一、单调性穿脱法
利用特殊函数的单调性,对函数符号“f”进行“穿脱”,从而达到化简的目的,使问题获解。
例1已知f(x)是定义在-1,1上的奇函数,f(1)=1,若a、b∈-1,1,a+b≠0时,有f(a)+f(b)a+b
>0解不等式f(x+12)<f(1
x-1
).
分析:本题的关键是根据已知条件,判断函数的单调性,据此再脱去“f”
任取x1x2∈-11且x1<x2
∵f(x)是奇函数,
∴f(x2)-f(x1)=f(x2)+f(-x1)
=f(x2)+f(-x1)x2+(-x1)·(x2-x1)>0.
即f(x2)>f(x1).∴f(x)在-11上是单调递增函数,原不等式等价于:
-1≤x+12≤1-1≤1
x-1
≤1x+12<1x-1x+12≥-11x-1
≤1x+12<1x-1
得:x<-1或x>32
∴原不等式的解集为:x|x<-1或x>32.
二、反函数穿脱法
灵活自如地处理原函数f(x)与其反函数f-1(x)并运用f-1f(x)=xff-1(x)=x进行穿脱“f”.
例2已知定义域为R+的函数f(x),对任意xy∈R+恒f(xy)=f(x)+f(y).
①求证:当x∈R+时,
f(1x)=-f(x)
②若x>1时,恒有f(x)<0
求证:f(x)必有反函数;
③设f-1(x)是f(x)的反函数,求证:f-1(x)在其定义域恒有f-1(x1+x2)=f-1(x1)·f-1(x2).
解:①∵f(1)=f(x·1x)=f(x)+f(1x)
又f(1)=f(1)+f(1)即f(1)=0
∴f(1
x)=-f(x).
②x1、x2∈R+且x1<x2时x2x1>1
∴f(x2
x1)<0.
由f(x)=f(xy·y)=f(x
y)+f(y)
有f(x
y)=f(x)-f(y)故f(x2x1)=f(x2)-f(x1)<0
则f(x)在R+上是减函数,
∴f(x)必有反函数.
③设f-1(x1)=n1f-1(x2)=n2
则f(n1)=x1f(n2)=x2
且f(n1·n2)=f(n1)+f(n2)=x1+x2
∴f
-1(x1+x2)=n1n2
即f-1(x1+x2)=f-1(x1)·f-1(x2).
三、周期性穿脱法
在求解有关函数迭代问题时,可利用函数的周期性进行“f”的穿脱,做到需穿则穿,需脱则脱,从而优化解题过程。
例3定义域为正整数的函数f(n)满足:
f(n)=
n-3(n≥1000)ff(n+7)(n<1000)试求f(90)
解:记fm(n)=f(f…fm个f
(n))
∵90+(m-1)×7=1000m=131.
∴f(90)=f2(97)=…=f131(1000)
又f(1000)=997
f(997)=f2(1004)=f(1001)=998
f(998)=f2(1005)=f(1002)=999
f(999)=f2(1006)=f(1003)=1000
131=4×32+3
∴f(90)=f131(1000)=f3(1000)=999.
练习函数f(x)定义在正整数集上,且满足
f(n)=
n-3(n≥1000)ff(n+5)(n<1000)求f(84).
四、归纳性穿脱法
“穿”、“脱”函数符号“f”是一种有序的过程,由内至外一层层穿上f或由外至内一层层脱去f,这往往是一个有序的过程。因此在“穿脱”的过程应寻求、归纳其所蕴含的规律,最后达到化简求解的目的。
例4已知函数f(x)=2x1+x
x∈R+若
f(x1)=f(x)fn(x)=f(fn-1(x))
(n∈Nn≥2)求y=fn(x)的解析式.
解:f2(x)=2f1(x)1+f1(x)
=4x1+3x
f3(x)=2f2(x)
1+f2(x)
=8x1+7x
f4(x)=2f3(x)
1+f3(x)
=16x1+15x
……
一般地可猜想fn(x)=2nx1+(2n-1)x
不难用数学归纳法证明,这里略.
编者注:此题也可以用辅助数列法,设
bn=1
fn(x)
则bn=12bn-1+1
2可求bn.
五、特殊值穿脱
例5设f(x)是定义在实数集上的函数,且对任意实数xy有
f(x+y)+f(x-y)=2f(x)cosy求f(x).
解:在已知等式中,取特殊值,依次令:
x=0y=tx=π2+t
y=π2x=π
2y=π
2+t有
f(t)+f(-t)=2f(0)costf(π+t)+f(t)=0f(π+t)+f(-t)=-2f(π2)sint.
设a=f(0)b=f(π2)从上面三式中消去f(-1)f(π+t)
得f(t)=acost+bsint
即f(x)=acosx+bsinx.
六、待定系数穿脱法
例6已知二次函数f(x)满足条件:
①f(-1)=0.
②对一切x的值均有x≤f(x)≤1+x22
成立,求f(x)的解析式.
解:由已知可设f(x)=ax2+bx+c(a≠0)
∵f(-1)=0∴b=a+c
由x≤f(x)≤1+x22
知f(1)=a=b+c=1.
∴b=a+c=12.
又∵对一切x均有ax2+bx+c≥x
即ax2+(b-1)x+c≥0
∴a>0△=(b-1)2-4ac≤0
即ac≥116∴a=c=b2=14
∴f(x)=14x2+12x+14.
七、综合穿脱法
函数迭代的有关穿脱问题,有时和其他问题综合在一起,因此如何巧妙地“穿”、“脱”综合加以考虑,综合运用.
例7如果有一个函数fN→N是严格递增的,且对每个n∈N都有f(f(n)=kn.
求证对任何n∈N有2kk+1
n≤f(n)≤k+12
n
证明:∵函数fN→N是严格递增的.
∴对任意自然数a≤b都有
f(b)-f(a)≥b-a①
f(f(f(n))-f(f(n))
≥f(f(n))-f(n)≥f(n)-n②
又∵f(f(n))=kn
∴f(f(f(n)))=kf(n)③
③代入②得:
kf(n)-kn≥kn-f(n)≥f(n)-n④
解④得:2kk+1
n≤f(n)≤k+12
n.
注①式为解题奠定了基础,“穿”上函数符号“f”后,由①得不等式链②,为得到特征不等式明确了方向,“脱”去函数符号“f”后得到③,③将②化简为④,从而使命题得证.
来源:[四川新闻网-招生考试报讯]