赵青波

摘要:复合函数的定义域是高等数学中的基础知识之一,同样对学生也有着挑战性,由于该部分理论知识的应用性强、复杂性较高,对部分学生来说有着较高的挑战性。但是,有关复合函数定义域出题,虽然具有灵活性,但是本质上仍旧是万变不离其宗,笔者结合日常教学中经常遇到的几种类型,对其进行分析,并在此基础上对复合函数定义域解题的关键进行阐述与分析,从而对学生掌握该类题型提供帮助。

关键词:复合函数;定义域;求法;解题关键

复合函数是指由两个及两个以上函数组成的函数,从其定义来看就能发现其中的复杂性,但是复合函数定义域的求解不仅在单一类型题目上有着重要性,也往往作为一个基础条件应用到其他类型题目上,因此学生掌握复合函数定义域的相关知识有着极重要性和必要性。与此同时,学生对于复合函数的学习与掌握,能够充分调动与培养其数学思维和逻辑思维,从而对学生的学习起到有效的帮助。从当前学生复合函数掌握的具体情况来看,多数学生对该类知识点的认识度和掌握度仍有不足,甚至不能充分掌握该类题型的做题规律,影响到自身整体的数学成绩。笔者围绕日常教学经验,对复合函数定义域的求法进行归纳与总结,并结合相关例题进行分析,为学生对该方面知识的掌握提供参考。

一、学生对复合函数学习的现状

复合函数这一知识点在大一高数的课本上,该知识点有着抽象性强、逻辑强等特点,对于部分学生的学习来说有着极端的挑战性。由于学生刚刚接触到抽象函数本身就存在着不适应性,再加上复合函数本身的晦涩难懂,导致一部分学生在学不会的情况下自行放弃这一章节的学习内容。但是,复合函数及其有关的知识点,在整个数学中有着极端的重要性,他不仅作为一个单独的知识点存在,同时还会充当其他函数题的条件,成为解题的基础与关键。

也由于复合函数本身的晦涩性,也导致部分学生对其产生了恐惧心理,笔者调查中发现,有80%以上的学生能够掌握住简单的复合函数定义域计算,40%左右的学生能够掌握住中等程度的复合函数定义域计算,仅有15%左右的学生能够掌握住非常复杂的复合函数定义域计算。但是,就整个学习数学历程来看,这种情况也会在反复的模拟考试中得到改善,在数学复习结束以后,对于复合函数定义域的题型多数学生已经能够充分的掌握和应用,并且会随着后续复习的强化,对该知识点不断巩固。

二、复合函数中定义域的几种求法

(一)已知f(x)定义域求f[g(x)]定义域

对于这一类型的复合函数定义域题相对属于基础与简单的题,只需要进行值域之间的转化,便可以推导出复合函数的定义域。在这类题的解题思路上,要明确一个观念,即g(x)的定义域与f(x)中x的定义域一样,再次基础上进行推算即可。出题类型上一般是:已知f(x)定义域为[n,m]或(n,m)、[n,m)、(n,m],这几种类型,让求f[g(x)]定义域,我们只需将g(x)=t,则t与x的定义域一样,如此便可以推出f[g(x)]的定义域。如,例题1和例题2。

例题1:已知函数f(x)定义域为[2,5),求函数f(x+1)的定义域。

解:由题意可知,2≤x<5,则2≤x+1<5,1≤x<4,由此推出f(x+1)定义域为[2,4)。

例题2:已知函数f(x)定义域为(2,6],求函数f(x2+1)的定义域。

解:由题意可知,2

(二)已知f[g(x))]定义域求f(x)定义域

该类型的复合函数定义域计算题,也是属于相对较为简单的题型,在该类题中关键也在于定义域值域之间的转换。一般来说,该类题的出题思路为,已知f[g(x)]定义域为[n,m]或(n,m)、[n,m)、(n,m],求f(x)定义域。在解题的思路上,我们要先把g(x)=t,得出的定义域就是f(x)定义域。如例题3。

