函数求值域方法之值域换元法 求值域的方法有很多，在众多的方法中，换元法是比较常用且非常有效的求解值域的办法，这里，给大家总结五种常见的换元方法，欢迎大家补充。 五种常见换元办法：①一般换元法；②三角换元法（难度较大）；③三角换常值换元法；④双换元法；⑤整体换元法 类型一：一般换元法 形如：y=ax+b 士: cx - d 方法：本形式下，部分函数在取值区间内，单调性确定，所以可以直接使用单调性判断，单调性无法确定的时候，本题可使用一般换元的思路，令t= cx d， 用t表示x，带入原函数得到一个关于t的二次函数，求解值域即可。 例1:求函数f （x）二x - x -1的值域 分析：本题x?[1,=），在取值区间内，x单调增，..x-1单调增，两个单调增的 函数相减无法直接判断单调性，所以单调性无法确认，考虑使用一般换元。 解：另t = Jx _1 （20），则x=t?+1, 代入 f （x）得f （x）二t2-t 1 （t - 0） 本题实求二次函数在指定区间内的范围 3 3 当t -0，f（x）_ 4 所以f （x）[彳,二） 变式：求函数f（X）二X ? X -1的值域
分析：本题X?[1「：：），在取值区间内，x单调增，??X-1单调增，两个单调增的 函数相加，所以整个函数在取值区间上单调递增所以f(x)_ f(1)即可 由于一般换元法相对来说比较简单，这里就不赘述，留一道练习 练习：求f (x^2x . 3x 1的值域 类型二：三角换元 记住一句话：三角换元一个大原则，三个常用公式 A、一个大原则：x有界，换成sin ncosr x无界，换成tann B、三个常用公式：①遇到x2，且前面系数为-1，常用sin J cos^ -1 1 ②遇到x2，且前面系数为1，常用——2 1 tan2二 cos日 2tan — ③巧用万能公式：sin^ = ---------- -- 1 tan 2 - 2 2 6 1 - tan 2 - 2 COS) 1 tan 2 - 2 三角换元时，尤其注意确定好二的取值范围，下面用具体的例题跟大家说明 例2:求f(x) =x 1 -x2的值域 分析：本题若使用一般换元法，则只能得到x2与t2之间的关系，操作起来比较麻烦，换元法本身的目的就是要使得题目变得更为简单便捷，所以一般换元法失灵，考虑使用三 解：令x =s in V，1-x2—o，- X [-1,1]，- si n 厂[-1,1]
第 7 讲 换元法（高中版） （第课时） 换元法? ??? ??? ???? ??? ???? ?? ??????? ????三角代换均值代换 整体代换策略化超越式为代数式化无理式为有理式化分式为整式降次复杂问题简单化非标准问题标准化 用途 重点：1．；2．；3．。 难点：1．；2．；3．；。 我们通常把未知数或变数称为元，所谓换元法，就是在一个比较复杂的数学式子中，用新的变元去代替原式的一个部分或改造原来的式子。换元的关键是构造元和设元。 换元的实质是转化，目的是变换研究对象，将问题移至新对象的知识背景中去研究，从而使非标准型问题标准化、复杂问题简单化。它可以化高次为低次、化分式为整式、化无理式为有理式、化超越式为代数式。换元后要注意新变量的取值范围，它既不能缩小也不能扩大。 换元法在因式分解、化简求值、恒等式证明、条件等式证明、方程、不等式、函数、数列、三角、解析几何等问题中有广泛的应用。 换元的常用策略有：整体代换（有理式代换，根式代换，指数式代换，对数式代换、复变量代换）、三角代换、均值代换等。 整体代换：在条件或者结论中，某个代数式反复出现，那么我们可以用一个字母来代替它， 当然有时候要通过变形才能发现。例如解不等式：4x ＋2x －2≥0，先变形为设2x ＝t （t>0），而变为熟悉的一元二次不等式求解和指数方程的问题。 三角代换：如果把代数式换成三角式更容易求解时，可以利用代数式中与三角知识的联系进
行换元。例如求函数y ＝x ＋1-x 的值域时，易发现x ∈[0,1]，设x ＝sin 2 α ，α∈[0, π 2 ]，问题变成了熟悉的求三角函数值域。为什么会想到如此设，其中主要应该是发现值域的联系，又有去根号的需要。又如变量x 、y 适合条件x 2 ＋y 2 ＝r 2 （r>0）时，则可作三角代换x ＝rcos θ、y ＝rsin θ化为三角问题。 均值代换：对两个类似的式子，可令其算术平均值为t 进行换元；如果遇到形如 S y x =+ 或 S y x =+2 2 这样的对称结构，可设 x ＝S 2＋t ，y ＝S 2－t 或 t S x +=22 ，t S y +=2 2等等。 1．换元法在方程中的应用 我们知道，解分式方程时一般用“去分母”的方法，把分式方程化成整式方程来解；解无理方程一般用“两边乘方”的方法，将无理方程化成有理方程来解。然而利用这些常规的变形方法解题，有时会产生高次方程，解起来相当繁琐，甚至有时难于解得结果。对于某些方程，我们可以用新的变量来替换原有的变量，把原方程化成一个易解的方程。 例.（高二）如果关于x 的方程 0sin cos 22 2 4 =++θθx x 有相异的四实根，求θ的范围。 分析：此题已知条件的形式比较陌生，我们先看看能不能把它转化为我们所熟悉的形式。 令 t x =2 ，则原方程化为： 0sin cos 22 2=++θθt t ⑴ 使原方程有相异的四实根等价于使方程⑴有两不等正根。 由此得 ?? ? ? ?