题目
设f(x)的定义域是[0,1],求下列函数的定义域:-|||-(1)f(e^x); (2)f(ln x); (3)f(arctanx); (4)f(cosx).
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查复合函数定义域的求解方法,需要根据外层函数的定义域限制,反推出内层函数自变量的取值范围。
解题核心思路:
- 明确外层函数定义域:已知$f(x)$的定义域为$[0,1]$(题目中可能存在排版错误,实际应为区间而非单点)。
- 建立不等式:对于复合函数$f(g(x))$,要求$g(x)$的取值范围必须包含在$f(x)$的定义域$[0,1]$内。
- 解不等式求$x$:根据内层函数$g(x)$的表达式,解不等式$0 \leq g(x) \leq 1$,得到$x$的取值范围。
破题关键点:
- 理解复合函数的嵌套关系,将外层函数的定义域限制转化为对内层函数的约束。
- 结合基本函数的性质(如指数函数、对数函数、反三角函数等)解不等式。
第(1)题:$f(e^x)$
- 外层函数限制:$e^x$必须满足$0 \leq e^x \leq 1$。
- 解不等式:
- $e^x \leq 1 \implies x \leq \ln 1 = 0$。
- $e^x > 0$恒成立。
- 结论:$x$的取值范围为$(-\infty, 0]$。
第(2)题:$f(\ln x)$
- 外层函数限制:$\ln x$必须满足$0 \leq \ln x \leq 1$。
- 解不等式:
- $0 \leq \ln x \implies x \geq e^0 = 1$。
- $\ln x \leq 1 \implies x \leq e^1 = e$。
- 结论:$x$的取值范围为$[1, e]$。
第(3)题:$f(\arctan x)$
- 外层函数限制:$\arctan x$必须满足$0 \leq \arctan x \leq 1$。
- 解不等式:
- $\arctan x \geq 0 \implies x \geq 0$。
- $\arctan x \leq 1 \implies x \leq \tan 1$(因$\arctan x$在$[0, \frac{\pi}{2})$上单调递增)。
- 结论:$x$的取值范围为$[0, \tan 1]$。
第(4)题:$f(\cos x)$
- 外层函数限制:$\cos x$必须满足$0 \leq \cos x \leq 1$。
- 解不等式:
- $\cos x \geq 0$时,$x \in \bigcup_{n \in \mathbb{Z}} \left[2n\pi - \frac{\pi}{2}, 2n\pi + \frac{\pi}{2}\right]$。
- $\cos x \leq 1$恒成立。
- 结论:$x$的取值范围为$\bigcup_{n \in \mathbb{Z}} \left[2n\pi - \frac{\pi}{2}, 2n\pi + \frac{\pi}{2}\right]$。