 表示不大于x 的最大整数).(2)1,()(1)1,x x f x x -ì=-=íî为正奇数为非负偶数.(3)含绝对值符号的函数.如2,2()|2|(2),2x x f x x x x +³-ì=+=í-+<-î.(4)自定义函数.如21,1(),122,2x x f x x x x x x--£-ìï=--<£íï->î二、有关分段函数的求解问题1、分段函数的表达式因其特点可以分解成两个或两个以上的不同表达式,所以它的图象也由几部分构成,有的可以是光滑的曲线段,有的也可以是一些孤立的点或线段,而分段函数的值域,也就是各部分的函数值集合的并集,最好的求解方法是“图象法”。

“分段函数”的应用案例

“分段函数”的应用案例

“分段函数”的应用案例在平常数学教学中展示出来的书本世界抽象性太强,与真实的世界有着不少的差距,因此许多不爱数学的学生就常常会把数学与生活剥离开来。

事实上,数学与生活是密不可分的。

以下是我们生活中常见的几个例子。

案例一:目前杭州市出租车的运价标准为:起步价是前4公里10元,基本单价每公里2元,在运送途中因红灯或乘客原因停车时,累计5分钟以1公里计。

太原市出租车的运价标准为:日间起程价前4公里7元,基本单价每公里1元;夜间起程价前4公里7.8元,基本单价1.2元/公里;停车等待计费标准为累计5分钟以1公里计。

案例二:近年来,由于用电紧张,用电成本增加,为使居民节约用电,浙江省2004年8月1日抄见电量开始执行新的居民生活用电价格。

一户一表居民用户实施阶梯式累进电价:月用电量低于50千瓦时(含50千瓦时)部分不调整;月用电量在50千瓦时—200千瓦时部分,电价每千瓦时上调0.03元;月用电量超过200千瓦时部分,电价每千瓦时上调0.10元。

执行峰谷电价的居民用户以总电量与阶梯基数比对进行计算。

居民合表用户和学校等集体用户的电价每千瓦时上调0.02元。

双月抄表的一户一表居民用户的阶梯基数电量按标准月度基数电量乘二执行。

对于调价当月抄表计算的双月抄表居民用户,本次抄见电量的一半按原电价计算,另一半按照调整后新电价计算,阶梯基数电量执行标准月度基数电量。

案例三:《中华人民共和国个人所得税法》规定,公民全月工资、薪金所得不超过800元的部分不必纳税,超过800元的部分全月应纳税款按下述标准分段累计:不超过500元的部分税率为5%;超过500元至2000元的部分税率为10%;超过2000元至5000元的部分税率为15%;超过5000元至20000元的部分税率为20%;超过20000元至40000元的部分税率为25%;超过40000元至60000元的部分税率为30%;超过60000元至80000元的部分税率为35%;超过80000元至100000元的部分税率为40%;超过100000元的部分税率为45%。

实例分析分段函数的微积分典型问题

实例分析分段函数的微积分典型问题

实例分析分段函数的微积分典型问题在高等数学的学习过程中,分段函数作为函数中特殊的一类,对其理解和接受都存在一定难度,同时也是高等数学教学中的重点和难点。

为了突破这一难点,就要掌握分段函数在分界点处的各种性质,进而利用微积分计算等方法进行求解。

1 分段函数和微积分分段函数是指在不同的定义域区间具备不同解析式的函数,即不能用同一解析式进行表达的函数。

归根结底,分段函数也是一个函数,其图像也是唯一的。

而分段函数在分界点的性质变化正是其难点所在,也是其本身特殊性所在,因此为了研究分段函数,首要的研究目标就是分段函数的分界点,而微积分在高等数学中也占据着重要的地位,是研究函数有关概念和性质的数学分支,能够使得分段函数中分界点的相关计算有据可依。

两者的互相补充为高等数学的解题带来了便捷。

2 分段函数微积分问题归类与分析2.1 一元分段函数微积分2.1.1 对一元分段函数在分界点处的极限判断对于一元函数分界点处极限的判断,主要是依据分段函数的表达形式。

若函数表达形式在分界点的左右不同,就可以依据分段函数在分界点处左右极限来判断,当极限存在且相等时,该点存在极限;若不存在或者两者不相等时,则该点不存在极限。

若分界点左右的函数表达方式相同,就可直接运用计算极限的常用方法将极限计算出来。

举例说明:例1:已知函数=,求(1);(2)。

解析:由分段函数表达式可知,x=1为该分段函数的分界点,当x<1和x>1时,所对应的解析式也不同。

所以针对(1)问,应该讨论当x趋近于1时的左右极限。

因此x时,x<1,此时;而当x时,x>1,此时,因此则有函数的左极限与右极限相等,即=1,因此=1,进而得到。

2.1.2 对一元函数在分界点处的连续性判断函数在某一点具有连续性的充要条件是函数在该点同时满足左连续和右连续。

高等数学中也正是依据这个条件来判断分段函数中分界点处的函数连续性。

其具体解决步骤为:第一步,利用左右连续的定义进行分界点左右连续情况的判断;第二步,根据结果进行判断,当左右都连续则证明该分界点连续,若其中有一个不连续或者左右极限不存在或者函数在该分界点不存在定义,即可判断该点不连续。

分段函数间断点例题及解析

分段函数间断点例题及解析

分段函数间断点例题及解析分段函数间断点是一种微积分中的概念,又叫连续点或零点,它是一个多元函数系统的一种特殊型分段函数,在此类函数中,其函数值有所变化,变化的点就称为分段函数间断点。

我们来讨论一下分段函数间断点的特征:1、定义:分段函数间断点是指在分段函数中,函数值没有完全连续性,在某一点上有跳变的特殊点,一般在曲线上表现为折点,这个点被称为分段函数间断点。

