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定义 一般地,设函数y=f(x)(x∈A)的值域是C,根据这个函数中x,y 的关系,用y把x表示出,得到x= g(y). 若对于y在C中的任何一个值,通过x= g(y),x在A中都有唯一的值和它对应,那么,x= g(y)就表示y是自变量,x是因变量y的函数,这样的函数x= g(y)(y∈C)叫做函数y=f(x)(x∈A)的反函数,记作y=f^(-1) (x) 反函数y=f^(-1) (x)的定义域、值域分别是函数y=f(x)的值域、定义域.
性质
(1)互为反函数的两个函数的图象关于直线y=x对称;
(2)函数存在反函数的充要条件是,函数的定义域与值域是一一映射;
(3)一个函数与它的反函数在相应区间上单调性一致;
(4)大部分偶函数不存在反函数(当函数y=f(x), 定义域是{0} 且 f(x)=C (其中C是常数),则函数f(x)是偶函数且有反函数,其反函数的定义域是{C}, 值域为{0}.)。奇函数不一定存在反函数,被与y轴垂直的直线截时能过2个及以上点即没有反函数。若一个奇函数存在反函数,则它的反函数也是奇函数。
(5)一切隐函数具有反函数;
(6)一段连续的函数的单调性在对应区间内具有一致性;
(7)严格增(减)的函数一定有严格增(减)的反函数【反函数存在定理】;
(8)反函数是相互的且具有唯一性;
(9)定义域、值域相反对应法则互逆(三反);
(10)原函数一旦确定,反函数即确定(三定)(在有反函数的情况下,即满足(2))。
例:y=2x-1的反函数是y=0.5x+0.5
y=2^x的反函数是y=log2 x
例题:求函数y=3x-2的反函数
解:y=3x-2的定义域为R,值域为R。
由y=3x-2,解得
x=(y+2)/3
将x,y互换,则所求y=3x-2的反函数是
y=(x+2)/3(x属于R)
(11)反函数的导数关系:如果x=f(y)在区间I上单调,可导,且f"(y)≠0,那么它的反函数y=f"(X)在区间S={x|x=f(y),y属于I }内也可导,且[f‘(x)]"=1[f"(x)]"。
(12)y=x的反函数是它本身。
说明
⑴在函数x=f^(-1)(y)中,y是自变量,x是函数,但习惯上,我们一般用x表示自变量,用y 表示函数,为此我们常常对调函数x=f^(-1)(y)中的字母x,y,把它改写成y=f^(-1)(x),今后凡无特别说明,函数y=f(x)的反函数都采用这种经过改写的形式。
⑵反函数也是函数,因为它符合函数的定义. 从反函数的定义可知,对于任意一个函数y=f(x)来说,不一定有反函数,若函数y=f(x)有反函数y=f^(-1)(x),那么函数y=f"(x)的反函数就是y=f^(-1)(x),这就是说,函数y=f(x)与y=f^(-1)(x)互为反函数。
⑶互为反函数的两个函数在各自定义域内有相同的单调性。单调函数才有反函数,如二次函数在R内不是反函数,但在其单调增(减)的定义域内,可以求反函数。
⑷ 从映射的定义可知,函数y=f(x)是定义域A到值域C的映射,而它的反函数y=f^(-1)(x)是集合C到集合A的映射,因此,函数y=f(x)的定义域正好是它的反函数y=f^(-1)(x)的值域;函数y=f(x)的值域正好是它的反函数y=f^(-1)(x)的定义域(如下表):
函数:y=f(x)
反函数:y=f^(-1)(x)
定义域: A C
值域: C A
⑷上述定义用“逆”映射概念可叙述为:
若确定函数y=f(x)的映射f是函数的定义域到值域“上”的“一一映射”,那么由f的“逆”映射f^-1所确定的函数y=f^(-1)(x)就叫做函数y=f(x)的反函数. 反函数y=f‘(x)的定义域、值域分别是函数y=f(x)的值域、定义域. 开始的两个例子:s=vt记为f(t)=vt,则它的反函数就可以写为f^(-1)(s)=s/v,同样y=2x+6记为f(x)=2x+6,则它的反函数为:f^(-1)(x)=x/2-3.
