一、复合函数定义：设y=f(u)的定义域为A，u=g(x)的值域为B，若AB，则y关于x函数的y=f［g(x)］叫做函数f与g的复合函数，u叫中间量.
二、复合函数定义域问题：
（一）例题剖析：
(1)、已知f(x)的定义域，求fg(x)的定义域
思路：设函数f(x)的定义域为D，即xD，所以f的作用范围为D，又f对g(x)作用，作用范围不变，所以g(x)D，解得xE，E为fg(x)的定义域。
例1.设函数f(u)的定义域为（0，1），则函数f(lnx)的定义域为_____________。解析：函数f(u)的定义域为（0，1）即u(0，1)，所以f的作用范围为（0，1）又f对lnx作用，作用范围不变，所以0lnx1解得x(1，e)，故函数f(lnx)的定义域为（1，e）例2.若函数f(x)1x1，则函数ff(x)的定义域为______________。
1x1解析：先求f的作用范围，由f(x)，知x1
即f的作用范围为xR|x1，又f对f(x)作用所以f(x)R且f(x)1，即ff(x)中x应满足x1即1，解得x1且x2
1x1x1f(x)1
故函数ff(x)的定义域为xR|x1且x2（2）、已知fg(x)的定义域，求f(x)的定义域
思路：设fg(x)的定义域为D，即xD，由此得g(x)E，所以f的作用范围为E，又f对x作用，作用范围不变，所以xE，E为f(x)的定义域。
例3.已知f(32x)的定义域为x1，2，则函数f(x)的定义域为_________。解析：f(32x)的定义域为1，2，即x1，2，由此得32x1，5所以f的作用范围为1，5，又f对x作用，作用范围不变，所以x1，5
即函数f(x)的定义域为1，5
2例4.已知f(x4)lg2x2x8，则函数f(x)的定义域为______________。
解析：先求f的作用范围，由f(x4)lg2x22x8，知
x22x80
解得x244，f的作用范围为(4，)，又f对x作用，作用范围不变，所以x(4，)，即f(x)的定义域为(4，)
（3）、已知fg(x)的定义域，求fh(x)的定义域
思路：设fg(x)的定义域为D，即xD，由此得g(x)E，f的作用范围为E，又f对h(x)作用，作用范围不变，所以h(x)E，解得xF，F为fh(x)的定义域。
例5.若函数f(2x)的定义域为1，1，则f(log2x)的定义域为____________。
1解析：f(2)的定义域为1，1，即x1，1，由此得2，2
2f的作用范围为
1，22又f对log2x作用，所以log2x，2，解得x2即f(log2x)的定义域为
12，4
2，4
评注：函数定义域是自变量x的取值范围（用集合或区间表示）f对谁作用，则谁的范围是f的作用范围，f的作用对象可以变，但f的作用范围不会变。利用这种理念求此类定义域问题会有“得来全不费功夫”的感觉，值得大家探讨。
（二）同步练习：
21、已知函数f(x)的定义域为[0,1]，求函数f(x)的定义域。
答案：[1,1]
2、已知函数f(32x)的定义域为[3,3]，求f(x)的定义域。
答案：[3,9]
3、已知函数yf(x2)的定义域为(1,0)，求f(|2x1|)的定义域。
(12,0)(1,3)答案：
2
4、设fxlg2xx2，则ff的定义域为
2x2xA.4,00,4B.4,11,4C.2,11,2D.4,22,4
x22,2x20得，f(x)的定义域为x|2x2。故解：选C.由，解得2x222.xx2x4,11,4。故ff的定义域为4,11,4
2x5、已知函数f(x)的定义域为x(［解析］由已知，有1ax3,13x,)，求g(x)f(ax)f(a0)的定义域。22a221x3,2a212x32112aa2x3232aa.,
x（1）当a1时，定义域为{x|（2）当
32a32}；a2a，即0a1时，有a2x32a}；
12a2a，
定义域为{x|（3）当
32a32a，即a1时，有1x32a}.12aa2a2，
定义域为{x|2a故当a1时，定义域为{x|xx32a32}；
当0a1时，定义域为{x|a}.
