前言
周期性+左右平移
【法1】:基础作图法,利用给定的关系式得到函数在每一段上的解析式,然后分段作图。由(f(x)=f(x-1))可知(T=1);
当(0<xleqslant 1)时,(x-1leqslant 0),故(f(x)=f(x-1)=2^{-(x-1)-1}=2^{1-x}-1);
当(1<xleqslant 2)时,(x-2leqslant 0),故(f(x)=f(x-2)=2^{-(x-2)-1}=2^{2-x}-1);
当(2<xleqslant 3)时,(x-3leqslant 0),故(f(x)=f(x-2)=2^{-(x-3)-1}=2^{3-x}-1);
(cdots),(cdots),(cdots),
依此类推,得到如下的解析式:
依托上述解析式,我们就能容易做出静态函数(y=f(x))和动态函数(y=x+a)的图像于同一个坐标系,
利用图像,就能轻松看出参数(a)的取值范围为(ain (-infty,1))。
【法2】:快速作图法,解读给定的分段函数的解析式,第一段其实是作图的基础,难点是如何利用第二段来作图,
由于(f(x)=f(x-1)(x>0)),说明函数在((0,+infty))上部分图像向右有周期性(T=1),
又由于(f(x-1))的图像是把(f(x))的图像向右平移一个单位得到,故将第一段向右平移一个单位,然后截取图像的((0,1])区间上的部分即可。
这样,在区间((1,2])段上的图像,就是将((0,1])段上的图像向右平移一个单位即可,
在区间((2,3])段上的图像,就是将((1,2])段上的图像向右平移一个单位即可,以此类推,
得到区间((0,+infty))上的所有图像,然后在同一个坐标系中再做出动态函数(y=x+a)的图像,
利用图像,就能轻松看出参数(a)的取值范围为(ain (-infty,1))。
解后反思:函数与方程的相互等价转化,数形结合思想; 特殊分段函数的图像做法; 分段函数中只包含周期性的图像做法;
周期性+纵轴平移
同时涉及左右平移和上下平移
【法1】:基础作图法,仿照上例中的法1,先求得分段函数的解析式,再依次做出其图像即可,(T=1)
当(1leqslant xleqslant 2)时,(0leqslant x-1leqslant 1),故(f(x)=f(x-1)+1=(x-1)^2+1);
当(2leqslant xleqslant 3)时,(0leqslant x-2leqslant 1),故(f(x)=f(x-2)+2=(x-2)^2+2);
当(3leqslant xleqslant 4)时,(0leqslant x-3leqslant 1),故(f(x)=f(x-3)+3=(x-3)^2+3);
(cdots),(cdots),(cdots),
依此类推,得到如下的解析式:
【法2】:快速作图法,有了上例中的作图经验,类比上例这样做,先作区间([0,1])上的图像,
将区间([0,1])上的图像向右平移一个单位,再向上平移一个单位,得到([1,2])的图像;
将区间([1,2])上的图像向右平移一个单位,再向上平移一个单位,得到([2,3])的图像;
将区间([2,3])上的图像向右平移一个单位,再向上平移一个单位,得到([3,4])的图像;
以此类推,得到整个分段函数的图像。
周期性+纵轴伸缩
思路:在同一个坐标系中做出分段函数(y=f(x)(xin[-2,4]))和函数(y=x+a)((a)是动态的),
利用数形结合求解。 关键是怎么做出分段函数(f(x))的图像?
