🐜 蚂蚁微积分 · 补缺 51 天
第一阶段:函数基础 · Day 13 / 51

复合函数、反函数

复合函数反函数

🎯 今天要会做什么

两个新词,但都不难。复合就是「先里后外」,反函数就是「解出来再对调」。


📖 知识点精讲

1. 复合函数:套娃

f(g(x))f(g(x)) 的意思是:先算 g(x)g(x),再把结果放进 ff。

例:f(x)=xf(x)=\sqrt{x},g(x)=x+1g(x)=x+1,那么

f(g(x))=f(x+1)=x+1.f(g(x))=f(x+1)=\sqrt{x+1}.

2. 求 f(某式)f(\text{某式}) 就是「代入」

要算 ff 在某个式子处的值,就把 ff 里的 xx 全部换成那个式子。例:f(x)=x2f(x)=x^2,则 f(x+3)=(x+3)2f(x+3)=(x+3)^2。

3. 反函数:把 xx、yy 对调

y=f(x)y=f(x) 的反函数,求法两步:

  1. 从 y=…y=\dots 里解出 xx(用 yy 表示 xx)。
  2. 再把式子里的 xx 换成 yy、yy 换成 xx。

✍️ 例题精解

例 1 复合(先里后外)

f(x)=x2f(x)=x^2,g(x)=x+3g(x)=x+3,求 f(g(x))f(g(x))。

解 先算里面 g(x)=x+3g(x)=x+3,再放进 ff(把 ff 的 xx 换成 x+3x+3):

f(g(x))=(x+3)2.f(g(x))=(x+3)^2.

例 2 反函数

求 y=3x−6y=3x-6 的反函数。

解

第一步,解出 xx:y=3x−6⇒3x=y+6⇒x=y+63y=3x-6\Rightarrow 3x=y+6\Rightarrow x=\dfrac{y+6}{3}。

第二步,xx、yy 对调:反函数是

y=x+63.y=\frac{x+6}{3}.

🧮 课堂练习

先自己做,再展开看答案。错题归入「函数与连续」分类。

  1. f(x)=xf(x)=\sqrt{x},g(x)=x−1g(x)=x-1,求 f(g(x))f(g(x))。
  2. f(x)=2xf(x)=2x,g(x)=x2g(x)=x^2,求 f(g(x))f(g(x))。
  3. 求 y=x+5y=x+5 的反函数。
  4. 求 y=2xy=2x 的反函数。
参考答案
  1. f(g(x))=x−1f(g(x))=\sqrt{x-1}。
  2. f(g(x))=2x2f(g(x))=2x^2。
  3. 解出 x=y−5x=y-5,对调:y=x−5y=x-5。
  4. 解出 x=y2x=\dfrac{y}{2},对调:y=x2y=\dfrac{x}{2}。

🎓 真题实战

真题 1 (2023 年 4 月 · 第 6 题) 函数 y=2x+1y=2x+1 的反函数是 y=y= ______。

真题 2 (2020 年 10 月 · 第 6 题) 设 f(x)=ln⁡xf(x)=\ln x,g(x)=x+3g(x)=x+3,则 f[g(x)]f[g(x)] 的定义域是 ______。

真题参考答案

真题 1 解出 xx:y=2x+1⇒x=y−12y=2x+1\Rightarrow x=\dfrac{y-1}{2};对调 xx、yy:反函数 y=x−12y=\dfrac{x-1}{2}。

真题 2 先复合:f[g(x)]=ln⁡(x+3)f[g(x)]=\ln(x+3)。ln⁡\ln 里面要 >0>0(Day 11 的规则):x+3>0x+3>0,得 x>−3x>-3,定义域 (−3,+∞)(-3,+\infty)。

完整卷见 2023 年 4 月真题、2020 年 10 月真题。


🔑 小结 / 易错点