［点评］对于含有参数的函数，求其定义域，必须对字母进行讨论，要注意思考讨论字母的方法。
三、复合函数单调性问题
（1）引理证明已知函数yf(g(x)).若ug(x)在区间(a,b）上是减函数，其值域为(c，d)，又函数yf(u)在区间(c,d)上是减函数，那么，原复合函数yf(g(x))在区间(a,b）上是增函数.
证明：在区间(a,b）内任取两个数x1,x2，使ax1x2b
因为ug(x)在区间(a,b）上是减函数，所以g(x1)g(x2),记u1g(x1),
u2g(x2)即u1u2,且u1,u2(c,d)
因为函数yf(u)在区间(c,d)上是减函数，所以f(u1)f(u2),即f(g(x1))f(g(x2))，
故函数yf(g(x))在区间(a,b）上是增函数.（2）.复合函数单调性的判断
复合函数的单调性是由两个函数共同决定。为了记忆方便，我们把它们总结成一个图表：
yf(u)ug(x)yf(g(x))增增增减减增减减减增以上规律还可总结为：“同向得增，异向得减”或“同增异减”.（3）、复合函数yf(g(x))的单调性判断步骤：确定函数的定义域；
将复合函数分解成两个简单函数：yf(u)与ug(x)。分别确定分解成的两个函数的单调性；
若两个函数在对应的区间上的单调性相同（即都是增函数，或都是减函数），则复合后的函数yf(g(x))为增函数；若两个函数在对应的区间上的单调性相异（即一个是增函数，而另一个是减函数），则复合后的函数yf(g(x))为减函数。
（4）例题演练例1、求函数ylog212(x2x3)的单调区间，并用单调定义给予证明2解：定义域x2x30x3或x1
单调减区间是(3,)设x1,x2(3,)且x1x2则
y1log2(x12x13)y2log122(x22x23)122(x12x13)(x22x23)=(x2x1)(x2x12)
2∵x2x13∴x2x10x2x120∴(x12x13)>(x22x23)又底数0∴y2y10即y2y1∴y在(3,)上是减函数22121
同理可证：y在(,1)上是增函数［例］2、讨论函数f(x)loga(3x22x1)的单调性.［解］由3x22x10得函数的定义域为
1{x|x1,或x}.
3则当a1时，若x1，∵u3x22x1为增函数，∴f(x)loga(3x22x1)为增函数.
若x13，∵u3x22x1为减函数.
∴f(x)loga(3x22x1)为减函数。
当0a1时，若x1，则f(x)loga(3x22x1)为减函数，若xf(x)loga(3x22x1)为增函数.
13，则
例3、.已知y=loga(2-a)在［0，1］上是x的减函数，求a的取值范围.解：∵a＞0且a≠1
当a＞1时，函数t=2-a>0是减函数
由y=loga(2-a)在［0，1］上x的减函数，知y=logat是增函数，∴a＞1
由x［0，1］时，2-a2-a＞0,得a＜2,∴1＜a＜2
当0例4、已知函数f(x2)ax2(a3)xa2（a为负整数）的图象经过点
(m2,0),mR，设g(x)f[f(x)],F(x)pg(x)f(x).问是否存在实数p(p0)使得
F(x)在区间(,f(2)]上是减函数，且在区间(f(2),0)上是减函数？并证明你的结论。
［解析］由已知f(m2)0，得am2(a3)ma20，其中mR,a0.∴0即3a22a90，解得
1273a1273.
∵a为负整数，∴a1.
∴f(x2)x4x3(x2)21，
2242即f(x)x21.g(x)f[f(x)](x1)1x2x，
∴F(x)pg(x)f(x)px4(2p1)x21.
