题目
求函数 =ln (x+sqrt (1+{x)^2}) 的反函数.
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查反函数的求法,涉及对数函数与指数函数的转换,以及代数方程的变形技巧。
解题核心思路:
- 将原函数表达式中的对数消去,通过取指数得到关于$x$的方程。
- 构造辅助方程:通过对原方程取倒数并有理化,得到另一个关于$x$的方程。
- 联立方程消元,解出$x$关于$y$的表达式,最终交换$x$和$y$得到反函数。
破题关键点:
- 取指数消去对数是基础操作。
- 有理化分母得到第二个方程,是简化问题的核心步骤。
- 联立方程相减可巧妙消去根号项,直接解出$x$。
步骤1:消去对数
原函数为 $y = \ln(x + \sqrt{1 + x^2})$,两边取指数得:
$e^y = x + \sqrt{1 + x^2} \quad \text{(1)}$
步骤2:构造辅助方程
对等式(1)取倒数并有理化分母:
$e^{-y} = \frac{1}{x + \sqrt{1 + x^2}} = -x + \sqrt{1 + x^2} \quad \text{(2)}$
步骤3:联立方程消元
将等式(1)和(2)相减:
$\begin{aligned}e^y - e^{-y} &= (x + \sqrt{1 + x^2}) - (-x + \sqrt{1 + x^2}) \\&= 2x\end{aligned}$
解得:
$x = \frac{1}{2}(e^y - e^{-y})$
步骤4:确定反函数
交换$x$和$y$,得到反函数:
$y = \frac{1}{2}(e^x - e^{-x})$