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数学
题目

(5)设f(x)=(x)/(sqrt(x^2)+1),则f(f(x))=____。

(5)设$f(x)=\frac{x}{\sqrt{x^{2}+1}}$,则f(f(x))=____。

题目解答

答案

为了求解 $ f(f(x)) $,我们首先需要确定函数 $ f(f(x)) $ 的表达式。函数 $ f(x) $ 的定义为: \[ f(x) = \frac{x}{\sqrt{x^2 + 1}} \] 现在,我们需要将 $ f(x) $ 代入自身,即计算 $ f \left( \frac{x}{\sqrt{x^2 + 1}} \right) $。根据 $ f $ 的定义,我们有: \[ f \left( \frac{x}{\sqrt{x^2 + 1}} \right) = \frac{\frac{x}{\sqrt{x^2 + 1}}}{\sqrt{\left( \frac{x}{\sqrt{x^2 + 1}} \right)^2 + 1}} \] 接下来,我们需要简化分母。首先计算 $ \left( \frac{x}{\sqrt{x^2 + 1}} \right)^2 $: \[ \left( \frac{x}{\sqrt{x^2 + 1}} \right)^2 = \frac{x^2}{x^2 + 1} \] 然后,将这个结果代入分母: \[ \sqrt{\left( \frac{x}{\sqrt{x^2 + 1}} \right)^2 + 1} = \sqrt{\frac{x^2}{x^2 + 1} + 1} = \sqrt{\frac{x^2 + (x^2 + 1)}{x^2 + 1}} = \sqrt{\frac{2x^2 + 1}{x^2 + 1}} \] 现在,将简化的分母代回原表达式: \[ f \left( \frac{x}{\sqrt{x^2 + 1}} \right) = \frac{\frac{x}{\sqrt{x^2 + 1}}}{\sqrt{\frac{2x^2 + 1}{x^2 + 1}}} = \frac{x}{\sqrt{x^2 + 1}} \cdot \sqrt{\frac{x^2 + 1}{2x^2 + 1}} = \frac{x}{\sqrt{2x^2 + 1}} \] 因此,我们得到: \[ f(f(x)) = \frac{x}{\sqrt{2x^2 + 1}} \] 所以,最终答案是: \[ \boxed{\frac{x}{\sqrt{2x^2 + 1}}} \]

解析

考查要点:本题主要考查函数的复合运算,涉及分式和根式的化简技巧,需要学生熟练掌握代数运算的基本规则。

解题核心思路:

  1. 函数复合:将函数$f(x)$的结果再次代入$f$中,即计算$f(f(x))$。
  2. 分式化简:处理复合后的分母部分,通过通分、合并同类项等步骤简化表达式。
  3. 平方根运算:正确展开平方根内的表达式,并通过约分得到最简形式。

破题关键点:

  • 分步代入:先计算$f(x)$,再将其结果代入$f$的表达式。
  • 分母处理:对复合后的分母进行平方展开和化简,注意通分和约分的技巧。
  • 验证特殊值:通过代入特殊值(如$x=0$或$x=1$)验证结果的正确性。

步骤1:写出$f(f(x))$的表达式
根据函数定义,$f(x) = \frac{x}{\sqrt{x^2 + 1}}$,因此:
$f(f(x)) = f\left( \frac{x}{\sqrt{x^2 + 1}} \right) = \frac{\frac{x}{\sqrt{x^2 + 1}}}{\sqrt{\left( \frac{x}{\sqrt{x^2 + 1}} \right)^2 + 1}}.$

步骤2:化简分母
计算$\left( \frac{x}{\sqrt{x^2 + 1}} \right)^2$:
$\left( \frac{x}{\sqrt{x^2 + 1}} \right)^2 = \frac{x^2}{x^2 + 1}.$
将其代入分母:
$\sqrt{\frac{x^2}{x^2 + 1} + 1} = \sqrt{\frac{x^2 + (x^2 + 1)}{x^2 + 1}} = \sqrt{\frac{2x^2 + 1}{x^2 + 1}}.$

步骤3:代入并约分
将化简后的分母代入原表达式:
$f(f(x)) = \frac{\frac{x}{\sqrt{x^2 + 1}}}{\sqrt{\frac{2x^2 + 1}{x^2 + 1}}} = \frac{x}{\sqrt{x^2 + 1}} \cdot \sqrt{\frac{x^2 + 1}{2x^2 + 1}} = \frac{x}{\sqrt{2x^2 + 1}}.$

验证特殊值:

  • 当$x=0$时,$f(f(0)) = 0$,与结果$\frac{0}{\sqrt{0 + 1}} = 0$一致。
  • 当$x=1$时,计算得$f(f(1)) = \frac{1}{\sqrt{3}}$,与结果$\frac{1}{\sqrt{2 \cdot 1 + 1}} = \frac{1}{\sqrt{3}}$一致。

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