假设存在实数p(p0)，使得F(x)满足条件，设x1x2，
22)[p(x12x2)2p1].∴F(x1)F(x2)(x12x2∵f(2)3，当x1,x2(,3)时，F(x)为减函数，
220,p(x12x2)2p10.∴F(x1)F(x2)0，∴x12x2218,∵x13,x23,∴x12x22)2p116p1,∴p(x12x2∴16p10.①
当x1,x2(3,0)时,F(x)增函数,∴F(x1)F(x2)0.
220,∴p(x12x2)2p116p1,∵x12x2∴16p10.由①、②可知p116②
，故存在p116.
（5）同步练习：
1.函数y＝logA.（－∞，1）C.（－∞，
3212（x2－3x＋2）的单调递减区间是
B.（2，＋∞）D.（
32），＋∞）
解析：先求函数定义域为（－o，1）∪（2，＋∞），令t（x）＝x2＋3x＋2，函数t（x）
在（－∞，1）上单调递减，在（2，＋∞）上单调递增，根据复合函数同增异减的原则，函数y＝log12（x2－3x＋2）在（2，＋∞）上单调递减.
答案：B
2找出下列函数的单调区间.
（1）yax（2）y223x2(a1)；.
x22x3答案：(1)在(,]上是增函数，在[,)上是减函数。
2233（2）单调增区间是[1,1]，减区间是[1,3]。
3、讨论yloga(a1),(a0,且a0)的单调性。
答案：a1,时(0,)为增函数，1a0时，(,0)为增函数。4.求函数y＝log13x（x2－5x＋4）的定义域、值域和单调区间.
解：由（x）＝x2－5x＋4＞0，解得x＞4或x＜1，所以x∈（－∞，1）∪（4，＋∞），当x∈（－∞，1）∪（4，＋∞），｛｜＝x2－5x＋4｝＝R，所以函数的值域是R.因
＋＋
为函数y＝log13（x2－5x＋4）是由y＝log13（x）与（x）＝x2－5x＋4复合而成，函
52数y＝log13（x）在其定义域上是单调递减的，函数（x）＝x2－5x＋4在（－∞，
）
上为减函数，在［
52，＋∞］上为增函数.考虑到函数的定义域及复合函数单调性，y＝log13（x2－5x＋4）的增区间是定义域内使y＝log13（x）为减函数、（x）＝x2－5x＋4也
为减函数的区间，即（－∞，1）；y＝log1（x2－5x＋4）的减区间是定义域内使y＝log313（x）为减函数、（x）＝x2－5x＋4为增函数的区间，即（4，＋∞）.
变式练习一、选择题
1.函数f（x）＝log
A.（1，＋∞）C.（－∞，2）
12(x－1)的定义域是
B.（2，＋∞）
2]D.(1，解析：要保证真数大于0，还要保证偶次根式下的式子大于等于0，
x－1＞0所以log(x－1)120解得1＜x≤2.
答案：D2.函数y＝log
12（x2－3x＋2）的单调递减区间是
B.（2，＋∞）D.（
32A.（－∞，1）C.（－∞，
32），＋∞）
解析：先求函数定义域为（－o，1）∪（2，＋∞），令t（x）＝x2＋3x＋2，函数t（x）在（－∞，1）上单调递减，在（2，＋∞）上单调递增，根据复合函数同增异减的原则，函数y＝log12（x2－3x＋2）在（2，＋∞）上单调递减.
答案：B
3.若2lg（x－2y）＝lgx＋lgy，则
A.4
yx的值为B.1或D.
1414
C.1或4
yx错解：由2lg（x－2y）＝lgx＋lgy，得（x－2y）2＝xy，解得x＝4y或x＝y，则有
14＝或
xy＝1.
答案：选B
正解：上述解法忽略了真数大于0这个条件，即x－2y＞0，所以x＞2y.所以x＝y舍掉.只有x＝4y.答案：D
4.若定义在区间（－1，0）内的函数f（x）＝log的取值范围为
A.（0，C.（
12122a（x＋1）满足f（x）＞0，则a
）
B.（0，1）D.（0，＋∞）
，＋∞）
解析：因为x∈（－1，0），所以x＋1∈（0，1）.当f（x）＞0时，根据图象只有0＜
2a＜l，解得0＜a＜答案：A
12（根据本节思维过程中第四条提到的性质）.