2、类型:分段函数间断点可以分为有限和无限,其中有限的间断点的函数值在此点是有定义的,但是函数值无法连续变化。

而无限的间断点,函数值在此点没有定义,也无法连续变化。

3、计算:分段函数间断点可以通过特殊函数方法,具体是求解分段函数f(x),其f(x)的导数f’(x)满足f’(x)=0的解来计算。

下面来看一个例题:例题:求解函数f(x)=|x-2|的间断点解:f(x)的导数为f’(x)=|x-2|’,即f’(x)=sign(x-2)*1。

根据f’(x)=0的条件,可得x=2,即f(x)=|x-2|的间断点为x=2。

从上面的例题可以看出,求解分段函数间断点,主要用到的就是利用f’(x)=0的条件,求解f(x)的解来计算间断点。

下面给出对分段函数间断点的步骤总结:首先,计算出f(x)的导数f’(x);其次,求解f’(x)=0的解,即可求出分段函数间断点;最后,根据间断点的特性类型,判断该点是有限间断点还是无限间断点。

以上就是分段函数间断点的例题及解析了,总结起来,分段函数的间断点就是一种特殊的分段函数,它是指在分段函数中,函数值没有完全连续性,在某一点上有跳变的特殊点,分为有限和无限的间断点,可以通过求解f’(x)=0的条件来计算。

分段函数间断点应用在不同的微积分、线性代数以及优化原理等学科领域很有用,在这些学科领域,间断点是比较重要的一个概念,可以为我们解决多种问题,帮助我们深入理解微积分、线性代数以及优化原理等学科的知识点。

以上,就是关于分段函数间断点的文章,希望大家能够从中有所收获,学以致用,更深入地理解这个概念,以便在学习微积分、线性代数以及优化原理等学科领域很有帮助。

分段函数的微积分典型问题例析

分段函数的微积分典型问题例析
定义 1对于 自变量 的不 同的取值范 围 , 有着不 同的
‰)存在
对 应法则 , 这样 的 函数 通 常 叫做 分 段 函数 。它 是 一 个 函 数, 而不是 几个 函数 , 分段 函数 的定 义域 是各 段 函数 定 义 域 的并集 , 值域 也是 各段 函数值域 的并集 。 初等 函数是 用一 个解 析 表达 式 表 示 的函 数。一 般 的 分段 函数不是初等 函数 , 但 是如果 分段 函数能 够通 过恒等 变形变成 一个解析表达形式 , 就是初等 函数 。
解: ‘ . ’l i m f ( )= l i m( 一1 )=一1 ] i m f ( x )= l i m( +1 )=1 , 二 者不等
‘ . .

: )={ 【




0为 , ( )的第一类跳跃 间断点
:o 一
, l i a r f ( ) 不存在。
( 一) 一 元分段函数在分界点处极 限与连续的判断 1 . 一元分 段函数在分界点处极 限的判 断
由 定 义 2 , ) 在 X O 处 连 续 甘 { ) 存 在 , 3 个 条
L 二者相等

件缺一不可 。根 据一 元分 段 函数在 分界 点处 的极 限情 况 和函数值情况 , 判定 分界点 处的连续 性 。当分 段 函数 在分
性、 可微性 , 例析 分段 函数 的微 积分计算 、 幂 级数展 开和微

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分方程求解 , 整合高等数学 中分段函数 的典 型问题 为一体。