>>->-=?)4(0sin )3(0cos ) 2(0sin 4cos 4222θθθθ 即 ?? ? ??≠<>0sin 0cos 02cos θθθ 解之得 4 52432ππθππ+<<+ k k 且 )()12(J k k ∈+≠πθ 2．换元法在不等式中的应用 例.（高二）设对所于有实数x ，不等式x 2 log 241()a a +＋2x log 221a a +＋log 2()a a +142 2 >0 恒成立，求a 的取值范围。 分析：不等式中，log 241()a a +、 log 221a a +、log 2()a a +142 2 三项有何联系？对它们进 行变形后再实施换元法。 解： 设 log 2 21 a a +＝t ，则 log 241()a a +＝log 2812()a a +＝3＋log 2a a +12＝3－log 221 a a +＝3－t ， log 2()a a +142 2 ＝2log 2 a a +12＝－2t ， 代入后原不等式简化为 （3－t ）x 2 ＋2tx －2t>0 ，它对一切实数x 恒成立，
函数求值域方法之值域换元法 求值域的方法有很多，在众多的方法中，换元法是比较常用且非常有效的求解值域的办法，这里，给大家总结五种常见的换元方法，欢迎大家补充。 五种常见换元办法：①一般换元法；②三角换元法（难度较大）；③三角换常值换元法；④双换元法；⑤整体换元法 类型一：一般换元法 形如：y=ax+b ±d cx + 方法：本形式下，部分函数在取值区间内，单调性确定，所以可以直接使用单调性判断，单调性无法确定的时候，本题可使用一般换元的思路，令t=d cx +，用t 表示x ，带入原函数得到一个关于t 的二次函数，求解值域即可。 例1：求函数1)(--=x x x f 的值域 分析：本题),1[+∞∈x ，在取值区间内，x 单调增，1-x 单调增，两个单调增的函数相减无法直接判断单调性，所以单调性无法确认，考虑使用一般换元。 解：另1-=x t （0≥t ），则12+=t x ， 代入)(x f 得1)(2+-=t t x f （0≥t ）
本题实求二次函数在指定区间内的范围 当0≥t ，4 3)(≥ x f 所以),4 3 [)(+∞∈x f 变式：求函数1)(-+=x x x f 的值域 分析：本题),1[+∞∈x ，在取值区间内，x 单调增，1-x 单调增，两个单调增的函数相加，所以整个函数在取值区间上单调递增所以)1()(f x f ≥即可 答案：),1[)(+∞∈x f 由于一般换元法相对来说比较简单，这里就不赘述，留一道练习 练习：求1332)(+-+=x x x f 的值域 类型二：三角换元 记住一句话：三角换元 一个大原则，三个常用公式 A 、一个大原则：x 有界，换成θθcos ,sin x 无界，换成θtan B 、三个常用公式：①遇到2x ，且前面系数为1-，常用1 cos sin 22=+θθ
高中数学解题基本方法——换元法 解数学题时，把某个式子看成一个整体，用一个变量去代替它，从而使问题得到简化，这叫换元法。换元的实质是转化，关键是构造元和设元，理论依据是等量代换，目的是变换研究对象，将问题移至新对象的知识背景中去研究，从而使非标准型问题标准化、复杂问题简单化，变得容易处理。 换元法又称辅助元素法、变量代换法。通过引进新的变量，可以把分散的条件联系起来，隐含的条件显露出来，或者把条件与结论联系起来。或者变为熟悉的形式，把复杂的计算和推证简化。 它可以化高次为低次、化分式为整式、化无理式为有理式、化超越式为代数式，在研究方程、不等式、函数、数列、三角等问题中有广泛的应用。 换元的方法有：局部换元、三角换元、均值换元等。局部换元又称整体换元，是在已知或者未知中，某个代数式几次出现，而用一个字母来代替它从而简化问题，当然有时候要通 过变形才能发现。例如解不等式：4x＋2x－2≥0，先变形为设2x＝t（t>0），而变为熟悉 的一元二次不等式求解和指数方程的问题。 三角换元，应用于去根号，或者变换为三角形式易求时，主要利用已知代数式中与三角知识中有某点联系进行换元。如求函数y＝x＋1-x的值域时，易发现x∈[0,1]，设x ＝sin2α，α∈[0,π 2 ]，问题变成了熟悉的求三角函数值域。为什么会想到如此设，其中 主要应该是发现值域的联系，又有去根号的需要。如变量x、y适合条件x2＋y2＝r2（r>0）时，则可作三角代换x＝rcosθ、y＝rsinθ化为三角问题。 均值换元，如遇到x＋y＝S形式时，设x＝S 2 ＋t，y＝ S 2 －t等等。 我们使用换元法时，要遵循有利于运算、有利于标准化的原则，换元后要注重新变量范围的选取，一定要使新变量范围对应于原变量的取值范围，不能缩小也不能扩大。如上几例 中的t>0和α∈[0,π 2 ]。 Ⅰ、再现性题组： 1.y＝sinx·cosx＋sinx+cosx的最大值是_________。 2.设f(x2＋1)＝log a (4－x4) （a>1），则f(x)的值域是_______________。 3.已知数列{a n }中，a 1 ＝－1，a n+1 ·a n ＝a n+1 －a n ，则数列通项a n ＝___________。 4.设实数x、y满足x2＋2xy－1＝0，则x＋y的取值范围是___________。 5.方程13 13 + + -x x ＝3的解是_______________。 6.不等式log 2(2x－1) ·log 2 (2x+1－2)〈2的解集是_______________。
