A-Level复合函数:先做哪一步,怎样同时决定公式与定义域?

复合函数容易出现一种半对的答案:公式代入正确,却给了不允许的输入。下面是原创数学练习,重点是把每一步的输入要求连起来。不同考试局的记号和课程范围应结合当前大纲及课堂要求核对。

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把两个函数的限制写完整

设f(x)=√x,题目指定f的定义域为0≤x≤4;另设g(x)=x−1,定义域为全体实数。这里f的输入上限4来自题目约定,不能因为根式对所有非负数有意义,就自行扩大定义域。

为避免只凭字母顺序猜,可以画两条流程:x先经过g,再把结果送入f;以及x先经过f,再把结果送入g。两条流程要求检查的条件不同。

先做g,再做f

先做g得到x−1,送入f后得到f(g(x))=√(x−1)。除了检查根号内非负,还必须满足f原有的输入上限,因此要同时有0≤x−1≤4。

整理得到1≤x≤5。在这条流程中,x=5可以使用,因为g(5)=4正好是f允许的输入;x=6不能使用,尽管√5作为一个实数本身存在,因为g(6)=5超过了题目给f规定的范围。

先做f,再做g

这次先做f,所以原始输入必须满足0≤x≤4。得到√x后,再做g,结果为g(f(x))=√x−1。g没有额外的输入限制,因此最终定义域仍是0≤x≤4。

取x=4,两种复合分别给出√3和1,已经足以说明结果通常不同。取x=0,先f后g可得到−1,而先g后f不能使用;这又说明两种顺序不仅可能改变值,还可能改变允许输入的集合。

核对答案时同时检查三件事

先写清流程,再写化简后的表达式,最后把每一步的限制转换成原变量x的条件。边界值特别有用:本例检查0、1、4、5,就能发现漏掉原定义域上限的答案。

不要仅因两个表达式在某个输入下相等,就宣布它们是相同函数;还需要比较定义域及所有允许输入下的输出。准备A-Level数学时,可带上考试局、函数题原始限制和自己的流程图,针对“在哪一步丢了条件”进行复盘。

延伸阅读:A-Level数学对数不等式:解出上界以后,别漏掉定义域。

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