分段函数的几种常见题型及解法

分段函数的几种常见题型及解法

函数的概念和性质考点 分段函数分段函数是指自变量在两个或两个以上不同的范围内, 有不同的对应法则的函数, 它是一个函数, 却又常常被学生误认为是几个函数; 它的定义域是各段函数定义域的并集, 其值域也是各段函数值域的并集. 由于它在理解和掌握函数的定义、函数的性质等知识的程度的考察上有较好的作用, 时常在高考试题中“闪亮”登场, 本文就几种具体的题型做了一些思考, 解析如下:1.求分段函数的定义域和值域例1.求函数1222[1,0];()(0,2);3[2,);x x f x xx x +∈-⎧⎪=-∈⎨⎪∈+∞⎩的定义域、值域.2.求分段函数的函数值例2.已知函数2|1|2,(||1)()1,(||1)1x x f x x x--≤⎧⎪=⎨>⎪+⎩求12[()]f f .3.求分段函数的最值例3.求函数43(0)()3(01)5(1)x x f x x x x x +≤⎧⎪=+<≤⎨⎪-+>⎩的最大值.4.求分段函数的解析式例4.在同一平面直角坐标系中, 函数()y f x =和()y g x =的图象关于直线y x =对称, 现将()y g x =的图象沿x 轴向左平移2个单位, 再沿y 轴向上平移1个单位, 所得的图象是由两条线段组成的折线(如图所示), 则函数()f x 的表达式为( )222(10).()2(02)x x x A f x x +-≤≤⎧=⎨+<≤⎩222(10).()2(02)x x x B f x x --≤≤⎧=⎨-<≤⎩222(12).()1(24)x x x C f x x -≤≤⎧=⎨+<≤⎩226(12).()3(24)x x x D f x x -≤≤⎧=⎨-<≤⎩yx5.作分段函数的图像 例5.函数|ln ||1|x y ex =--的图像大致是( )ACD6.求分段函数得反函数例6已知()y f x =是定义在R 上的奇函数, 且当0x >时, ()31xf x =-, 设()f x 的反函数为()y g x =, 求()g x 的表达式.7.判断分段函数的奇偶性例7.判断函数22(1)(0)()(1)(0)x x x f x x x x ⎧-≥⎪=⎨-+<⎪⎩的奇偶性.8.判断分段函数的单调性例8.判断函数32(0)()(0)x x x f x xx ⎧+≥⎪=⎨-<⎪⎩的单调性.例9.写出函数()|12||2|f x x x =++-的单调减区间.9.解分段函数的方程例10.设函数812(,1]()log (1,)x x f x x x -⎧∈-∞=⎨∈+∞⎩, 则满足方程1()4f x =的x 的值为10.解分段函数的不等式例11.设函数1221(0)()(0)x x f x x x -⎧-≤⎪=⎨⎪>⎩, 若0()1f x >, 则0x 得取值范围是( ).(1,1)A - .(1,)B -+∞ .(,2)(0,)C -∞-⋃+∞ .(,1)(1,)D -∞-⋃+∞例12.设函数2(1)(1)()4(1)x x f x x ⎧+<⎪=⎨-≥⎪⎩, 则使得()1f x ≥的自变量x 的取值范围为( )v1.0 可编辑可修改A .(,2][0,10]-∞-⋃ B. (,2][0,1]-∞-⋃ C. (,2][1,10]-∞-⋃ D. [2,0][1,10]-⋃反馈练习1.(2013新课标全国Ⅰ,5分)已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧-x 2+2x ,x ≤0,ln x +1,x >0.若|f (x )|≥ax ,则a 的取值范围是( )A .(-∞,0] B.(-∞,1] C .[-2,1]D .[-2,0]2.(2013福建,4分)已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧2x 3,x <0,-tan x ,0≤x <π2,则f ⎝ ⎛⎭⎪⎫f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4=________.3.(2013北京,5分)函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧log 12x , x ≥1,2x , x <1的值域为________.4.(2012江西,5分)若函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 2+1,x ≤1,lg x ,x >1,则f (f (10))=( )A .lg 101B .2C .1D .05.(2011北京,5分)根据统计,一名工人组装第x 件某产品所用的时间(单位:分钟)为f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧cx ,x <A ,cA ,x ≥A(A ,c 为常数).已知工人组装第4件产品用时30分钟,组装第A 件产品用时15分钟,那么c 和A 的值分别是( )A .75,25B .75,16C .60,25D .60,166.(2012江苏,5分)设f (x )是定义在R 上且周期为2的函数,在区间[-1,1]上,f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧ax +1,-1≤x <0,bx +2x +1,0≤x ≤1,其中a ,b ∈R .若f (12)=f (32),则a +3b 的值为________.7.(2011江苏,5分)已知实数a ≠0,函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧2x +a ,x <1,-x -2a ,x ≥1.若f (1-a )=f (1+a ),则a 的值为________.函数的概念和性质考点一 分段函数分段函数是指自变量在两个或两个以上不同的范围内, 有不同的对应法则的函数, 它是一个函数, 却又常常被学生误认为是几个函数; 它的定义域是各段函数定义域的并集, 其值域也是各段函数值域的并集. 由于它在理解和掌握函数的定义、函数的性质等知识的程度的考察上有较好的作用, 时常在高考试题中“闪亮”登场, 本文就几种具体的题型做了一些思考, 解析如下:1.求分段函数的定义域和值域例1.求函数1222[1,0];()(0,2);3[2,);x x f x xx x +∈-⎧⎪=-∈⎨⎪∈+∞⎩的定义域、值域. 【解析】作图, 利用“数形结合”易知()f x 的定义域为[1,)-+∞, 值域为(1,3]-.2.求分段函数的函数值例2.已知函数2|1|2,(||1)()1,(||1)1x x f x x x --≤⎧⎪=⎨>⎪+⎩求12[()]f f .【解析】因为311222()|1|2f =--=-, 所以312223214[()]()1()13f f f =-==+-.3.求分段函数的最值例3.求函数43(0)()3(01)5(1)x x f x x x x x +≤⎧⎪=+<≤⎨⎪-+>⎩的最大值.【解析】当0x ≤时, max ()(0)3f x f ==, 当01x <≤时, max ()(1)4f x f ==, 当1x >时, 5154x -+<-+=, 综上有max ()4f x =.4.求分段函数的解析式例4.在同一平面直角坐标系中, 函数()y f x =和()y g x =的图象关于直线y x =对称, 现将()y g x =的图象沿x 轴向左平移2个单位, 再沿y 轴向上平移1个单位, 所得的图象是由两条线段组成的折线(如图所示), 则函数()f x 的表达式为( )222(10).()2(02)xx x A f x x +-≤≤⎧=⎨+<≤⎩ 222(10).()2(02)xx x B f x x --≤≤⎧=⎨-<≤⎩ 222(12).()1(24)x x x C f x x -≤≤⎧=⎨+<≤⎩226(12).()3(24)x x x D f x x -≤≤⎧=⎨-<≤⎩【解析】当[2,0]x ∈-时, 121y x =+, 将其图象沿x 轴向右平移2个单位, 再沿y 轴向下平移1个单位, 得解析式为1122(2)111y x x =-+-=-, 所以()22([1,0])f x x x =+∈-, 当[0,1]x ∈时, 21y x =+, 将其图象沿x 轴向右平移2个单位, 再沿y 轴向下平移1个单位, 得解析式2(2)1124y x x =-+-=-, 所以12()2([0,2])f x x x =+∈, 综上可得222(10)()2(02)x x x f x x +-≤≤⎧=⎨+<≤⎩, 故选A .y x5.作分段函数的图像 例5.函数|ln ||1|x y ex =--的图像大致是( )ACD解析:在定义范围讨论,当0<x<1时,11y x x=+-;当x>1时1y =,故选D 6.求分段函数得反函数例6已知()y f x =是定义在R 上的奇函数, 且当0x >时, ()31xf x =-, 设()f x 的反函数为()y g x =, 求()g x 的表达式.