换元法
运用换元法解题时，要引入什么样的“新元”和怎样引入“新元”，不同的问题有不同的方法和技巧。 换元的方法有：局部换元、三角换元、均值换元等。换元的种类有：等参量换元、非等量换元。 局部换元又称整体换元，是在已知或者未知中，某个代数式几次出现，而用一个字母来代替它从而简化问题，当然有时候要通过变形才能发现。例如：解不等式：4x +2x －2≥0，先变形为设2x =t （t>0），而变为熟悉的一元二次不等式：2t +t-2≥0求解得：t ≥1,t ≤-2指数函数的单调性求解2x ≥1, 2x ≤-2的问题。 x ≥0,x ≤ 1 4 三角换元:应用于去根号，或者变换为三角形式易求时，主要利用已知代数式中与三角知识中有某点联系进行换元。如求函数y=21x -的值域时，若x ∈[-1,1]，设x=sin α ，sin α∈[-1,1 ]，问题变成了熟悉的求三角函数值域。如变量x 、y 适合条件222x y r +=时(r>0)，则可作三角代换x=rcos θ、y=rsin θ化为三角问题。 均值换元:如遇到x+y=2S 形式时，设x= S+t ，y= S －t 等等。 例1. 分解因式 分析：从式子的特征来看，可把各看作一个整体使问题简化，事实上，本题解法较多，下面提供三种方法，供同学们学习参考。 解：法一：对和换元，用换元法解 设 则原式 法二：用换元法来解
设，则 原式 法三：将原式整理成关于x的二次三项式 原式 在函数中的应用 1、求函数的定义域 例2、设函数y=f(x)的定义域是[2,3],求函数y=f(x2)的定义域。 解：设x2=t,则y=f(t)的定义域上[2，3]，即2≦t≦3,因此2≦x2≦3,所以 -√3≦x≦-√2或√2≦x≦√3,所求定义域是[-√3,-√2]∪[√2,√3] 2、求函数的解析式 例3、已知f(x+1)=x2-2x,求f(x)的解析式 解：设x+1=t,则x=t-1, 所以 f(t)=(t-1)2-2(t-1)=t -4t-1，即f(x)=x2-4x-1。 例4、已知f(x+1/x)=x2+1/x2, 求f(x)的解析式 解：设x+1/x =t，则x2+1/x2=(x+1/x)2-2，即x2+1/x2=t2-2 故f(t)=t2-2, 因此f(x)=x2-2 化简求值：
含根式函数值域的几何求法 函数值域和最大值、最小值问题是高中数学中重要的问题，其求解的方法很多，常见的解法有：观察法、配方法、均值不等式法、反函数法、换元法、判别式法、单调函数法、图解法等。其中，利用数形结合来求函数的值域，尤其是含根式函数的值域，具有其独特的效果，它能够把满足题意的几何图形画出来，生动形象的直观图，提示和启发我们的解题思路，有时，图形式直接提供了我们寻求的答案，因此，几何法既可以使题意更加明确，又可以使运算得到简化。 例1 求函数312+-+=x x y 的最小值. 解：由03≥+x 得：3-≥x . 令???≥+=-≥+=) 0(3)5(12v x v u x u ，消去x 得：)0,5()5(212≥-≥+=v u u v 则点()v u ,在)5(2 12+=u v 的抛物线段上，又在直线y u v -=上，如图1，易知，当直线与抛物线相切时，－y 取最大值，取y 最小值。 联立方程组?????-=+=y u v u v )5(212， 消去u 整理得： 0522=---y v v ，由△=0， 即：0)5(24)1(2=--??--y 解得：=y 8 41-. ∴ 原函数的最小值为841- . 评注：本题可以利用代数换元法，将含根式函数的值域问题转化为二次型函数在某区间上的值域问题，其解题过程中运算量并不大，而且不难接受理解。因此，本题利用构造直线与抛物线进行求解，并没有真正体现出几何解法的优越性。 图1
例2 求函数131-++-=x x y 的值域. 分析：本题不能用换元法进行求解，因此，我们也来尝试利用几何解法。 解：由???≥+≥-0301x x 解得：13≤≤-x . 令???≤≤+=≤≤-=)20(3)20(1v x v u x u ，消去x 得：)20,20(422≤≤≤≤=+v u v u 则点()v u ,在422=+v u 的园弧上，又在直线1++-=y u v 上， 如图2，显然OB y OA ≤+≤1 又 ∵ 22,2==OB OA ∴ 1221-≤≤y 即为原函数所求的值域。 例3 求函数106422+-++=x x x y 的最小值. 分析：当我们把106422+-++=x x x y 化为： y 2222)10()3()20()0(-+-+-+-=x x 时，容易联想到两点间距离。 解： 106422+-++=x x x y 2222)10()3()20()0(-+-+-+-=x x 设P （x , 0），A （0, 2），B （3, 1），则问题转化 为在x 轴上找一点P ，使得P 到A 、B 两点的 距离之和最小。如图3，易求得点A 关于x 轴 的对称点A / 的坐标为（0, －2），则： B A BP P A BP AP //=+=+即为最小. ∴ 32)12()30(22/min =--+-==B A y . 评注：本题可用判别式法以及构造复数由模的重 要不等式进行求解，但是判别式法计算量很大，不易 图2 图3
