11.求下列函数的反函数:(1)y=sqrt[3](x+1); (2)y=(1-x)/(1+x);(4)y=2sin 3x(-(pi)/(6)le xle (pi)/(6)); (5)y=1+ln(x+2);
题目解答
答案
解析
反函数求解的核心思路是将原函数的自变量和因变量互换,再解方程得到新的表达式。解题时需注意:
- 原函数必须存在反函数(即原函数在定义域内是一一对应的);
- 定义域与值域的转换:反函数的定义域是原函数的值域;
- 特殊函数的处理:如三角函数需限制定义域保证单调性,对数函数需用指数函数反解。
(1) $y = \sqrt[3]{x+1}$
互换变量并解方程
将原式改写为 $y = (x+1)^{1/3}$,两边立方得:
$y^3 = x + 1$
解得:
$x = y^3 - 1$
因此反函数为 $f^{-1}(x) = x^3 - 1$。
(2) $y = \frac{1-x}{1+x}$
交叉相乘整理方程
交叉相乘得:
$y(1+x) = 1 - x$
展开并整理含$x$的项:
$y + yx = 1 - x \implies x(y + 1) = 1 - y$
解得:
$x = \frac{1 - y}{y + 1}$
因此反函数为 $f^{-1}(x) = \frac{1 - x}{x + 1}$。
(4) $y = 2\sin 3x \quad \left(-\frac{\pi}{6} \le x \le \frac{\pi}{6}\right)$
利用反正弦函数反解
原函数定义域保证$\sin 3x$单调递增。方程变形为:
$\sin 3x = \frac{y}{2}$
取反正弦函数:
$3x = \arcsin\left(\frac{y}{2}\right)$
解得:
$x = \frac{1}{3} \arcsin\left(\frac{y}{2}\right)$
因此反函数为 $f^{-1}(x) = \frac{1}{3} \arcsin\left(\frac{x}{2}\right)$。
(5) $y = 1 + \ln(x+2)$
用指数函数消去对数
方程变形为:
$\ln(x+2) = y - 1$
取指数函数:
$x + 2 = e^{y - 1}$
解得:
$x = e^{y - 1} - 2$
因此反函数为 $f^{-1}(x) = e^{x - 1} - 2$。