5.函数y＝lg（
21－x－1）的图象关于
1＋x1－xA.y轴对称C.原点对称
21－x
B.x轴对称D.直线y＝x对称
1＋x1－x解析：y＝lg（
－1）＝lg，所以为奇函数.形如y＝lg或y＝lg1＋x1－x的函数都为奇函数.答案：C二、填空题
已知y＝loga（2－ax）在［0，1］上是x的减函数，则a的取值范围是__________.解析：a＞0且a≠1（x）＝2－ax是减函数，要使y＝loga（2－ax）是减函数，则a＞1，又2－ax＞0a＜答案：a∈（1，2）
7.函数f（x）的图象与g（x）＝（的单调递减区间为______.
解析：因为f（x）与g（x）互为反函数，所以f（x）＝log则f（2x－x2）＝log132x（0＜x＜1）a＜2，所以a∈（1，2）.
13）的图象关于直线y＝x对称，则f（2x－x2）
13（2x－x2），令（x）＝2x－x2＞0，解得0＜x＜2.
（x）＝2x－x2在（0，1）上单调递增，则f［（x）］在（0，1）上单调递减；（x）＝2x－x2在（1，2）上单调递减，则f［（x）］在［1，2）上单调递增.所以f（2x－x2）的单调递减区间为（0，1）.答案：（0，1）
8.已知定义域为R的偶函数f（x）在［0，＋∞］上是增函数，且f（则不等式f（log4x）＞0的解集是______.解析：因为f（x）是偶函数，所以f（－
1212）＝0，
）＝f（
12）＝0.又f（x）在［0，＋∞］
12上是增函数，所以f（x）在（－∞，0）上是减函数.所以f（log4x）＞0log4x＞
9
或log4x＜－
12.
12解得x＞2或0＜x＜
.
12答案：x＞2或0＜x＜三、解答题9.求函数y＝log13
（x2－5x＋4）的定义域、值域和单调区间.
解：由（x）＝x2－5x＋4＞0，解得x＞4或x＜1，所以x∈（－∞，1）∪（4，＋∞），当x∈（－∞，1）∪（4，＋∞），｛｜＝x2－5x＋4｝＝R，所以函数的值域是R
＋＋
.因为函数y＝log1（x2－5x＋4）是由y＝log313（x）与（x）＝x2－5x＋4复合而成，
52函数y＝log13（x）在其定义域上是单调递减的，函数（x）＝x2－5x＋4在（－∞，
）
上为减函数，在［
52，＋∞］上为增函数.考虑到函数的定义域及复合函数单调性，y＝log13（x2－5x＋4）的增区间是定义域内使y＝log13（x）为减函数、（x）＝x2－5x＋4也
为减函数的区间，即（－∞，1）；y＝log1（x2－5x＋4）的减区间是定义域内使y＝log313（x）为减函数、（x）＝x2－5x＋4为增函数的区间，即（4，＋∞）.10.设函数f（x）＝
23x＋5＋lg3－2x3＋2x，
（1）求函数f（x）的定义域；
（2）判断函数f（x）的单调性，并给出证明；
（3）已知函数f（x）的反函数f1（x），问函数y＝f1（x）的图象与x轴有交点吗?
－－
若有，求出交点坐标；若无交点，说明理由.解：（1）由3x＋5≠0且＜
323－2x3＋2x＞0，解得x≠－
53且－
32＜x＜
32.取交集得－
32＜x
.
2（2）令（x）＝
3－2x3＋2x＝－1＋
3x＋56，随着x增大，函数值减小，所以在定义域内是减函数；
3＋2x随着x增大，函数值减小，所以在定义域内是减函数.