先做出(xin[-2,0])上的函数(f(x)=1-|x+1|)的图像, 具体可以这样做,
(|x|longrightarrow|x+1|longrightarrow-|x+1|longrightarrow1-|x+1|),再截取得到(xin[-2,0])上的图像即可。
难点是第二段(f(x)=2f(x-2)(x>0),)此时我们可以这样理解,
这样的效果是由(f(x)=f(x-2)(周期变换))和(y=2f(x)(振幅变换))叠加而成的,
因此我们可以将(xin[-2,0])上的函数(f(x)=1-|x+1|)的图像先向右平移2个单位,
然后再将纵坐标扩大2倍, 这样就得到了(xin[0,2])上的函数图像;
再将(xin[0,2])上的函数图像先向右平移2个单位,然后再将纵坐标扩大2倍,
这样就得到了(xin[2,4])上的函数图像;整个(xin[-2,4])上的函数图像如右图的橘黄色部分所示;
函数(y=x+a(a动态))的图像如图中的绿色直线所示,让这条绿色的直线沿(y)轴平行移动,
根据两个图像有三个交点,就可以得到(a)的取值范围((-2<a<0)或(a=1))。
感悟反思:
1、函数与方程的相互等价转化,数形结合思想;
2、分段函数的图像做法;
3、分段函数中包含周期性和振幅变换的图像做法;
分析:要想弄清楚这类题目的求解,最好先理解题目中给定的条件的目的,
给定条件“(f(x+1)=2f(x))”是为了让你用来求解其他区间上的解析式,以便于求解或作图;
给定条件“(xin (0,1])时,(f(x)=x(x-1))”,是我们作图或者求其他区间上的解析式的基础;因此我们需要先求得函数的解析式;
给定条件“(xin (-infty,m]),都有(f(x)geqslant -cfrac{8}{9})”,是让我们做出函数(y=f(x))的图像和(y=-cfrac{8}{9})的图像,从图像上判断,在函数(y=f(x))的哪一段上满足(f(x))的图像一直在直线(y=-cfrac{8}{9})的上方。
解析:令(x+1=t),则(x=t-1),即给定条件(f(x+1)=2f(x))变形为(f(t)=2f(t-1)),
即(f(x)=2f(x-1)star),这是我们下来变换要使用的重要的表达式;
由于(xin (0,1])时,(f(x)=x(x-1))①,
则当(xin (1,2])时,(x-1in (0,1]),则由(star)和①式得到,即(f(x)=2f(x-1)=2(x-1)(x-2))②;
当(xin (2,3])时,(x-1in (1,2]),则由(star)和②式得到,即(f(x)=2f(x-1)=2 imes 2[(x-1)-1][(x-2)-1]=4(x-2)(x-3))③;
以下区间的解析式求解用不上,不过我们还是看看,
当(xin (3,4])时,(x-1in (2,3]),则由(star)和③式得到,此时(f(x)=2f(x-1)=2 imes 4[(x-1)-2][(x-1)-3]=8(x-3)(x-4))④;
同理,我们还可以求得(xin (-1,0])时的解析式;
则当(xin (-1,0])时,(x+1in (0,1]),则由(f(x+1)=2f(x))得到,即(f(x)=cfrac{1}{2}f(x+1)=cfrac{1}{2}x(x+1))⑤;
在坐标系中做出分段函数在区间((-1,3])上的图像以及直线(y=-cfrac{8}{9}),
由图像可知,我们求解方程(4(x-2)(x-3)=-cfrac{8}{9}),解得(x=cfrac{7}{3})或(x=cfrac{8}{3})(结合图像舍去)
即(m=cfrac{7}{3}),故选(B)。
解后反思:
-
1、本题目涉及到的知识点比较多:分段函数,求解析式,换元法,二次函数,数形结合等等;
-
2、对表达式(f(x)=2f(x-1))的理解,它是两种变换,比如平移变换(f(x)=f(x-1))和振幅变换(f(x)=2f(A))的融合,理解了本题目后,以后碰到类似题目,我们就可知这样理解,(f(x-1))的意思是将基础图像(y=x(x-1))向右平移一个单位,再乘以(2),意思是在原来平移的图像的基础上在(y)轴方向扩大(2)倍,这样做图像就快多了。
-
3、我们还可以不详细求解各区间段上的解析式,而利用图像直接写出解析式。比如向右平移一次后我们知道,函数图像经过点((1,0))和((2,0)),则解析式为(y=a(x-1)(x-2)),且知道最低点为((cfrac{1}{2},-cfrac{1}{2})),可知(a=2),即(xin (1,2])时,(f(x)=2(x-1)(x-2));
-
4、能不能不做变换,直接利用(f(x+1)=2f(x))来求解析式呢?也可以,不过你必须始终紧紧盯住自变量(x)的取值不放,
比如(xin (0,1])时,(f(x)=x(x-1)),由(f(x+1)=2f(x)),先求得(f(x+1)=2x(x-1)),注意到(x+1in (1,2]),要求解(xin (1,2])上的解析式,还得换元,令(x+1=tin (1,2]),则(x=t-1),代入(f(x+1)=2x(x-1)),变形得到(f(t)=2(t-1)(t-2)),(tin (1,2]),即(f(x)=2(x-1)(x-2)),(xin (1,2]).
- 5、注意函数的解析式的写法和理解。
形式一:(f(x)=left{egin{array}{l}{x(x-1),xin(0,1]}\{2(x-1)(x-2),xin(1,2]}\{4(x-2)(x-3),xin(2,3]}\{8(x-3)(x-4),xin(3,4]}\{cdots,cdots}end{array} ight.)
形式二:(f(x)=left{egin{array}{l}{x(x-1),xin(0,1]}\{2f(x-1),x>1}end{array} ight.)