已经投寄（2005-10-14） 换元法的常见形式 在数学解题过程中，根据已知条件的特征，引入新的变量，对题目进行转化，形成一个用新变量表达的问题，通过解决新问题，来达到解决原问题的目的，这种解题方法叫做换元法。换元法的形式很多，但它们有一个共同特点，改变问题的结构形成新问题，为解决问题提供可能性，它是数学中转化和化归思想的一个重要体现。下面举例说明换元法的常见形式的应用。 一、三角换元 例1 已知224a b +=，229x y +=，求ax by +的最大值。 解 由224a b +=，可设2cos ,2sin a b αα==； 由229x y +=，可设3cos ,3sin x y ββ==. 于是6cos cos 6sin sin 6cos()6ax by αβαβαβ+=+=-≤ 又当2()k k Z αβπ-=∈时，上式中等号成立。即ax by +的最大值是6. 一般地，题目中若有条件222(0)a b r r +=≥，常设cos ,sin a r b r αα==进行三角换元，将问题改变成一个三角函数有关的问题，再利用三角函数知识、方法进行解答，此方法称为三角换元。事实上，对于任意两个实数,x y ，在坐标平面上总有惟一的对应点A(,)x y 与之对应，设此点到原点的距离为r ，射线Ox 逆时针方向旋转到射线OA 时，所转过的最小正角为θ，则cos ,sin x r y θθ==。 例2 实数,x y 满足224545x xy y -+=，设22S x y =+，求S 的最大值和最小值。 解 设cos ,sin x r y θθ==，则2245cos sin 5r r θθ-=，2545cos sin r θθ =- 所以222 51045cos sin 85sin 2S x y r θθθ =+===-- 所以当sin 21θ=时，max 103S =；当sin 21θ=-时，min 1013S =. 二、增量换元 若题目的已知中有形如a b >的条件，则可考虑设,0a b t t =+>，将问题进行转化。此法称为增量换元，也叫设差换元。它的作用是将不等条件转化为相等条件，使得式子方便地进行运算变形。 例3 已知)1,0(,,∈z y x ，且2=++z y x . 1xy yz xz ++>求证
换元法求函数值域 Prepared on 24 November 2020
换元法求函数值域 某些函数可以利用代数或三角代换将其化成值域容易确定的另一函数，从而求得原函数的值域，其题型特征是函数解析式含有根式或三角函数公式模型。形如y ax b cx d =+±+ (a 、b 、c 、d 均为常数，且a ≠0)，可以令t cx d + ≥0),则有2 t cx d =+ ∴2t d x c -= ∴2t d y a b t c -=?+± ； 从而就把原函数化成了关于t 的二次函数，求出这个函数值域就是原函数的值域，值得一提的是要注意参数t 的取值范围。换元法是数学方法中几种最主要方法之一，在求函数的值域中同样发挥着重要的作用。 例1、求函数313y x x =+- 分析：函数313y x x =-形如y ax b cx d =++ (a 、b 、c 、d 均为常数，且a ≠0)，因此，可以考虑用换元法。 解：令13(0)t x t =-≥，则213t x =- ∴2 13 t x -= ∴原函数可化为2133t y t -=?+=21t t -++=215()24 t --+ ∴ 其函数图像如图1所示 ∴当12t = 时，即14 x =时 y 取得最大值max y =54,无最小值。 ∴函数313y x x =-的值域为（- ∞，54 ]。 例2、求函数4123y x x =-+- 解：[换元法] 令23t x =- (0)t ≥，则232 t x += ∴原函数可化为222313941252()248 t y t t t t +=?-+=++=++
∵0t ≥ ∴当0t =时，即32 x =时，y 取得最小值min y =5，无最大值。 ∴函数4123y x x =--的值域为[5 ，+∞）。 例3、求函数21y x x =-[4] 分析：函数 21y x x =-的定义域为[-1，1] ，我们注意到1sin 1t -≤≤ ()22t π π -≤≤,因此,对于定义域为[-1，1]的函数,我们可以考虑用sin ()22x t t π π=-≤≤进行三角换元。 解：函数 21y x x =-的定义域为[-1，1]， 设sin ()22x t t π π =-≤≤， 则原函数21y x x =-可化为sin cos y t t =+2)4 t π+ ∵22t ππ-≤≤ ∴3444t πππ-≤+≤ 看图像（图2）可知2sin()124 t π-≤+≤ ∴12)24 t π-≤+≤∴12y -≤≤即原函数的值域为[-12]。
