複製鏈接
請複製以下鏈接發送給好友

複合函數

鎖定
設函數y=f(u)的定義域為Du值域為Mu,函數u=g(x)的定義域為Dx,值域為Mx,如果Mx∩Du≠Ø,那麼對於Mx∩Du內的任意一個x經過u;有唯一確定的y值與之對應,則變量x與y之間通過變量u形成的一種函數關係,這種函數稱為複合函數(composite function),記為:y=f[g(x)],其中x稱為自變量,u為中間變量,y為因變量(即函數)。
中文名
複合函數
外文名
composite function
學    科
數學
類    別
函數

複合函數定義

設y是u的函數
,u是x的函數
,如果
的值全部或部分在
的定義域內,則y通過u成為x的函數,記作
,稱為由函數
複合而成的複合函數。 [1] 
等都是複合函數。
就不是複合函數,因為任何x都不能使y有意義。由此可見,不是任何兩個函數放在一起都能構成一個複合函數。
複合函數通俗地説就是函數套函數,是把幾個簡單的函數複合為一個較為複雜的函數。複合函數中不一定只含有兩個函數,有時可能有兩個以上,如y=f(u),u=φ(v),v=ψ(x),則函數y=f{φ[ψ(x)]}是x的複合函數,u、v都是中間變量。 [2] 

複合函數定義域

若函數y=f(u)的定義域是B,u=g(x)的定義域是A,則複合函數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
求函數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當是由一些基本函數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量的值組成的集合,即求各部分定義域集合的交集。
分段函數的定義域是各段上自變量的取值集合的並集。
⑺由實際問題建立的函數,除了要考慮使解析式有意義外,還要考慮實際意義對自變量的要求
⑻對於含參數字母的函數,求定義域時一般要對字母的取值情況進行分類討論,並要注意函數的定義域為非空集合。
⑼對數函數的真數必須大於零,底數大於零且不等於1。
⑽三角函數中的切割函數要注意對角變量的限制。

複合函數週期性

設y=f(u)的最小正週期為T1,u=φ(x)的最小正週期為T2,則y=f[φ(x)]的最小正週期為T1*T2,任一週期可表示為k*T1*T2(k屬於R+).

複合函數單調(增減)性

複合函數決定因素

依y=f(u),u=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”。

複合函數基本步驟

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

複合函數例題

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

複合函數複合函數求導

複合函數規則

複合函數求導的前提:複合函數本身及所含函數都可導。
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);
複合函數的導數 複合函數的導數

複合函數應用舉例

1、求:函數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)=
=
.
參考資料
  • 1.    趙建玲、劉志剛主編,高等數學 上,天津科學技術出版社,2009年8月,第12頁
  • 2.    郭子雪 李凱主編.微積分 經濟應用數學:國防工業出版社,2003年08月第1版