【解析】设0x <, 则0x ->, 所以()31xf x --=-, 又因为()f x 是定义在R 上的奇函数,所以()()f x f x -=-, 且(0)0f =, 所以()13xf x -=-, 因此31(0)()0(0)13(0)x x x f x x x -⎧->⎪==⎨⎪-<⎩, 从而可得33log (1)(0)()0(0)log (1)(0)x x g x x x x +>⎧⎪==⎨⎪--<⎩.7.判断分段函数的奇偶性例7.判断函数22(1)(0)()(1)(0)x x x f x x x x ⎧-≥⎪=⎨-+<⎪⎩的奇偶性.【解析】当0x >时, 0x -<, 22()()(1)(1)()f x x x x x f x -=---+=-=, 当0x =时,(0)(0)0f f -==, 当0x <, 0x ->, 22()()(1)(1)()f x x x x x f x -=---=-+=因此, 对于任意x R ∈都有()()f x f x -=, 所以()f x 为偶函数.8.判断分段函数的单调性例8.判断函数32(0)()(0)x x x f x xx ⎧+≥⎪=⎨-<⎪⎩的单调性.【解析】显然()f x 连续. 当0x ≥时, '2()311f x x =+≥恒成立, 所以()f x 是单调递增函数, 当0x <时, '()20f x x =->恒成立, ()f x 也是单调递增函数, 所以()f x 在R 上是单调递增函数; 或画图易知()f x 在R 上是单调递增函数.例9.写出函数()|12||2|f x x x =++-的单调减区间.【解析】121231()()3(2)31(2)x x f x x x x x -+≤-⎧⎪=+-<<⎨⎪-≥⎩, 画图易知单调减区间为12(,]-∞-.9.解分段函数的方程例10.(01年上海)设函数812(,1]()log (1,)x x f x x x -⎧∈-∞=⎨∈+∞⎩, 则满足方程1()4f x =的x 的值为【解析】 若142x-=, 则222x--=, 得2(,1]x =∉-∞, 所以2x =(舍去), 若1814log x =,则1481x =, 解得3(1,)x =∈+∞, 所以3x =即为所求.x10.解分段函数的不等式 例11.设函数1221(0)()(0)x x f x xx -⎧-≤⎪=⎨⎪>⎩, 若0()1f x >,则0x 得取值范围是( ).(1,1)A - .(1,)B -+∞.(,2)(0,)C -∞-⋃+∞ .(,1)(1,)D -∞-⋃+∞【解析1】首先画出()y f x =和1y =的大致图像, 易知0()1f x >时, 所对应的0x 的取值范围是(,1)(1,)-∞-⋃+∞.【解析2】因为0()1f x >, 当00x ≤时, 0211x-->, 解得01x <-, 当00x >时, 1201x >, 解得01x >, 综上0x 的取值范围是(,1)(1,)-∞-⋃+∞. 故选D.例12.设函数2(1)(1)()4(1)x x f x x ⎧+<⎪=⎨-≥⎪⎩, 则使得()1f x ≥的自变量x 的取值范围为( )A .(,2][0,10]-∞-⋃ B. (,2][0,1]-∞-⋃ C. (,2][1,10]-∞-⋃ D. [2,0][1,10]-⋃ 【解析】当1x <时, 2()1(1)120f x x x x ≥⇔+≥⇔≤-≥或, 所以21x x ≤-≤<或0, 当1x ≥时, ()141310f x x ≥⇔⇔⇔≤, 所以110x ≤≤, 综上所述, 2x ≤-或010x ≤≤, 故选A 项.【点评:】xyv1.0 可编辑可修改以上分段函数性质的考查中, 不难得到一种解题的重要途径, 若能画出其大致图像, 定义域、值域、最值、单调性、奇偶性等问题就会迎刃而解, 方程、不等式等可用数形结合思想、等价转化思想、分类讨论思想及函数思想来解, 使问题得到大大简化, 效果明显.反馈练习1.(2013新课标全国Ⅰ,5分)已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧-x 2+2x ,x ≤0,ln x +1,x >0.若|f (x )|≥ax ,则a 的取值范围是( )A .(-∞,0] B.(-∞,1] C .[-2,1]D .[-2,0]解析:本题考查一次函数、二次函数、对数函数、分段函数及由不等式恒成立求参数的取值范围问题,意在考查考生的转化能力和利用数形结合思想解答问题的能力.当x ≤0时,f (x )=-x 2+2x =-(x -1)2+1≤0,所以|f (x )|≥ax 化简为x 2-2x ≥ax ,即x 2≥(a +2)x ,因为x ≤0,所以a +2≥x 恒成立,所以a ≥-2;当x >0时,f (x )=ln(x +1)>0,所以|f (x )|≥ax 化简为ln(x +1)>ax 恒成立,由函数图象可知a ≤0,综上,当-2≤a ≤0时,不等式|f (x )|≥ax 恒成立,选择D.答案:D2.(2013福建,4分)已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧2x 3,x <0,-tan x ,0≤x <π2,则f ⎝ ⎛⎭⎪⎫f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4=________.解析:本题主要考查分段函数的求值,意在考查考生的应用能力和运算求解能力.∵f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4=-tan π4=-1,∴f ⎝ ⎛⎭⎪⎫f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4=f (-1)=2×(-1)3=-2. 答案:-23.(2013北京,5分)函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧log 12x , x ≥1,2x , x <1的值域为________.解析:本题主要考查分段函数的概念、性质以及指数函数、对数函数的性质,意在考查考生对函数定义域、值域掌握的熟练程度.分段函数是一个函数,其定义域是各段函数定义域的并集,值域是各段函数值域的并集.当x ≥1时,log 12x ≤0,当x <1时,0<2x<2,故值域为(0,2)∪(-∞,0]=(-∞,2).答案:(-∞,2)4.(2012江西,5分)若函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 2+1,x ≤1,lg x ,x >1,则f (f (10))=( )A .lg 101B .2C .1D .0解析:f (10)=lg 10=1,故f (f (10))=f (1)=12+1=2. 答案:B5.(2011北京,5分)根据统计,一名工人组装第x 件某产品所用的时间(单位:分钟)为f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧cx ,x <A ,cA ,x ≥A(A ,c 为常数).已知工人组装第4件产品用时30分钟,组装第A 件产品用时15分钟,那么c 和A 的值分别是( )A .75,25B .75,16C .60,25D .60,16解析:因为组装第A 件产品用时15分钟,所以c A =15(1),所以必有4<A ,且c 4=c2=30(2),联立(1)(2)解得c =60,A =16.答案:D6.(2012江苏,5分)设f (x )是定义在R 上且周期为2的函数,在区间[-1,1]上,f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧ax +1,-1≤x <0,bx +2x +1,0≤x ≤1,其中a ,b ∈R .若f (12)=f (32),则a +3b 的值为________.解析:因为f (x )是定义在R 上且周期为2的函数,所以f (32)=f (-12),且f (-1)=f (1),故f (12)=f (-12),从而12b +212+1=-12a +1,3a +2b =-2. ①由f (-1)=f (1),得-a +1=b +22,故b =-2a . ②由①②得a =2,b =-4,从而a +3b =-10. 答案:-107.(2011江苏,5分)已知实数a ≠0,函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧2x +a ,x <1,-x -2a ,x ≥1.若f (1-a )=f (1+a ),则a 的值为________.解析:①当1-a <1,即a >0时,此时a +1>1,由f (1-a )=f (1+a ),得2(1-a )+a =-(1+a )-2a ,计算得a =-32(舍去);②当1-a >1,即a <0时,此时a +1<1,由f (1-a )=f (1+a ),得2(1+a )+a =-(1-a )-2a ,计算得a =-34,符合题意,所以综上所述,a =-34.答案:-34。