又y＝lgx在定义域内是增函数，根据复合单调性可知，y＝lg（x）＝
23x＋53－2x3＋2x是减函数，所以f
＋lg3－2x3＋2x是减函数.
（3）因为直接求f（x）的反函数非常复杂且不易求出，于是利用函数与其反函数之间定义域与值域的关系求解.
设函数f（x）的反函数f1（x）与工轴的交点为（x0，0）.根据函数与反函数之间定义
－
域与值域的关系可知，f（x）与y轴的交点是（0，x0），将（0，x0）代入f（x），解得x0＝
一.指数函数与对数函数
.同底的指数函数yax与对数函数ylogax互为反函数；
（二）主要方法：
1.解决与对数函数有关的问题，要特别重视定义域；
2.指数函数、对数函数的单调性决定于底数大于1还是小于1，要注意对底数的讨论；3.比较几个数的大小的常用方法有：①以0和1为桥梁；②利用函数的单调性；③作差.（三）例题分析：
2例1.（1）若aba1，则logbxyz（2）若23525.所以函数y＝f1（x）的图象与x轴有交点，交点为（
－
25，0）。
ba，logba，logab从小到大依次为；
z都是正数，，且x，则2x，y，3y，5z从小到大依次为；
（3）设x0，且ab1（a0，b0），则a与b的大小关系是
（A）ba1（B）ab1（C）1ba（D）1ab
2解：（1）由aba1得
baa，故logbbxyz（2）令235t，则t1，xalgtlogba1logab.
lg2，ylgtlg3，zlgtlg5，
∴2x3y2lgtlg23lgtlg3lgt(lg9lg8)lg2lg30，∴2x3y；
同理可得：2x5z0，∴2x5z，∴3y2x5z.（3）取x1，知选（B）.例2.已知函数f(x)ax(a1)，
x1求证：（1）函数f(x)在(1,)上为增函数；（2）方程f(x)0没有负数根.
x2证明：（1）设1x1x2，则f(x1)f(x2)aax1x12x11x2ax2x22x21
ax1x1ax12x11x22x21ax23(x1x2)(x11)(x21)，
∵1x1x2，∴x110，x210，x1x20，∴
3(x1x2)(x11)(x21)0；
∵1x1x2，且a1，∴ax1ax2，∴aax1x20，
∴f(x1)f(x2)0，即f(x1)f(x2)，∴函数f(x)在(1,)上为增函数；（2）假设x0是方程f(x)0的负数根，且x01，则a即ax0x0x02x010，
2x0x013(x01)x013x011，①3x013，∴
3x0112，而由a1知ax0当1x00时，0x011，∴∴①式不成立；
当x01时，x010，∴
3x011，
0，∴
3x0111，而ax00，
∴①式不成立.
综上所述，方程f(x)0没有负数根.
例3.已知函数f(x)loga(ax1)（a0且a1）.求证：（1）函数f(x)的图象在y轴的一侧；
（2）函数f(x)图象上任意两点连线的斜率都大于0.
证明：（1）由a10得：a1，
∴当a1时，x0，即函数f(x)的定义域为(0,)，此时函数f(x)的图象在y轴的右侧；
当0a1时，x0，即函数f(x)的定义域为(,0)，此时函数f(x)的图象在y轴的左侧.
∴函数f(x)的图象在y轴的一侧；
（2）设A(x1,y1)、B(x2,y2)是函数f(x)图象上任意两点，且x1x2，则直线AB的斜率ky1y2x1x2x1x2，y1y2loga(a1)loga(ax1x1x21)logax2aa11，
当a1时，由（1）知0x1x2，∴1a∴0aax1x2ax2，∴0a1ax11，
111，∴y1y20，又x1x20，∴k0；
x1当0a1时，由（1）知x1x20，∴a∴
ax1x2ax21，∴ax11ax210，
1，∴y1y20，又x1x20，∴k0.1∴函数f(x)图象上任意两点连线的斜率都大于0.
a1
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