无理函数
无理函数是包含根号运算的函数,是数学分析中的重要函数类型。它们在几何、物理、工程等领域有广泛应用。
基本定义
无理函数是指包含根号运算的函数,一般形式为:
f(x)=ng(x)
其中 n 是正整数,g(x) 是另一个函数。
注意:无理函数的定义域需要满足被开方数非负,即 g(x)≥0。对于偶次根,被开方数必须非负;对于奇次根,被开方数可以为任意实数。
常见类型
1. 平方根函数
f(x)=x
- 定义域:[0,+∞)
- 值域:[0,+∞)
- 单调性:单调递增
2. 立方根函数
f(x)=3x
- 定义域:(−∞,+∞)
- 值域:(−∞,+∞)
- 单调性:单调递增
3. 复合无理函数
f(x)=g(x)
其中 g(x) 是另一个函数。
基本性质
1. 定义域
对于 f(x)=ng(x):
- 当 n 为偶数时,定义域为 {x∣g(x)≥0}
- 当 n 为奇数时,定义域为 {x∣g(x)∈R}
2. 单调性
- 如果 g(x) 单调递增,且 g(x)≥0,则 f(x) 单调递增
- 如果 g(x) 单调递减,且 g(x)≥0,则 f(x) 单调递减
3. 奇偶性
- 对于 f(x)=nx:
- 当 n 为偶数时,函数为偶函数
- 当 n 为奇数时,函数为奇函数
典型例题
例题 1
求函数 f(x)=x2−4 的定义域。
参考答案
解题思路:
对于平方根函数,被开方数必须非负。
详细步骤:
-
确定被开方数:
-
建立不等式:
- x2−4≥0
-
求解不等式:
- x2≥4
- x≤−2 或 x≥2
答案:
定义域为:(−∞,−2]∪[2,+∞)
例题 2
求函数 f(x)=3x3−8 的定义域。
参考答案
解题思路:
对于立方根函数,被开方数可以为任意实数。
详细步骤:
-
确定被开方数:
-
分析立方根的性质:
- 立方根函数对所有实数都有定义
- 因此定义域取决于 x3−8 的定义域
-
确定定义域:
- x3−8 对所有实数都有定义
- 因此 f(x) 的定义域为所有实数
答案:
定义域为:(−∞,+∞)
练习题
练习 1
求函数 f(x)=x2+2x+1 的定义域。
参考答案
解题思路:
对于平方根函数,被开方数必须非负。
详细步骤:
-
确定被开方数:
- 被开方数为 x2+2x+1
-
建立不等式:
- x2+2x+1≥0
-
求解不等式:
- 注意到 x2+2x+1=(x+1)2
- 对于任意实数 x,(x+1)2≥0 都成立
- 因此不等式对所有实数都成立
答案:
定义域为:(−∞,+∞)
练习 2
求函数 f(x)=4x4−16 的定义域。
参考答案
解题思路:
对于四次根函数,被开方数必须非负。
详细步骤:
-
确定被开方数:
-
建立不等式:
- x4−16≥0
-
求解不等式:
- x4≥16
- x2≥4(因为 x4=(x2)2)
- x≤−2 或 x≥2
答案:
定义域为:(−∞,−2]∪[2,+∞)
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