分段函数的几种常见题型及解法好

分段函数的几种常见题型及解法好

分段函数的几种常见题型及解法分段函数是指自变量在两个或两个以上不同的范围内, 有不同的对应法则的函数, 它是一个函数, 却又常常被学生误认为是几个函数; 它的定义域是各段函数定义域的并集, 其值域也是各段函数值域的并集. 由于它在理解和掌握函数的定义、函数的性质等知识的程度的考察上有较好的作用, 时常在高考试题中“闪亮”登场, 笔者就几种具体的题型做了一些思考, 解析如下:1.求分段函数的定义域和值域例1.求函数122[1,0];()(0,2);3[2,);x x f x xx x +∈-⎧⎪=-∈⎨⎪∈+∞⎩的定义域、值域.【解析】作图, 利用“数形结合”易知()f x 的定义域为[1,)-+∞, 值域为(1,3]-.2.求分段函数的函数值例2.(05年浙江理)已知函数2|1|2,(||1)()1,(||1)1x x f x x x--≤⎧⎪=⎨>⎪+⎩求1[()]f f . 【解析】因为311222()|1|2f =--=-, 所以312223214[()]()1()13f f f =-==+-.3.求分段函数的最值例3.求函数43(0)()3(01)5(1)x x f x x x x x +≤⎧⎪=+<≤⎨⎪-+>⎩的最大值.【解析】当0x ≤时, max ()(0)3f x f ==, 当01x <≤时, max ()(1)4f x f ==,当1x >时, 5154x -+<-+=, 综上有max ()4f x =.4.求分段函数的解析式例4.在同一平面直角坐标系中, 函数()y f x =和()y g x =的图象关于直线y x =对称, 现将()y g x =的图象沿x 轴向左平移2个单位, 再沿y 轴向上平移1个单位, 所得的图象是由两条线段组成的折线(如图所示), 则函数()f x 的表达式为( )222(10).()2(02)xx x A f x x +-≤≤⎧=⎨+<≤⎩ 22(10).()2(02)xx x B f x x --≤≤⎧=⎨-<≤⎩ 222(12).()1(24)xx x C f x x -≤≤⎧=⎨+<≤⎩ 226(12).()3(24)xx x D f x x -≤≤⎧=⎨-<≤⎩ 【解析】当[2,0]x ∈-时, 11y x =+, 将其图象沿x 轴向右平移2个单位, 再沿y 轴向下平移1个单位, 得解析式为1122(2)111y x x =-+-=-, 所以()22([f x x x =+∈-, 当[0,1]x ∈时, 21y x =+, 将其图象沿x 轴向右平移2个单位, 再沿y 轴向下平移1个单位, 得解析式2(2)1124y x x =-+-=-, 所以12()2([0,2])f x x x =+∈, 综上可得222(10)()2(02)xx x f x x +-≤≤⎧=⎨+<≤⎩, 故选A .5.作分段函数的图像 例5.函数|ln ||1|x y ex =--的图像大致是( )yxACD6.判断分段函数的奇偶性例7.判断函数22(1)(0)()(1)(0)x x x f x x x x ⎧-≥⎪=⎨-+<⎪⎩的奇偶性.【解析】当0x >时, 0x -<, 22()()(1)(1)()f x x x x x f x -=---+=-=, 当0x =时,(0)(0)0f f -==, 当0x <, 0x ->, 22()()(1)(1)()f x x x x x f x -=---=-+=因此, 对于任意x R ∈都有()()f x f x -=, 所以()f x 为偶函数.7.判断分段函数的单调性例8.判断函数32(0)()(0)x x x f x x x ⎧+≥⎪=⎨-<⎪⎩的单调性.【解析】显然()f x 连续. 当0x ≥时, '2()311f x x =+≥恒成立, 所以()f x 是单调递增函数, 当0x <时, '()20f x x =->恒成立, ()f x 也是单调递增函数, 所以()f x 在R上是单调递增函数; 或画图易知()f x 在R 上是单调递增函数.例9.写出函数()|12||2|f x x x =++-的单调减区间.【解析】121231()()3(2)31(2)x x f x x x x x -+≤-⎧⎪=+-<<⎨⎪-≥⎩, 画图易知单调减区间为1(,]-∞-.8.解分段函数的方程例10.(01年上海)设函数812(,1]()log (1,)x x f x x x -⎧∈-∞=⎨∈+∞⎩, 则满足方程1()4f x =的x 的值为【解析】 若142x -=, 则222x--=, 得2(,1]x =∉-∞, 所以2x =(舍去), 若1814log x =, 则1481x =, 解得3(1,)x =∈+∞, 所以3x =即为所求.9.解分段函数的不等式例11.设函数1221(0)()(0)x x f x xx -⎧-≤⎪=⎨⎪>⎩, 若0()1f x >, 则0x 得取值范围是( ).(1,1)A - .(1,)B -+∞ .(,2)(0,)C -∞-⋃+∞ .(,1)(1,)D -∞-⋃+∞【解析1】首先画出()y f x =和1y =的大致图像, 易知0()1f x >时, 所对应的0x 的取值范围是(,1)(1,)-∞-⋃+∞.【解析2】因为0()1f x >, 当00x ≤时, 0211x -->, 解得01x <-, 当00x >时,xxy1201x >, 解得01x >, 综上0x 的取值范围是(,1)(1,)-∞-⋃+∞. 故选D.例12.设函数2(1)(1)()4(1)x x f x x ⎧+<⎪=⎨-≥⎪⎩, 则使得()1f x ≥的自变量x 的取值范围为( )A .(,2][0,10]-∞-⋃ B. (,2][0,1]-∞-⋃ C. (,2][1,10]-∞-⋃ D. [2,0][1,10]-⋃ 【解析】当1x <时, 2()1(1)120f x x x x ≥⇔+≥⇔≤-≥或, 所以21x x ≤-≤<或0, 当1x ≥时, ()141310f x x ≥⇔⇔⇔≤, 所以110x ≤≤, 综上所述, 2x ≤-或010x ≤≤, 故选A 项.【点评:】以上分段函数性质的考查中, 不难得到一种解题的重要途径, 若能画出其大致图像, 定义域、值域、最值、单调性、奇偶性等问题就会迎刃而解, 方程、不等式等可用数形结合思想、等价转化思想、分类讨论思想及函数思想来解, 使问题得到大大简化, 效果明显.。

