函数练习题

解题思路: 函数的定义域是使其所有组成部分都有意义的自变量 x 的取值范围。我们需要分别考虑两个部分：

• 分式 $\frac{1}{\sqrt{4 - x^2}}$：分母不能为零，且根号下的表达式必须大于零。
• 对数 $\ln(x)$：对数的真数必须大于零。 然后求这两个范围的交集。

详细步骤:

1. 对于 $\frac{1}{\sqrt{4 - x^2}}$，要求 $4 - x^2 > 0$。 解不等式：$x^2 < 4$，得到 $-2 < x < 2$。
2. 对于 $\ln(x)$，要求 $x > 0$。
3. 将两个条件联立，求交集： $\{ x | -2 < x < 2 \} \cap \{ x | x > 0 \}$ 最终得到 $0 < x < 2$。

答案: 所以，函数 $f(x)$ 的定义域是 $(0, 2)$。

解题思路: 判断函数的奇偶性，需要两个步骤：

1. 检查函数的定义域是否关于原点对称。
2. 计算 $f(-x)$，并将其与 $f(x)$ 进行比较。
   • 如果 $f(-x) = f(x)$，函数为偶函数。
   • 如果 $f(-x) = -f(x)$，函数为奇函数。

详细步骤:

1. 求定义域： 要求真数大于零，即 $\frac{1 - x}{1 + x} > 0$。 这等价于 $(1 - x)(1 + x) > 0$，即 $1 - x^2 > 0$，得到 $x^2 < 1$。 所以定义域为 $(-1, 1)$。这个区间关于原点对称。
2. 计算 $f(-x)$: $f(-x) = \ln(\frac{1 - (-x)}{1 + (-x)}) = \ln(\frac{1 + x}{1 - x})$
3. 与 $f(x)$ 比较: 我们注意到 $\ln(\frac{1 + x}{1 - x}) = \ln((\frac{1 - x}{1 + x})^{-1}) = -\ln(\frac{1 - x}{1 + x}) = -f(x)$。 所以，$f(-x) = -f(x)$。

答案: 该函数是奇函数。

解题思路: 求反函数的步骤如下：

1. 从 $y = f(x)$ 中解出 $x$ 关于 $y$ 的表达式 $x = f^{-1}(y)$。
2. 将 $x$ 和 $y$ 互换，得到反函数的习惯表示法 $y = f^{-1}(x)$。
3. 写出反函数的定义域（即原函数的值域）。

详细步骤:

1. 反解 x: $y = e^{2x} + 1$ $y - 1 = e^{2x}$ $\ln(y - 1) = 2x$ $x = \frac{1}{2}\ln(y - 1)$
2. 交换 x 和 y: $y = \frac{1}{2}\ln(x - 1)$
3. 确定反函数的定义域: 原函数 $y = e^{2x} + 1$ 的值域：因为 $e^{2x} > 0$，所以 $e^{2x} + 1 > 1$。 原函数的值域是 $(1, \infty)$。 所以反函数的定义域是 $(1, \infty)$。

答案: 反函数为 $y = \frac{1}{2}\ln(x - 1)$，其定义域为 $(1, \infty)$。

解题思路： 需要计算 $f(-x)$ 并与 $f(x)$ 比较。

详细步骤：

1. 计算 $f(-x)$： $f(-x) = (-x)^3 + (-x) = -x^3 - x = -(x^3 + x) = -f(x)$

2. 比较： 因为 $f(-x) = -f(x)$，所以该函数是奇函数。

答案：该函数是奇函数。

解题思路： 需要分别求出 $\sin(2x)$ 和 $\cos(3x)$ 的周期，然后求它们的最小公倍数。

详细步骤：

1. $\sin(2x)$ 的周期：$T_1 = \frac{2\pi}{2} = \pi$
2. $\cos(3x)$ 的周期：$T_2 = \frac{2\pi}{3}$
3. 求最小公倍数： $\pi = \frac{3\pi}{3}$，$\frac{2\pi}{3} = \frac{2\pi}{3}$ 最小公倍数为 $2\pi$

答案：该函数的周期为 $2\pi$。

解题思路： 可以通过求导来判断单调性，或者通过比较函数值。

详细步骤：

1. 求导：$f'(x) = \frac{2x \cdot x^3 - (x^2 + 1) \cdot 3x^2}{x^6} = \frac{2x^4 - 3x^4 - 3x^2}{x^6} = \frac{-x^4 - 3x^2}{x^6} = \frac{-(x^2 + 3)}{x^4}$