不同函数类型值域求解方法归纳 题型一：二次函数的值域: 配方法(图象对称轴) 例1． 求 6a )(2+-=x x x f 的值域 解答：配方法：4a 64a 62a 6a )(222 2 -≥- +??? ? ?-=+-=x x x x f 所以值域为?? ????∞+-，4a 62 例2． 求 6)(2+-=x x x f 在[]11， -上的值域 解答：函数图像法：423216)(2 2+??? ? ?-=+-=x x x x f 画出函数的图像可知，6)(2 +-=x x x f 在21=x 时取到最小值423，而在 1-=x 时取到最大值8，可得值域为?? ? ???8423，。 例3． 求 6a )(2+-=x x x f 在[]11， -上的值域 解答：由函数的图像可知，函数的最值跟a 的取值有关，所以进行分类讨论： ① 当2a -≤时，对称轴在1-=x 的左侧，所以根据图像可知， a 7)1(max -==f f ，a 7)1(min +=-=f f , 此时值域为[]a 7a 7-+，. ② 当0a 2≤≤-时，对称轴在1-=x 与y 轴之间，所以根据图像可知， a 7)1(max -==f f ，4a 6)2a (2 min -==f f ,此时值域为?? ????--a 74a 62，. ③ 当2a 0 ≤≤时，对称轴在y 轴与1=x 之间，所以根据图像可知， a 7)1(max +=-=f f ，4 a 6)2a (2 min -==f f , 所以此时值域为?? ? ???+-a 74a 62，
④ 当a 2≤时，对称轴在1=x 的右侧，所以根据图像可知， a 7)1(max +==f f ，a 7)1(min -=-=f f 所以此时的值域为 []a 7a 7+-， 题型二：指数、对数函数的值域: 采用换元法 例4． 求 () 62log )(22+-=x x x f 的值域 解答：复合形式用换元：令622+-=x x t ，则由例1可知，[)+∞∈,5t 根据单调性，可求出t 2log 的值域为[)+∞,5log 2 例5． 求 624)(1++=+x x x f 的值域 解答：因为()2 2 4 x x =，所以，采用换元法，令x t 2 =，则()+∞∈ ,0t 则原函数变为622 ++t t ，可以根据二次函数值域的求法得到值域为()+∞,6 题型三：分式函数的值域 分式函数的值域方法：(1) 分离变量(常数)法;(2) 反函数法(中间变量有界 法);(3) 数形结合(解析几何法：求斜率);(4) 判别式法（定义域无限制为R ）; 例6． 求函数1 3 2)(++= x x x f 的值域 解法一：分离变量法。将分式中分子部分的变量分离出去。则可以换元，令 1+=x t ，原函数变为t t t 1 212+=+，由反比例函数的性质可知，值域为()()+∞∞-,22, 解法二：反函数法。利用原函数的值域就是反函数的定义域，来求值域。令 1 3 2)(++= =x x x f y ，则32+=+x y yx ，得到23--=y y x ，可知2≠y 例7． 求函数1 3 2)(++= x x x f 在[]10， 的值域 解法一：分离变量之后采用函数图像法。令1+=x t ，[]2,1∈t ，原函数变为
1 用换元法求函数值域 【自我诊断】 1. 函数f (x )＝1 x ＋1＋1 的值域为_________． 【答案】(0，1]． 2．函数f (x )＝2x －3＋4x －13的值域为_________． 【答案】[72，＋∞)． 【解析】方法一、2x －3，4x －13在定义域[134 ，＋∞)上都是增函数，所以f (x )≥f (2)． 方法二、f (x )的定义域是[134，＋∞)， 令4x －13＝t ，x ∈[134，＋∞)，则x ＝14(t 2＋13)，t ∈[0，＋∞)， 则y ＝2×14(t 2＋13)－3＋t ＝12(t ＋1)2＋3，在t ∈[0，＋∞)单调递增， y ∈[72，＋∞)，所以函数f (x )＝2x －3＋4x －13的值域为[72 ，＋∞)． 3．函数f (x )＝2x －3－4x －13的值域为_________． 【答案】[3，＋∞)． 【解析】f (x )的定义域是[134 ，＋∞)， 令4x －13＝t ，x ∈[134，＋∞)，则x ＝14(t 2＋13)，t ∈[0，＋∞)， 则y ＝2×14(t 2＋13)－3－t ＝12(t －1)2＋3，在[0，1]单调递减，在[1，＋∞)单调递增， y ∈[3，＋∞)，所以函数f (x )＝2x －3－4x －13的值域为[3，＋∞)． 4.函数y ＝e x 3＋e x 的值域为___________． 【答案】(0，1)． 【解析】f (x )的定义域是R ， 令3＋e x ＝t ，x ∈R ，则e x ＝t －3，t ∈(3，＋∞)， 则y ＝t －3t ＝1－3t ， 由t ∈(3，＋∞)，得3t ∈(0，1)，－3t ∈(－1，0)，1－3t ∈(0，1)． 函数y ＝e x 3＋e x 的值域为(0，1)． 5. 函数y ＝ln e x 3＋e x 的值域为___________． 【答案】(－∞，0)． 6.函数y ＝(x 2－2x －1)2＋3x 2－6x －13的值域是___________．
从换元法，数形结合思想到函数的值域 【基础内容与方法】 1.换元法：就是将函数解析式中的部分代数式视为整体，换成新元，从而简化函数结构来求值域的方法．形如(0)y ax b cx d ac =+±+≠的函数，常用换元法求解． 2.数形结合思想：画出函数的图形，找图形的最高点和最低点，对应的函数值即为函数的最值． 类型一：换元法求形如(0)y ax b cx d ac =+±+≠的函数的值域 例1：求函数212y x x =+-的值域． 考点练习一 1.求函数y ＝2x －x －1的值域． 类型二：数形结合思想求值域 例2：作出下列函数的大致图像，并写出函数的单调区间和值域． （1） 12x y x -=-；（2） 24||y x x =-．
