抽象函數
數學術語之一
我們把沒有給出具體解析式的函數稱為抽象函數。由於這類問題可以全面考查學生對函數概念和性質的理解,同時抽象函數問題又將函數的定義域,值域,單調性,奇偶性,周期性和圖象集於一身,所以在高考中不斷出現;如2002年上海高考卷12題,2004年江蘇高考卷22題,2004年浙江高考卷12題等。
不給出具體解析式,只給出函數的特殊條件或特徵的函數即抽象函數。一般形式為,或許還附有定義域、值域等,如:。
冪函數:
對數函數:
三角函數:
指數函數:
周期為n的周期函數:
例題:,在定義域上單調遞增,。求證:即以二為底x的對數。
證明:定義域:相同
同理
且(時) ①
且(時,)
(時,)
②
,且(①)
,且
又② 即對所有有理數成立 ③
任取,{1}若,z必定為,(由於單調性以及③),
在上必定有,為有理數,,
(單調性)與矛盾,導出矛盾所以不成立
{2}同理不成立
又,有定義域
所以
令的對數=以二為底x的對數
證畢。(若沒有單調性要先證單調性)
對稱軸為
關於(,)對稱
周期為m
求解抽象函數
一般方法
熟悉函數的基本知識
解答抽象函數題目的基礎是熟悉函數的基本知識。如果連基本的函數知識都沒有掌握,解決抽象函數問題只能是空談。具體說,學好函數要掌握常見函數的性質。例如,中學涉及的函數性質一般有單調性、奇偶性、有界性及周期性;常見的函數有指數函數、對數函數、三角函數、二次函數、對勾函數()等等。
靈活選擇解題方法
從上文對幾種解法的介紹不難看出,選擇合適的方法對解決抽象函數問題往往會起到事半功倍的效果。對於選擇題,選用特殊值法、賦值法、圖像法等等可以在很短的時間內得到答案,在應試時節省出不少時間。而對各種方法的理解,在解題中選擇出合適的方法,則需要在平時的學習中多體會多感悟。
特殊值法是處理抽象函數選擇題的有力方法。根據抽象函數具有的性質,選擇一個熟悉的函數作為特殊值代入驗證,可以解決大部分選擇題。
例1 定義在R上的函數滿足,當時, ,則函數在上 ( )
A 有最小值 B 有最大值 C 有最小值 D 有最大值
分析:許多抽象函數是由特殊函數抽象背景而得到的,如正比例函數,可抽象為,與此類似的還有
特殊函數 | 抽象函數 |
此題作為選擇題可採用特殊值函數
當時即。,可得在上單調遞減,從而在上有最小值。
根據所要證明的或求解的問題使自變數取某些特殊值,從而解決問題。
例2 除了用剛才的方法外,也可採用賦值法
解:令,則由得①,
再令得得,代入①式得。
∵當時,,
即在R上是一個減函數,可得在上有最小值。
抽象函數雖然沒有給出具體的解析式,但可利用它的性質圖象直接來解題。
抽象函數解題時常要用到以下結論:
定理1:如果函數滿足,則函數的圖象關於對稱。
定理2:如果函數滿足,則函數是一個周期函數,其周期應為
例4 是定義在R上的偶函數,且,證明是周期函數。
分析:由 ,得的圖象關於對稱,又f(x)是定義在R上的偶函數,圖象關於y軸對稱,根據上述條件,可先畫出符合條件的一個圖,那麼就可以化無形為有形,化抽象為具體。從圖上直觀地判斷,然後再作證明。
由圖可直觀得,要證其為周期函數,只需證。
證明:,。
是一個周期函數。
例5 已知定義在上的偶函數在區間上單調遞減,若,求實數m的取值範圍
分析:根據函數的定義域,,,但是和m分別在和的哪個區間內呢?如果就此討論,將十分複雜,如果注意到偶函數,則有性質,就可避免複雜的討論。