题目
设 (x)=tan x , [ g(x)] =(x)^2-2, 且 |g(x)|leqslant dfrac (pi )(4), 则g(x)的定义域为() ()
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查复合函数的定义域求解,涉及反三角函数的性质及不等式的求解。
解题核心思路:
- 利用反三角函数性质:由$f[g(x)] = \tan(g(x)) = x^2 - 2$,可得$g(x) = \arctan(x^2 - 2)$。
- 结合值域限制:题目给出$|g(x)| \leq \frac{\pi}{4}$,需将此条件转化为对$x^2 - 2$的限制。
- 解不等式求定义域:通过$\arctan(y)$的值域与$y$的关系,建立关于$x$的不等式并求解。
破题关键点:
- 明确$\arctan(y)$的值域:$\arctan(y) \in [-\frac{\pi}{4}, \frac{\pi}{4}]$对应$y \in [-1, 1]$。
- 联立不等式:将$x^2 - 2$限制在$[-1, 1]$,解出$x$的范围。
-
由复合函数关系求$g(x)$
已知$f(x) = \tan x$,则$f[g(x)] = \tan(g(x)) = x^2 - 2$,因此:
$g(x) = \arctan(x^2 - 2)$ -
应用值域限制条件
题目要求$|g(x)| \leq \frac{\pi}{4}$,即:
$-\frac{\pi}{4} \leq \arctan(x^2 - 2) \leq \frac{\pi}{4}$
根据$\arctan(y)$的单调性,当$\arctan(y) \in [-\frac{\pi}{4}, \frac{\pi}{4}]$时,对应的$y$满足:
$-1 \leq x^2 - 2 \leq 1$ -
解不等式求$x$的范围
- 下限:$x^2 - 2 \geq -1 \implies x^2 \geq 1 \implies x \leq -1$或$x \geq 1$
- 上限:$x^2 - 2 \leq 1 \implies x^2 \leq 3 \implies -\sqrt{3} \leq x \leq \sqrt{3}$
- 联立结果:
$-\sqrt{3} \leq x \leq -1 \quad \text{或} \quad 1 \leq x \leq \sqrt{3}$