2. 分析：对于 $x > 0$，$f'(x) < 0$，所以函数在 $(0, +\infty)$ 上严格单调递减。

答案：该函数在 $(0, +\infty)$ 上严格单调递减。

解题思路： 需要分别考虑内层函数 $\sqrt{x^2 + 1}$ 和外层函数 $\ln u$ 的定义域。

详细步骤：

1. 内层函数 $\sqrt{x^2 + 1}$ 的定义域：$x^2 + 1 \geq 0$，这对所有实数 x 都成立
2. 外层函数 $\ln u$ 的定义域：$u > 0$，即 $\sqrt{x^2 + 1} > 0$
3. 由于 $x^2 + 1 \geq 1 > 0$，所以 $\sqrt{x^2 + 1} > 0$ 对所有实数 x 都成立

答案：定义域为 $\mathbb{R}$（全体实数）。

解题思路： 按照求反函数的步骤进行。

详细步骤：

1. 从 $y = 2x + 1$ 中解出 x： $y - 1 = 2x$ $x = \frac{y - 1}{2}$

2. 交换 x 和 y： $y = \frac{x - 1}{2}$

3. 确定定义域： 原函数 $y = 2x + 1$ 的值域是 $\mathbb{R}$，所以反函数的定义域也是 $\mathbb{R}$。

答案：反函数为 $y = \frac{x - 1}{2}$，定义域为 $\mathbb{R}$。

解题思路： 对等式两边关于 x 求导，然后解出 $\frac{dy}{dx}$。

详细步骤：

1. 对 $x^2 + y^2 = 4$ 两边关于 x 求导： $2x + 2y \cdot \frac{dy}{dx} = 0$

2. 解出 $\frac{dy}{dx}$： $2y \cdot \frac{dy}{dx} = -2x$ $\frac{dy}{dx} = -\frac{x}{y}$

3. 代入点 $(1, \sqrt{3})$： $\frac{dy}{dx} = -\frac{1}{\sqrt{3}} = -\frac{\sqrt{3}}{3}$

答案：在点 $(1, \sqrt{3})$ 处的导数为 $-\frac{\sqrt{3}}{3}$。

解题思路： 对数函数的真数必须大于零。

详细步骤：

1. 要求 $x^2 - 4 > 0$
2. 解不等式：$x^2 > 4$
3. 得到 $x > 2$ 或 $x < -2$

答案：定义域为 $(-\infty, -2) \cup (2, +\infty)$。

解题思路： 需要计算 $f(-x)$ 并与 $f(x)$ 比较。

详细步骤：

1. 计算 $f(-x)$： $f(-x) = e^{-x} \cos(-x) = e^{-x} \cos x$

2. 比较： $f(-x) \neq f(x)$ 且 $f(-x) \neq -f(x)$

答案：该函数既不是奇函数也不是偶函数。

解题思路： 反正弦函数的定义域是 $[-1, 1]$，所以 $\frac{x}{2}$ 必须在 $[-1, 1]$ 范围内。

详细步骤：

1. 要求 $-1 \leq \frac{x}{2} \leq 1$
2. 解不等式：$-2 \leq x \leq 2$

答案：定义域为 $[-2, 2]$。

解题思路： 需要分别考虑两个部分：

• 分式 $\frac{1}{x-2}$：分母不能为零
• 根式 $\sqrt{x+1}$：被开方数必须大于等于零

详细步骤：

1. 对于 $\frac{1}{x-2}$，要求 $x-2 \neq 0$，即 $x \neq 2$
2. 对于 $\sqrt{x+1}$，要求 $x+1 \geq 0$，即 $x \geq -1$
3. 将两个条件联立：$x \geq -1$ 且 $x \neq 2$

答案：定义域为 $[-1, 2) \cup (2, +\infty)$

分析：

1. $y = \pm \sqrt{x}$ 不是函数，因为对于 $x > 0$，y 有两个值（正负根号），违反了函数的单值性。

2. $y = x^2$ 是函数，因为对于每个实数 x，都有唯一的 y 值与之对应。

3. $x^2 + y^2 = 1$ 不是函数，因为对于 $-1 < x < 1$，y 有两个值（正负根号），违反了函数的单值性。

答案：只有 $y = x^2$ 是函数。