考点练习二 2．作出下列函数的大致图像，并写出函数的单调区间和值域． （1）13(1)2y x =-+；（2）2 x y x =+；（3）|(1)|y x x =-；（4）12||y x =-． [来源:学_科_网] 课后作业： 1. 函数的值域是（ ） A ． B ． C ． D ．R 2.函数y =x +的值域是( ） A ．(－∞,1 B ．(－∞,－1 C ．R D ．［1,+∞ 3．已知f (x －1 x )＝x 2＋1 x 2，则f (3)＝______. 4．求函数32 54x y x +=-的定义域与值域. 5.已知31 ()2x f x x +=+的定义域与值域. 6.求下列函数的值域. (1)y x = (2) y ＝2x －1 x ＋1，x ∈[3，5] . ()3452x f x x -+=-()()+∞?∞-,22,()() +∞-?-∞-,22,??? ??+∞???? ??∞-,2525,x 21-]])
求函数值域的方法 求函数值域的方法有图象法，函数单调性法，配方法，平方法，换元法，反函数法（逆求法），判别式法，复合函数法，三角代换法，基本不等式法等。 这些解题思想与方法贯穿了高中数学的始终。 1、求13+--=x x y 的值域 解法一：（图象法）可化为 ?? ? ??>-≤≤---<=3,431,221,4 x x x x y 观察得值域{}4 4≤≤-y y 解法三：（利用绝对值不等式） 4 14114)1(134 )1()3(13-=+--+≥+--+=+--=+--≤+--x x x x x x x x x x 所以同样可得值 域 2、求函数[]5,0,522∈+-=x x x y 的值域 解： 对称轴 []5,01∈=x [] 20,420,54 ,1max min 值域为时时∴====∴y x y x 3、求函数x x y -+=12 的值域 解：（换元法）设t x =-1，则)0(122≥++-=t t t y [)(] 4,41,01max ∞-∴==∴+∞∈=值域为，时当且开口向下 ，对称轴y t t
4、求函数[])1,0(239∈+-=x y x x 的值域 解：（换元法）设t x =3 ，则 31≤≤t 原函数可化为 [][]8,28,3;2,13,12 1 ,2m a x m i n 2值域为 时时对称轴∴====∴?= +-=y t y t t t t y 5、求函数x x y -+-=53 的值域 解：（平方法）函数定义域为：[]5,3∈x [][][] [] 2 ,24,21,0158,5,315 82)5()3(2 222原函数值域为得由∴∈∴∈-+-∈-+-+-+-=y x x x x x x x y 6、求函数 )0(2≤=x y x 的值域 解：（图象法）如图，值域为(]1,0 7、求函数x x y 2231+-? ? ? ??= 的值域 解：（复合函数法）令1)1(22 2 +--=+-=x x x t 3?? ? 由指数函数的单调性知，原函数的值域为?? ? ???+∞,31 8、求函数2 1 +-= x x y 的值域 解法一：（反函数法）{}1121,≠-+= y y y y x x 原函数值域为观察得解出 解法二：（利用部分分式法）由12 3 1232≠+-=+-+= x x x y ，可得值域{}1≠y y
换元法求函数值域 某些函数可以利用代数或三角代换将其化成值域容易确定的另一函数, 从而求得原函数的值域，其题型特征是函数解析式含有根式或三角函数公式模型。 如y = ax ? b xf ex ? d (a、b、c、d 均为常数，且 a 工0)，可以令t = ^ ex d (t -0), 则有t^ex d ? x」d? y=al 「b_t ;从而就把原函数化成了关e e 于t的二次函数，求出这个函数值域就是原函数的值域，值得一提的是要注意参 数t的取值范围。换元法是数学方法中几种最主要方法之一，在求函数的值域中 同样发挥着重要的作用。 例1求函数y =3x ? J - 3x的值域。 分析：函数y =3x ? .. 1 -3x 形如y 二ax ? b _ . ex d (a、b、c、d均为常数, 且a^0),因此，可以考虑用换元法。 解:令t _0)，贝U t2 =1—3x ?1-t2 --x = 3 ?原函数可化为心号:t = -t2 t 1=-(^1)2 2 ???其函数图像如图1所示 1 1 ???当t =—时，即x =—时 2 4 5 y取得最大值y max =,无最小值。 4 ?函数y = 3x ? 1 -3x的值域为(-x，5] 4 例2、求函数y=4x-1 2x-3的值域。 解：［换元法］令t f：2x-3 (t_0)，则t x 二 一 2 ?原函数可化为y =4 上3 -1 ^2t2 t - 5=2(t ^)2 39 2 4 8
?/ t _0 3 .?.当t =0时，即X =~2时，y 取得最小值y min =5,无最大值。 函数 y = 4x 2X -3 的值域为［5 , +x ）。 例3、求函数y = x ? J 匚X 2的值域。⑷ 分析：函数 y=x 「1【x 2的定义域为［-1 , 1］ ,我们注意到-仁si nt 乞1 71 （才匕），因此，对于定义域为［-1，1］的函数，我们可以考虑用 心心尹亏进行三角换元。 解：函数y 二x ‘口2的定义域为［-1,1］, 设 x =sint( t ), 2 2 则原函数 y = x ? ?? 1 -x 2 可化为 y = si nt - cost = 、2 sin(t ) 4 Ji n --_t 2 2 3 二 ——_t 4 4 4 看图像（图2）可知-子5（二心 .-1< 2 sin(t —)乞、2 —1 _ y _、2 4 ^=Eln(t+ir + ) 即原函数的值域为［-1 , 12］ i-