分段函数的几种常见题型及解法

分段函数的几种常见题型及解法

复习教案:分段函数的几种常见题型及解法数学组分段函数的几种常见题型及解法【关键词】 分段函数; 定义域; 值域或最值; 函数值; 解析式; 图像; 反函数; 奇偶性; 方程; 不等式.分段函数是在其定义域的不同子集上,分别用几个不同的式子来表示对应关系的函数.它是一类表达形式特殊的函数,是中学数学中的一种重要函数模型。

分段函数有关问题蕴含着分类讨论、数形结合等思想方法.它是一个函数, 却又常常被学生误认为是几个函数; 它的定义域是各段函数定义域的并集, 其值域也是各段函数值域的并集. 由于它在理解和掌握函数的定义、函数的性质等知识的程度的考察上有较好的作用, 时常在高考试题中“闪亮”登场, 对于分段函数类型的求解不少同学感到困难较多, 笔者就几种具体的题型做了一些思考, 解析如下:1. 求分段函数的定义域和值域分段函数的定义域为每一段函数定义域的并集,在表示每一段函数中x 的取值范围时,要确保做到定义域不重不漏,即交集为空集, 并集为整个定义域.值域应是其定义域内不同子集上各关系式的取值范围的并集。

例1求函数4,23,0123,10x x y x x x x -+>⎧⎪=+<≤⎨⎪+-≤≤⎩的定义域和值域例1.求函数1222[1,0];()(0,2);3[2,);x x f x xx x +∈-⎧⎪=-∈⎨⎪∈+∞⎩的定义域、值域.【解析】作图, 利用“数形结合”易知()f x 的定义域为[1,)-+∞, 值域为(1,3]-.例5.求函数的值域。

解:因为当x≥0时,x 2+1≥1;当x<0时,-x 2<0。

所以,原函数的值域是[1,+∞)∪(-∞,0)。

注:分段函数的值域求解,只要分别求出各部分的值域,再取其并集即可。

2. 求分段函数的函数值在求分段函数的值0()f x 时,一定首先要判断0x 属于定义域的哪个子集,然后再代相应的关系式例1、(辽宁理)设,0.(),0.x e x g x lnx x ⎧≤=⎨>⎩则1(())2g g =__________2、(2006山东)设1232(2),()(1)(2).log x x f x x e x -⎧<⎪=⎨-≥⎪⎩则[(2)]f f = A.0 B.1 C.2 D.33、 已知=)(x f ⎩⎨⎧ -log 3(x + 1)(x>6) 3x -6(x ≤6),若记)(1x f-为)(x f 的反函数,且),91(1-=f a 则=+)4(a f .4 、设222(1),()1(1).1x x f x x x⎧--≤⎪=⎨>⎪+⎩ 则1[()]2f f = ( ) A.12 B.413 C.95- D.25415、 已知sin (0),()(1)1(0).x x f x f x x π<⎧=⎨-->⎩则1111()()66f f -+的值为 .4.(05年浙江理)已知函数2|1|2,(||1)()1,(||1)1x x f x x x --≤⎧⎪=⎨>⎪+⎩求12[()]f f .【解析】因为311222()|1|2f =--=-, 所以312223214[()]()1()13f f f =-==+-.例1已知函数求f{f[f(a)]} (a<0)的值。

