複合函式

複合函式

設函式y=f(u)的定義域為Du值域為Mu,函式u=g(x)的定義域為Dx,值域為Mx,如果Mx∩Du≠Ø,那么對於Mx∩Du內的任意一個x經過u;有唯一確定的y值與之對應,則變數x與y之間通過變數u形成的一種函式關係,這種函式稱為複合函式(composite function),記為:y=f[g(x)],其中x稱為自變數,u為中間變數,y為因變數(即函式)。

基本介紹

  • 中文名:複合函式
  • 外文名:composite function
  • 學科:數學
  • 類別:函式
定義,定義域,周期性,單調(增減)性,決定因素,基本步驟,例題,複合函式求導,規則,套用舉例,

定義

設y是u的函式
,u是x的函式
,如果
的值全部或部分在
的定義域內,則y通過u成為x的函式,記作
,稱為由函式
複合而成的複合函式。
等都是複合函式。
就不是複合函式,因為任何x都不能使y有意義。由此可見,不是任何兩個函式放在一起都能構成一個複合函式。
複合函式通俗地說就是函式套函式,是把幾個簡單的函式複合為一個較為複雜的函式。複合函式中不一定只含有兩個函式,有時可能有兩個以上,如y=f(u),u=φ(v),v=ψ(x),則函式y=f{φ[ψ(x)]}是x的複合函式,u、v都是中間變數。

定義域

若函式y=f(u)的定義域是B,u=g(x)的定義域是A,則複合函式y=f[g(x)]的定義域是D={x|x∈A,且g(x)∈B} 綜合考慮各部分的x的取值範圍,取他們的交集
求函式的定義域主要應考慮以下幾點:
⑴當為整式或奇次根式時,R的值域
⑵當為偶次根式時,被開方數不小於0(即≥0);
⑶當為分式時,分母不為0;當分母是偶次根式時,被開方數大於0;
⑷當為指數式時,對零指數冪或負整數指數冪,底不為0(如,中)。
⑸當是由一些基本函式通過四則運算結合而成的,它的定義域應是使各部分都有意義的自變數的值組成的集合,即求各部分定義域集合的交集。
分段函式的定義域是各段上自變數的取值集合的並集。
⑺由實際問題建立的函式,除了要考慮使解析式有意義外,還要考慮實際意義對自變數的要求
⑻對於含參數字母的函式,求定義域時一般要對字母的取值情況進行分類討論,並要注意函式的定義域為非空集合。
⑼對數函式的真數必須大於零,底數大於零且不等於1。
⑽三角函式中的切割函式要注意對角變數的限制。

周期性

設y=f(u)的最小正周期為T1,μ=φ(x)的最小正周期為T2,則y=f(μ)的最小正周期為T1*T2,任一周期可表示為k*T1*T2(k屬於R+).

單調(增減)性

決定因素

依y=f(u),μ=φ(x)的單調性來決定。即“增+增=增;減+減=增;增+減=減;減+增=減”,可以簡化為“同增異減”。

基本步驟

判斷複合函式的單調性的步驟如下
⑴求複合函式的定義域
⑵將複合函式分解為若干個常見函式(一次、二次、冪、指、對函式);
⑶判斷每個常見函式的單調性
⑷將中間變數的取值範圍轉化為自變數的取值範圍;
⑸求出複合函式的單調性。

例題

例如:討論函式y=
單調性
解:函式定義域為R;
令u=x2-4x+3,y=0.8u
指數函式y=0.8u在(-∞,+∞)上是減函式
u=x2-4x+3在(-∞,2]上是減函式,在[2,+∞)上是增函式
∴ 函式y=
在(-∞,2]上是增函式,在[2,+∞)上是減函式。

複合函式求導

規則

複合函式求導的前提:複合函式本身及所含函式都可導。
法則1:設u=g(x),對f(u)求導得:f'(x)=f'(u)*g'(x);
法則2:設u=g(x),a=p(u),對f(a)求導得:f'(x)=f'(a)*p'(u)*g'(x);
複合函式的導數複合函式的導數

套用舉例

1、求:函式f(x)=(3x+2)3+3的導數。
解:設u=g(x)=3x+2;
f(u)=u3+3;
f'(u)=3u2=3(3x+2)2
g'(x)=3;
f'(x)=f'(u)*g'(x)=3(3x+2)2*3=9(3x+2)2
2、求f(x)=
的導數。
解:設u=g(x)=x-4,a=p(u)=u2+25
f(a)=
f'(a)=
=
p'(u)=2u=2(x-4);
g'(x)=1;
f'(x)=f'(a)*p'(u)*g'(x)=
=
.

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