题目
在指数函数和对数函数的学习中,我们发现同底数的指数函数y=ax(a>0,a≠1)和对数函数y=logax(a>0,a≠1)互为反函数,它们的函数图象关于直线y=x对称.一般地,设函数y=f(x)(x∈A)的值域为C,根据这个函数中x,y的关系,把x用y表示出,得到x=φ(y).若对于y在C中的任何一个值,通过x=φ(y),x在A中都有唯一的值与之对应,那么,x=φ(y)就表示y是自变量,x是因变量的函数,这样的函数x=φ(y)(y∈C)叫做函数y=f(x)(x∈A)的反函数,记作x=f-1(y).习惯上,我们用x表示自变量,y表示因变量,所以函数y=f(x)的反函数通常写为y=f-1(x).反函数的主要性质有:①对称性:互为反函数的两个函数的图象关于直线y=x对称;②单调性:一个函数与它的反函数在相应区间上单调性一致;③定义域与值域:反函数的定义域和值域分别为原函数的值域和定义域.(1)试判断F(x)=x2,G(x)=x3是否有反函数(直接写出答案);(2)试求出函数f(x)=(1-2x)/(x+1)的反函数f-1(x),并指明函数f-1(x)的定义域和值域,然后判断函数f-1(x)的单调性;(3)若关于x的方程(12-x)(x+4)=t(t为常数)恰有两个根x1,x2,且x1,x2分别满足log_(9)(x_(1)+1)=(3)/(2)a-(x_(1))/(2)和3(}^{x_{2)}=a-((x)_(2))/(3),试求2(x1+x2)+a的值.(注:若A(m1,n1),B(m2,n2)关于直线y=x对称,则m_{1)=n_(2), m_(2)=n_(1),.直线y=-x关于直线y=x对称)
在指数函数和对数函数的学习中,我们发现同底数的指数函数y=ax(a>0,a≠1)和对数函数y=logax(a>0,a≠1)互为反函数,它们的函数图象关于直线y=x对称.一般地,设函数y=f(x)(x∈A)的值域为C,根据这个函数中x,y的关系,把x用y表示出,得到x=φ(y).若对于y在C中的任何一个值,通过x=φ(y),x在A中都有唯一的值与之对应,那么,x=φ(y)就表示y是自变量,x是因变量的函数,这样的函数x=φ(y)(y∈C)叫做函数y=f(x)(x∈A)的反函数,记作x=f-1(y).习惯上,我们用x表示自变量,y表示因变量,所以函数y=f(x)的反函数通常写为y=f-1(x).
反函数的主要性质有:
①对称性:互为反函数的两个函数的图象关于直线y=x对称;
②单调性:一个函数与它的反函数在相应区间上单调性一致;
③定义域与值域:反函数的定义域和值域分别为原函数的值域和定义域.
(1)试判断F(x)=x2,G(x)=x3是否有反函数(直接写出答案);
(2)试求出函数$f(x)=\frac{1-2x}{x+1}$的反函数f-1(x),并指明函数f-1(x)的定义域和值域,然后判断函数f-1(x)的单调性;
(3)若关于x的方程(12-x)(x+4)=t(t为常数)恰有两个根x1,x2,且x1,x2分别满足$log_{9}(x_{1}+1)=\frac{3}{2}a-\frac{x_{1}}{2}$和3${}^{{x}_{2}}$=a-$\frac{{x}_{2}}{3}$,试求2(x1+x2)+a的值.
(注:若A(m1,n1),B(m2,n2)关于直线y=x对称,则$\left\{\begin{array}{l}m_{1}=n_{2},\\ m_{2}=n_{1},\end{array}\right.$直线y=-x关于直线y=x对称)
反函数的主要性质有:
①对称性:互为反函数的两个函数的图象关于直线y=x对称;
②单调性:一个函数与它的反函数在相应区间上单调性一致;
③定义域与值域:反函数的定义域和值域分别为原函数的值域和定义域.
(1)试判断F(x)=x2,G(x)=x3是否有反函数(直接写出答案);
(2)试求出函数$f(x)=\frac{1-2x}{x+1}$的反函数f-1(x),并指明函数f-1(x)的定义域和值域,然后判断函数f-1(x)的单调性;
(3)若关于x的方程(12-x)(x+4)=t(t为常数)恰有两个根x1,x2,且x1,x2分别满足$log_{9}(x_{1}+1)=\frac{3}{2}a-\frac{x_{1}}{2}$和3${}^{{x}_{2}}$=a-$\frac{{x}_{2}}{3}$,试求2(x1+x2)+a的值.
(注:若A(m1,n1),B(m2,n2)关于直线y=x对称,则$\left\{\begin{array}{l}m_{1}=n_{2},\\ m_{2}=n_{1},\end{array}\right.$直线y=-x关于直线y=x对称)
题目解答
答案
解:(1)函数F(x)=x2没有反函数,因为对于同一个y值,存在两个不同的x值.函数G(x)=x3有反函数,因为对于每个y值,都存在唯一的x值.
(2)根据反函数定义可得函数$f(x)=\frac{1-2x}{x+1}$的反函数为$f^{-1}(x)=\frac{1-x}{x+2}$,其定义域为x≠-2,值域为y≠-1.函数f-1(x)在其定义域上单调递减.
(3)因为(12-x)(x+4)=t,展开有-x2+8x+48-t=0,故x1+x2=8,x1x2=t-48,
由$lo{g}_{9}({x}_{1}+1)=\frac{1}{2}lo{g}_{3}({x}_{1}+1)=\frac{3}{2}a-\frac{{x}_{1}}{2}$,可得log3(x1+1)=(3a+1)-(x1+1),
由${3}^{{x}_{2}}=a-\frac{{x}_{2}}{3}$,可得${3}^{{x}_{2}+1}=(3a+1)-({x}_{2}+1)$,
所以t1=x1+1和t1=x2+1分别是y=log3t与y=3t和y=3a+1-t两交点的横坐标,
因为y=3a+1-t关于y=x对称,
所以t1和t2中点为$(\frac{3a+1}{2},\frac{3a+1}{2})$,
故$\frac{{t}_{1}+{t}_{2}}{2}=\frac{3a+1}{2}$,
所以x1+x2=3a-1=8,所以a=3,
所以2(x1+x2)+a=19.
(2)根据反函数定义可得函数$f(x)=\frac{1-2x}{x+1}$的反函数为$f^{-1}(x)=\frac{1-x}{x+2}$,其定义域为x≠-2,值域为y≠-1.函数f-1(x)在其定义域上单调递减.
(3)因为(12-x)(x+4)=t,展开有-x2+8x+48-t=0,故x1+x2=8,x1x2=t-48,
由$lo{g}_{9}({x}_{1}+1)=\frac{1}{2}lo{g}_{3}({x}_{1}+1)=\frac{3}{2}a-\frac{{x}_{1}}{2}$,可得log3(x1+1)=(3a+1)-(x1+1),
由${3}^{{x}_{2}}=a-\frac{{x}_{2}}{3}$,可得${3}^{{x}_{2}+1}=(3a+1)-({x}_{2}+1)$,
所以t1=x1+1和t1=x2+1分别是y=log3t与y=3t和y=3a+1-t两交点的横坐标,
因为y=3a+1-t关于y=x对称,
所以t1和t2中点为$(\frac{3a+1}{2},\frac{3a+1}{2})$,
故$\frac{{t}_{1}+{t}_{2}}{2}=\frac{3a+1}{2}$,
所以x1+x2=3a-1=8,所以a=3,
所以2(x1+x2)+a=19.