分段函数的几种常见题型及解法

分段函数的几种常见题型及解法

函数的概念和性质
考点分段函数
分段函数是指自变量在两个或两个以上不同的范围内
, 有不同的对应法则的函数, 它是一个函数, 却又常常被学生误认为是几个函数
; 它的定义域是各段函数定义域的并集, 其值域也是各段函数值域的并集
. 由于它在理解和掌握函数的定义、函数的性质等知识的程度的考察上有较好的作用
, 时常在高考试题中“闪亮”登场, 本文就几种具体的题型做了
一些思考, 解析如下:1.求分段函数的定义域和值域
例1.求函数1
222[1,0];
()(0,2);
3[2,
);x x f x x x x 的定义域、值域. 2.求分段函数的函数值
例2.已知函数2|1|2,(||1)
()1
,(||1)1x x f x x x 求1
2[()]f f .
3.求分段函数的最值
例3.求函数43(0)()3(01)5(1)x x
f x x x
x x
的最大值. 4.求分段函数的解析式
例4.在同一平面直角坐标系中
, 函数()y f x 和()y g x 的图象关于直线y x 对称, 现将()y g x 的图象沿x 轴向左平移2个单位, 再沿y 轴向上平移1个单位, 所得的
图象是由两条线段组成的折线(如图所示)
, 则函数()f x 的表达式为()222(1
0).()2(02)
x
x x A f x x 222(10)
.()2(02)
x x x B f x x 222(12)
.()1(24)
x x x C f x x 226(12)
.()3(24)x
x x
D f x x -12131o -2y x。

分段函数的微积分典型问题例析

分段函数的微积分典型问题例析

分段函数的微积分典型问题例析
乔占周
【期刊名称】《中国科教创新导刊》
【年(卷),期】2014(000)013
【摘要】函数作为高等数学中最为重要的研究对象,是高等数学的基础,其研究思想和方法在整个高等数学学习过程中都会涉及到.分段函数是函数中一类特殊的函数,相对于其他函数具有一定的难度.本文以分段函数为研究对象,结合例题就其相关问题进行分析,从而为分段函数的解题提供方向,突破高等数学中分段函数问题上的难点.
【总页数】2页(P73,75)
【作者】乔占周
【作者单位】聊城职业技术学院山东聊城 252000
【正文语种】中文
【中图分类】G642.4
【相关文献】
1.分段函数的微积分典型问题例析
2.找界点划区界——高中化学中的分段函数问题归类例析
3.微积分中分段函数问题的分类与讨论
4.分段函数的微积分典型问题探讨
5.例析分段函数的几个问题
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(分段函数)经典典例

(分段函数)经典典例

识别分段函数,解决收费问题一、话费中的分段函数例1 (四川广元)某移动公司采用分段计费的方法来计算话费,月通话时间(分钟)与相应话费(元)之间的函数图象如图1所示:(1)月通话为100分钟时,应交话费元;(2)当x100时,求与之间的函数关系式;(3)月通话为280分钟时,应交话费多少元?二、水费中的分段函数例2(广东)某自来水公司为了鼓励居民节约用水,采取了按月用水量分段收费办法,某户居民应交水费y(元)与用水量x(吨)的函数关系如图(1) 分别写出当0x15和x15时,y与x的函数关系式;(2)若某户该月用水21吨,则应交水费多少元?三、电费中分段函数例3 (广东)今年以来,广东大部分地区的电力紧缺,电力公司为鼓励市民节约用电,采取按月用电量分段收费办法,若某户居民每月应交电费y(元)与用电量x (度)的函数图象是一条折线(如图3所示),根据图象解下列问题:(1)分别写出当0x100和x100时,y与x的函数关系式;(2)利用函数关系式,说明电力公司采取的收费标准;(3)若该用户某月用电62度,则应缴费多少元?若该用户某月缴费105元时,则该用户该月用了多少度电?谈谈中考中的分段函数分段函数,是近几年中考数学中经常遇到的题型。

它是考查分类思想,读取、搜集、处理图像信息等综合能力的综合题。

这些分段函数都是直线型。

通常是正比例函数的图像和一次函数的图像构成。

下面我们归纳分析如下,供学习时参考。

1、二段型分段函数1.1正比例函数与一次函数构成的分段函数解答这类分段函数问题的关键,就是分别确定好正比例函数的解析式和一次函数的解析式。

例1某家庭装修房屋,由甲、乙两个装修公司合作完成,选由甲装修公司单独装修3天,剩下的工作由甲、乙两个装修公司合作完成.工程进度满足如图1所示的函数关系,该家庭共支付工资8000元.(1)完成此房屋装修共需多少天?(2)若按完成工作量的多少支付工资,甲装修公司应得多少元?例2、一名考生步行前往考场, 10分钟走了总路程的,估计步行不能准时到达,于是他改乘出租车赶往考场,他的行程与时间关系如图2所示(假定总路程为1),则他到达考场所花的时间比一直步行提前了()A.20分钟B.22分钟C.24分钟 D.26分例3、某公司专销产品A,第一批产品A上市40天内全部售完.该公司对第一批产品A上市后的市场销售情况进行了跟踪调查,调查结果如图所示,其中图(3)中的折线表示的是市场日销售量与上市时间的关系;图(4)中的折线表示的是每件产品A的销售利润与上市时间的关系.(1)试写出第一批产品A的市场日销售量y与上市时间t的关系式;(2)第一批产品A上市后,哪一天这家公司市场日销售利润最大?最大利润是多少万元?1.2一次函数与一次函数构成的分段函数例4、为了鼓励小强做家务,小强每月的费用都是根据上月他的家务劳动时间所得奖励加上基本生活费从父母那里获取的.若设小强每月的家务劳动时间为x 小时,该月可得(即下月他可获得)的总费用为y元,则y(元)和x(小时)之间的函数图像如图5所示.(1)根据图像,请你写出小强每月的基本生活费;父母是如何奖励小强家务劳动的?(2)若小强5月份希望有250元费用,则小强4月份需做家务多少时间?1.3常数函数与一次函数构成的分段函数例5、有甲、乙两家通迅公司,甲公司每月通话的收费标准如图6所示;乙公司每月通话收费标准如表1所示.(1)观察图6,甲公司用户月通话时间不超过100分钟时应付话费金额是元;甲公司用户通话100分钟以后,每分钟的通话费为元;(2)李女士买了一部手机,如果她的月通话时间不超过100分钟,她选择哪家通迅公司更合算?如果她的月通话时间超过100分钟,又将如何选择?2、三段型分段函数例6 如图7,矩形ABCD中,AB=1,AD=2,M是CD的中点,点P在矩形的边上沿A→B→C→M运动,则△APM的面积y与点P经过的路程x之间的函数关系用图象表示大致是下图中的()3、四段型分段函数例7、星期天,小强骑自行车到郊外与同学一起游玩,从家出发2小时到达目的地,游玩3小时后按原路以原速返回,小强离家4小时40分钟后,妈妈驾车沿相同路线迎接小强,如图11,是他们离家的路程y(千米)与时间x(时)的函数图像。