2 39 2 8 解：令 t ..^^(t 0)，则 t 2 3x t 2 ???原函数可化为y (t i)2 ???其函数图像如图 1所示 1 ???当t 2时，即 x y 取得最大值y max = 5，无最小 值。 4 ???函数y 3x J 3x 的值域为（- OO 5] 例2、求函数y 4x 3的值域。 ( ，/ 戶（t-g 出計 1 '/ /. 我*7 \ .E1 \ 解：［换元法］令t 2x 3 (t 0)，则 t 2 t 2 ?原函数可化为y 4' 3 1 t 2 1 2 2t t 5 2(t 4) 换元法求函数值域 某些函数可以利用代数或三角代换将其化成值域容易确定的另一函数， 从而 求得原函数的值域，其题型特征是函数解析式含有根式或三角函数公式模型。 形 如 y ax b cx d （a 、b 、c 、d 均为常数，且 0），可以令 t = cx — （t t 2 d t 2 d -- ? y a - - b t ；从而就把原函数化 c c 成了关于t 的二次函数，求出这个函数值域就是原函数的值域，值得一提的是要 注意参数t 的取值范围。换元法是数学方法中几种最主要方法之一， 在求函数的 值域中同样发挥着重要的作用。 例1求函数y 3x .1 3x 的值域。 且a ^0），因此，可以考虑用换元法 2 0),则有 t cx d ? x 分析：函数y 3x ,1 3x 形如y ax 、、cx d （a 、b 、c 、d 均为常数,
???当t 0时，即x 3时，y 取得最小值y min =5,无最大值。 2 ?函数y 4x 1 飞的值域为［5 , +x)。 例3、求函数y x 的值域。⑷ 分析：函数y x 1 x 2的定义域为［-1，1］，我们注意到1 sint 1 t 八因此，对于定义域为 ［-1 ， 1］ 的函数，我们可以考虑用 x sint( 3 t —)进行三角换元。 解：函数 y x ,1 x 2的定义域为［-1 ，1］， 设x sint(- 则原函数y x sint cost = ,2 si n(t ) 4 看图像(图2) 1 、、2si n(t )2 ? 4 即原函数的值域为［-1 ,、、 2］。 sin(t 1 y
人教版必修一求函数值域的几种常见方法 1．直接法：利用常见函数的值域来求 一次函数y=ax+b(a ≠0)的定义域为R ，值域为R ； 反比例函数)0(≠= k x k y 的定义域为{x|x ≠0}，值域为{y|y ≠0}； 二次函数)0()(2≠++=a c bx ax x f 的定义域为R ， 当a>0时，值域为{a b ac y y 4)4(|2-≥}；当a<0时，值域为{a b a c y y 4)4(|2 -≤}. 例1．求下列函数的值域 ① y=3x+2(-1≤x ≤1) ②x x f -+=42)( ③1 += x x y ④x x y 1 + = 解：①∵-1≤x ≤1，∴-3≤3x ≤3， ∴-1≤3x+2≤5，即-1≤y ≤5，∴值域是[-1，5] ②∵),0[4+∞∈-x ∴),2[)(+∞∈x f 即函数x x f -+=42)(的值域是 { y| y ≥2} ③1 111 111 +- =+-+= +=x x x x x y ∵ 01 1≠+x ∴1≠y 即函数的值域是 { y| y ∈R 且y ≠1}（此法亦称分离常数法） ④当x>0，∴x x y 1+ ==2)1(2 +- x x 2≥， 当x<0时，)1(x x y -+ --==－2)1(2 --- -x x 2-≤ ∴值域是 ]2,(--∞[2，+∞).（此法也称为配方法） 函数x x y 1+ =的图像为： 2．二次函数比区间上的值域(最值)： 例2 求下列函数的最大值、最小值与值域： ①142+-=x x y ； ②]4,3[,142∈+-=x x x y ；③]1,0[,142∈+-=x x x y ； ④]5,0[,142∈+-=x x x y ； 4 3 21 -1-2-3 -4 -6 -4 -2 2 4 6 y=x o -2 -112 f x () = x+ 1x
换元法及其应用 高一（2）班（C3）张宇绪论：目的在于总结数学解题方法，灵活运用换元法解题。 （一）选题引入 【例一】 其中(>1),则的值域是_______。 【分析】 一般得求出的值域比较容易，但当的自变量也是一个函数的时候求其值域相对比较困难，这时候换元法就大派用场了。 【解】 求的值域，首先要求出的表达式。 函数一般我们习惯还是用来表示，所以要把换成。 【例二】 解不等式：。 【分析】 这是包含对数函数的不等式，一般地对数函数或指数函数写起来都比较麻烦，当在一个等式或不等式中对数或指数出现次数很多的时候，一般可以考虑用换元法，把对数或指数换掉，这样可以简化计算的中间过程，减少因为写错写漏而引起的错误。 【解】 原不等式可以化为： 即，以2为底的对数函数是增函数。 ，以2为底的指数函数是增函数。