例题3:已知函数f(4x-6)的定义域为[5,8],求函数f(x)定义域。

解:由题意可知,5≤4x-6≤8,则11≤4x≤14,则11/4≤x≤7/2,则f(x)定义域为[11/4,7/2]。

(三)已知f[g(x)]定义域求f[h(x)]定义域

这类型的复合函数定义域题相对来说比较复杂,可以明显看出该类型题综合了上述一二两种类型,因此在计算上我们可以先由f[g(x)]求出f(x)定义域,然后在去计算f[h(x)]的定义域,即以f(x)为桥梁,进行转化与计算。在出题上,一般会是按照如下的思路:

已知函数f[g(x)]的定义域为[n,m]或(n,m)、[n,m)、(n,m],求f[h(x)]的定义域。如例题4。

例题4:已知函数f(2x+2)定义域为(4,8),求f(2x-2)的定义域。

解:由题意知,4<2x+2<8,则1

(四)已知f(x)定义域求四则运算型函数定义域

该类型的题是复合函数定义域中最复杂的题,也是最令学生与教师头疼的题,需求求出各个函数的定义域,然后再求交集,一般来说,多数学生能够求出各个函数的定义域,但是在交并集的计算上,往往容易出问题,而且,该类型的题往往不是真实数字,而是一些字母,这样无疑增加了题目本身的抽象性。如例题5。

例题5:已知函数f(x)定义域为(n,m),且n+m>0,求g(x)=f(x+a)+f(x-a) (a>0)的定义域。

解:由题意可知,n

另由题意知,a>0,∴n-a

若使g(x)定义域为非空集合,则必须使n+a

三、复合函数定义域解题的关键

(一)把握出题的类型

对于复合函数定义域的题在解答的时候,学生一定要充分把握住出题的类型,能够根据题干明白在考察什幺,在此基础上思考解题的方法,并加以计算。如在考察四则运算型函数定义域的时候,不能按照其他的解题思路进行,这样才能够保证最终的定义域。同时,在算题的过程中,一定要充分考虑到各个方面的条件,一定要把非空集合考虑到位,这也是数学解题思路的一个关键。

(二)分清内函数值域与外函数定义域

在复合函数定义域计算的过程中,也要充分把握住内函数值域与外函数定义域,要谨记两句话,即内函数值域一定要包含于外函数定义域中,以及外函数定义域是内函数的值域。同时,学生也一定要能够辨别出什幺是内函数,什幺是外函数,如函数f(2x-3)中,令函数y=f(t),则,外函数为y=f(t),内函数为2x-3。充分辨别和把握住内外函数,才能够保证做题过程中的正确率。

(三)掌握做题技巧

对于复合函数定义域计算类型的题,也有着自身的规律和答题技巧,掌握住技巧与规律学生不仅能够在做题的效率上得到提高,也能够在做题的正确率上得到提高。对于复合函数定义域计算的规律与类型,可以参考本论文中第二部分,根据各种题型进行归纳总结,并且将每个题型的解题思路进行充分的掌握。

四、结束语

复合函数定义域的计算,对于学生来说既具有掌握的必要性,也具有掌握的重要性,这是高等数学中的做题基础。函数类型的题一般都具有晦涩难懂和抽象的特点,学生只有在充分把握住这些做题规律的基础上,将总体的类型进行细分,在细分的基础上按照难易程度有顺序的进行理解,并在日常的训练中加以训练和注意,便能够有效的掌握住总体的类型。

参考文献:

[1]李婧岩,李晓虹,程丛电.复合函数求导教学改革方案[J].牡丹江师范学院学报(自然科学版),2019(01):64-66.

[2]张悦.中学数学中复合函数相关问题分析[J].中学数学研究(华南师范大学版),2019(02):45-50.

[3]郭欢.关于多元复合函数的求导探索[J].中州大学学报,2018,35(04):125-128.

[4]张晓凤.浅析多元复合函数求导法则[J].数学学习与研究,2018(04):11.