分段函数的微积分典型问题例析

分段函数的微积分典型问题例析

分段函数的微积分典型问题例析
鲍培文
【期刊名称】《当代教育理论与实践》
【年(卷),期】2013(5)9
【摘要】以分段函数为主线,总结归纳了分段函数在分界点处的极限、连续性、可导性、可微性,例析分段函数的微积分计算、幂级数展式和微分方程求解,突破高等数学教学中的难点,整合高等数学中分段函数的典型问题为一体.
【总页数】3页(P65-67)
【作者】鲍培文
【作者单位】武警特警学院教学科研部,北京102211
【正文语种】中文
【中图分类】G642.3
【相关文献】
1.分段函数的微积分典型问题例析
2.找界点划区界——高中化学中的分段函数问题归类例析
3.微积分中分段函数问题的分类与讨论
4.分段函数的微积分典型问题探讨
5.例析分段函数的几个问题
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分段函数的微积分典型问题例析
摘要:以分段函数为主线,总结归纳了分段函数在分界点处的极限、连续性、可导性、可微性,例析分段函数的微积分计算、幂级数展式和微分方程求解,突破高等数学教学中的难点,整合高等数学中分段函数的典型问题为一体。

关键词:高等数学;分段函数;典型问题
高等数学的研究对象是函数,其中分段函数是一类特殊的函数。

分段函数在分界点处的连续性、可导性、可微性、可积性的判断较困难,在分界点处的导数和微分计算更复杂。

本文以一元分段函数和二元分段函数为研究对象,系统梳理分段函数在分界点处的极限、连续性、可导性、可微性,例析分段函数的微积分计算、幂级数展开和微分方程求解,整合高等数学中分段函数的典型问题为一体。

一一元分段函数在高等数学中的基本知识和典型问题
定义1对于自变量x的不同的取值范围,有着不同的对应法则,这样的函数通常叫做分段函数。

它是一个函数,而不是几个函数,分段函数的定义域是各段函数定义域的并集,值域也是各段函数值域的并集。

初等函数是用一个解析表达式表示的函数。

一般的分段函数不是初等函数,但是如果分段函数能够通过恒等变形变成一个解析表达形
式,就是初等函数。

(一)一元分段函数在分界点处极限与连续的判断
1.一元分段函数在分界点处极限的判断
判断一元分段函数在分界点处极限的存在性,一般是根据分段函数的表达形式进行的。

如果分段函数在分界点的左右,函数表达形式不同,则采用分段函数在分界点处的左右极限来判断,当分界点左右极限存在且相等时,该分界点处极限存在,否则该分界点处极限不存在;如果分段函数在分界点的左右函数表达形式相同,则直接利用计算极限的常用方法计算分段函数在分界点处的极限。

件缺一不可。

根据一元分段函数在分界点处的极限情况和函数值情况,判定分界点处的连续性。

当分段函数在分界点无定义,则分段函数在分界点不连续;当分段函数在分界点处极限不存在,分段函数在分界点处不连续;当分段函数在分界点处极限存在,该点函数值存在且等于极限值,分段函数在分界点处连续,否则就不连续。

(二)一元分段函数的导数计算
因为初等函数(不包括分段函数恒等变形成一个解析式的初等函数)在定义区间内可导,所以计算一元分段函数的导函数可以采取分段求导,分界点单独讨论的方法进行。

其中分界点处计算方法主要有以下2种:
方法一:分段函数在分界点处用导数定义求导。

方法二:分段函数在分界点处用导数极限存在定理求导。

方法一书上已经呈现,就不介绍了,这里主要介绍方法二。

定理1若一元分段函数满足:分段函数在分界点处连续;分段导函数在分界点处极限存在,即f′+(x0)=f′-(x0),则分段函数在分界点处可导。

证明可参考文献[1]。

注意:在分界点处满足f′+(x0)=f′-(x0),一定可导,但是,导函数不一定连续。

因为此时导函数可能没有定义。

(三)分段函数不定积分的求法
分段函数作为导函数,其原函数一般也是分段函数,每一个表达式的原函数有一个任意常数,分段导函数有几个表达式,原函数自然就产生几个任意常数,这些常数之间的关系是什么呢?根据不定积分的可积性:导函数连续,原函数一定连续,且不定积分只有一个任意
常数,可利用分段原函数在分界点处连续,找出几个任意常数之间的关系,求出分段函数的原函数。

因此求分段函数的不定积分时,应特别注意分界点处的取值情况。

(五)一元分段函数及其幂级数
函数f(x)满足:在邻域∪(x0)有定义,有直到n阶的导数f'(x0),且limn→∞Rn(x)=0,我们就可以在x=x0展开成幂级数的形式。

当然如果在x=0处满足上面的条件,那么可以在x=0处展开成马克劳林级数,是泰勒级数的特殊情况。

我们常用的初等函数幂级数就是在x=0处展开的。

反过来,已知幂级数的形式,也可以求出它的和函数。

二二元分段函数的微积分基本知识和典型问题
研究二元分段函数的微积分,采用类似一元分段函数的微积分方法,不同之处就是自变量多了,导数定义偏向每个变量成为偏导数,积分形式也多了:二重积分、三重积分、曲线积分、曲面积分,随着维数加大,数形结合更难,计算更复杂。

下面举出相应的例子。

参考文献:
[1]韩滢.求分段函数在分段点处导数的方法探析[J].辽宁师专学报,2008(6).
[2]同济大学数学教研室.高等数学(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2004.。

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