有时是反函数需要进行分类讨论,如:f(x)=x+1/x,需将x进行分类讨论:在x大于0时的情况,x小于0的情况,多是要注意的。一般分数函数的反函数的表示为y=ax+b/cx+d(a/c不等于b/d)--y=b-dx/cx+a
应用
直接求原函数的值域困难时,可以通过求其反函数的定义域来确定原函数的值域,求反函数的步骤是这样的:
1、先求出反函数的定义域,因为原函数的值域就是反函数的定义域;
(我们知道函数的三要素是定义域、值域、对应法则,所以先求反函数的定义域是求反函数的第一步)
2、反解x,也就是用y来表示x;
3、改写,交换位置,也就是把x改成y,把y改成x;
4、写出原函数及其值域。
实例:y=2x+1(值域:任意实数)
x=(y-1)/2
y=(x-1)/2(x取任意实数)
特别地,形如kx+ky=b的直线方程和任意一个反比例函数,它的反函数都是它本身。
反函数求解三步骤:
1、换:X、Y换位
2、解:解出Y
3、标:标出定义域
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一.课题:反函数(3)
二.教学目标:1.进一步理解互为反函数的定义域、值域的对应关系,运用它解决有关问题;
2.了解特殊轴的轴对称的图象之间的函数解析式的联系。
三.教学重点:运用反函数的性质,关系解题。
四.教学过程:
(一)复习:(提问)
1.原函数与反函数的定义域与值域之间的关系。
2. 的反函数为 ,则有
; .
3.练习:
(1)已知 求 ;
(2)已知 ,求 ;
(3)已知 ,求 .
(二)新课讲解:
例1.已知函数 的图象经过 ,其反函数图象经过点 ,则求 的表达式。
解:因为反函数图象经过点 ,所以原函数必过点 ,
又原函数图象过点 ,由此可得
解得 ,
所以 .
例2. 求函数 的反函数。
解:由 得其反函数为 ,
又由 得其反函数为 .
综上可得所求的反函数为 .
例3.已知函数 存在反函数 ,
(1)若 是奇函数,讨论 的奇偶性;
(2)若 在定义域上是增函数,讨论 的单调性。
证明: 是奇函数,定义域关于原点对称,
∴ 的值域也关于原点对称。
∴ 的定义域关于原点对称,
设 ,存在 使 ,∴ ,
是奇函数,∴ ,
∴ ,∴ ,
所以 是奇函数。
(2)设 ,且 ,存在 ,使 , ,
又∵ 在定义域上是增函数,
∴ ,即 ,
所以, 在定义域上是单调增的。
例4.若函数 的图象过点 ,
(1)求 的反函数的图象必经过的一个定点的坐标;
(2)若函数 的反函数为 ,求函数 和函数 必经过的定点。
解:(1) 的图象经过点 ,
∴ 的图象经过点 ,
所以, 的反函数的图象经过点 .
(2) 的图象经过点 ,
∴ 的图象经过点 ,
故函数 的图象经过点 ,
函数 必经过的定点 .
说明:1.可以利用函数图形的平移去看;
2.可以利用映射,作用对象的观点来分析。
五.小结:
1.反函数的性质;
2.互为反函数的两个函数的关系在解题中的应用。
六.作业:
补充:
1.若函数 的图象经过点 ,求函数 的反函数的图象经过的定点的坐标。
2.已知 求 .
3.已知函数 在定义域 上存在反函数,且 ,求 .
4.求函数 的反函数。
六.作业:
补充:
1.若函数 的图象经过点 ,求函数 的反函数的图象经过的定点的坐标。
2.已知 求 .
3.已知函数 在定义域 上存在反函数,且 ,求 .
4.求函数 的反函数。
六.作业:
补充:
1.若函数 的图象经过点 ,求函数 的反函数的图象经过的定点的坐标。
2.已知 求 .
3.已知函数 在定义域 上存在反函数,且 ,求 .
4.求函数 的反函数。
六.作业:
补充:
1.若函数 的图象经过点 ,求函数 的反函数的图象经过的定点的坐标。
2.已知 求 .
3.已知函数 在定义域 上存在反函数,且 ,求 .
4.求函数 的反函数。