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:
- 函数复合:将函数$f(x)$的结果再次代入$f$中,即计算$f(f(x))$。
- 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。
- 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。