名师彻底讲透初等函数(28)有理分函数(指数为-1)

百科漫谈课程 2025-02-21 06:01:48

前面我们研究过指数是正整数的幂函数,如y=x,y=x²,y=x³。现在我们来研究指数是负整数的幂函数。先研究函数y=x⁻¹。

1.函数y=x⁻¹的定义域

根据负整数指数幂的定义,我们知道

x⁻¹=1/x (即x的倒数,这里x≠0),

所以函数y=x⁻¹也可以写成

y=1/x的形式。

这里函数的解析式是自变量x的一个有理分式,所以这种函数也叫做有理分函数。函数y=1/x是有理分函数中最简单的一个。

考察这个函数的定义域,显然,函数y=x⁻¹的定义域是不等于零的全体实数,就是区间-∞<x<0和0<x<+∞.(0是间断点)

2.函数y=x⁻¹的性质

用§5.2里的方法,先从函数解析式的本身来考察函数y=1/x的一些特点。为此,令

f(x)=1/x.

(1)函数的奇偶性。因为

f(-x)=1/(-x)=-(1/x)=-f(x),

所以函数y=1/x是奇函数.

(2)函数的增减性.

设x₁,x₂是自变量x在区间0<x<+∞的任意两个值,并且x₁<x₂,那么

所以f(x₁)-f(x₂)>0,就是f(x₁)>f(x₂)。这就是说,函数

在区间0<x<+∞里是减函数。

用同样的方法可以确定函数y=1/x

在区间-∞<x<0里也是减函数。

(3)函数的有界和无界性

因为当x取正值而逐渐接近于零的时候,1/x也取正值,但是绝对值越来越大,没有限制,所以函数y=1/x不能有上界。

同样,可以知道函数y=1/x也不能有下界。

3.函数y=x⁻¹的图象

了解了函数的定义域和函数的某些性质以后,我们就可以比较简单地画出函数y=1/x的图象。

因为x=0的时候,1/x没有意义,所以函数y=1/x的图象不通过原点。

因为函数y=1/x是奇函数,所以我们只要先作出它在x取正值时的图象。

为了画出它的图象,先取x的一些正值 求出对应的函数值。然后列表作图(图5.6).

这个图象是由分开在第一、第三象限里的两条互不相交的曲线组成的,叫做双曲线.

注 从表中可以直观地看出,当 x 取正值而绝对值愈来愈大的时候,1/x也取正值,愈来愈接近零,但不能等于零,所以曲线不能与 x 轴相交。同样,当 x 取负值而绝对值愈来愈小的时候,1/x也取负值,愈来愈小,曲线愈来愈靠近y轴但不与y轴相交。通常我们把x轴和y轴叫做双曲线y=1/x的两条渐近线(曲线和它们渐渐接近,但不相交)。

习题5.3

1.证明函数y=1/x在区间-∞<x<0里是减函数。

2.仿照对y=1/x的讨论,研究一下函数y=-(1/x)的性质,然后再作出它的图象。

*3.已知函数y=x⁻².

(1)求函数的定义域。

(2)这个函数是奇函数还是偶函数?

(3)在区间0<x<+∞上,这个函数是增函数还是减函数?

(4)这个函数有没有上界或者下界?

(5)画出它的图象。

下期预告:名师彻底讲透初等函数(29)函数y=k/x(k≠0)

1.反比例关系

在上期的表中,仔细考察一下自变量的各个值与对应的函数值之间的关系,可以看出一个重要的事实,这就是:当变量x的值放缩(扩大或缩小)若干倍的时候,变量y的值随着缩放(缩小或扩大)相同的倍数。

......

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