变量代换的一个共同的特点是：尽可能让外表结构简单明白，尽可能将新鲜的问题转化到熟悉的老问题中去。换元法关键的一步是变量代换，如何选择，如何代换直接影响计算的复杂度，甚至影响到能否解决问题。 （二） 选题概述 解数学题时，把某个式子看成一个整体，用一个变量去代替它，从而使问题得到简化，这叫换元法。换元的实质是转化，关键是构造元和设元，理论依据是等量代换，目的是变换研究对象，将问题移至新对象的知识背景中去研究，从而使非标准型问题标准化、复杂问题简单化，变得容易处理。 换元法又称辅助元素法、变量代换法。通过引进新的变量，可以把分散的条件联系起来，隐含的条件显露出来，或者把条件与结论联系起来。或者变为熟悉的形式，把复杂的计算和推证简化。 它可以化高次为低次、化分式为整式、化无理式为有理式、化超越式为代数式，在研究方程、不等式、函数、数列、三角等问题中有广泛的应用。 （三） 选题分类 1、局部换元 又称整体换元，是在已知或者未知中，某个代数式几次出现，而用一个字母来代替它从而简化问题，当然有时候要通过变形才能发现。例如解不等式：4 ＋2 －2≥0，先变形为设2 ＝t （t>0），而变为熟悉的一元二次不等式求解和指数方程的问题。 2、三角换元 应用于去根号，或者变换为三角形式易求时，主要利用已知代数式中与三角知识中有某点联系进行换元。如求函数y ＝√1-X^2值域时，若x ∈[-1,1]，设x ＝sin α ，sinα∈[-1,1 ]，问题变成了熟悉的求三角函数值域。为什么会想到如此设，其中主要应该是发现值域的联系，又有去根号的需要。如变量x 、y 适合条件x ＋y ＝r （r>0）时，则可作三角代换x ＝rco sθ、y ＝rsinθ化为三角问题。 3、均值换元 如遇到x ＋y ＝2S 形式时，设x ＝ S ＋t ，y ＝ S －t 等等。 （四） 换元法典型题归纳 1、整体换元 求函数x x x x y cos sin cos sin ++=的最大值. 解：设??t x x ?y x x t .21 cos sin ),22(cos sin 2-=?≤≤-+=则 ? t t t y .1)1(2 1 2122-+=+-=故 当.22 1 ,2max += =??y ?t 时 2、三角换元 求函数25x x y -+=的值域. 解：令????x ],2 ,2[,sin 5π πθθ- ∈= ). 4 sin(10cos 5sin 5|cos |5sin 5π θθθθθ+=+=+?=y 则
函数的定义域与值域的常用方法 （一）求函数的解析式 1、函数的解析式表示函数与自变量之间的一种对应关系，是函数与自变量建立联系的一座桥梁，其一般形式是y＝f（x），不能把它写成f（x，y）＝0； 2、求函数解析式一般要写出定义域，但若定义域与由解析式所确定的自变量的范围一致时，可以不标出定义域；一般地，我们可以在求解函数解析式的过程中确保恒等变形； 3、求函数解析式的一般方法有： （1）直接法：根据题给条件，合理设置变量，寻找或构造变量之间的等量关系，列出等式，解出y。 （2）待定系数法：若明确了函数的类型，可以设出其一般形式，然后代值求出参数的值； （3）换元法：若给出了复合函数f［g（x）］的表达式，求f（x）的表达式时可以令t＝g（x），以换元法解之； （4）构造方程组法：若给出f（x）和f（－x），或f（x）和f（1/x）的一个方程，则可以x代换－x（或1/x），构造出另一个方程，解此方程组，消去f（－x）（或f（1/x））即可求出f（x）的表达式； （5）根据实际问题求函数解析式：设定或选取自变量与因变量后，寻找或构造它们之间的等量关系，列出等式，解出y的表达式；要注意，此时函数的定义域除了由解析式限定外，还受其实际意义限定。 （二）求函数定义域 1、函数定义域是函数自变量的取值的集合，一般要求用集合或区间来表示； 2、常见题型是由解析式求定义域，此时要认清自变量，其次要考查自变量所在位置，位置决定了自变量的范围，最后将求定义域问题化归为解不等式组的问题； 3、如前所述，实际问题中的函数定义域除了受解析式限制外，还受实际意义限制，如时间变量一般取非负数，等等； 4、对复合函数y＝f［g（x）］的定义域的求解，应先由y＝f（u）求出u的范围，即g（x）的范围，再从中解出x的范围I1；再由g（x）求出y＝g（x）的定义域I2，I1和I2的交集即为复合函数的定义域； 5、分段函数的定义域是各个区间的并集； 6、含有参数的函数的定义域的求解需要对参数进行分类讨论，若参数在不同的范围内定义域不一样，则在叙述结论时分别说明； 7、求定义域时有时需要对自变量进行分类讨论，但在叙述结论时需要对分类后求得的各个集合求并集，作为该函数的定义域；（三）求函数的值域 1、函数的值域即为函数值的集合，一般由定义域和对应法则确定，常用集合或区间来表示； 2、在函数f：A→B中，集合B未必就是该函数的值域，若记该函数的值域为C，则C是B的子集；若C＝B，那么该函数作为映射我们称为“满射”； 3、分段函数的值域是各个区间上值域的并集； 4、对含参数的函数的值域，求解时须对参数进行分类讨论；叙述结论时要就参数的不同范围分别进行叙述； 5、若对自变量进行分类讨论求值域，应对分类后所求的值域求并集； 6、求函数值域的方法十分丰富，应注意总结； （四）求函数的最值 1、设函数y＝f（x）定义域为A，则当x∈A时总有f（x）≤f（x o）＝M，则称当x＝x o时f（x）取最大值M；当x∈A时总有f（x）≥f（x1）＝N，则称当x＝x1时f（x）取最小值N； 2、求函数的最值问题可以化归为求函数的值域问题； 3、闭区间的连续函数必有最值。