第一章 预备知识#

课后习题解答#

§1.1 函数的概念与性质#

这节题目大部分比较简单, 容易错的主要是以下几题:

  1. 判断函数奇偶性:

(3). \(y = \ln(\sqrt{1+x^2}-x)\)

计算 \(f(-x) = \ln(\sqrt{1+(-x)^2}-(-x)) = \ln(\sqrt{1+x^2}+x) = \ln\frac{1}{\sqrt{1+x^2}-x} = -\ln(\sqrt{1+x^2}-x) = -f(x)\), 故为奇函数.

§1.2 反函数与复合函数#

这节题目大部分比较简单, 容易错的主要是以下几题:

  1. \(f(x-2) = e^{x^2}\), 求 \(f(x)\).

\(f(x-2) = e^{x^2} = e^{((x-2)+2)^2} = e^{(x-2)^2 + 4(x-2) + 4}\), 知 \(f(x) = e^{x^2 + 4x + 4}\).

  1. \(f(x) = \begin{cases} 2x, & 0 \leqslant x \leqslant 1 \\ x^2, & 1 < x \leqslant 2, \end{cases}\) \(g(x) = \ln x\), 求 \(f[g(x)]\).

引入中间变量 \(u\), 将题目重写为 \(f(u) = \begin{cases} 2u, & 0 \leqslant u \leqslant 1 \\ u^2, & 1 < u \leqslant 2, \end{cases}\), \(u = g(x) = \ln x\), 那么

\[\begin{split}f[g(x)] = \begin{cases} 2\ln x, & 1 \leqslant x \leqslant e \\ (\ln x)^2, & e < u \leqslant e^2. \end{cases}\end{split}\]

这里关键是定义域要计算清楚.

§1.3 基本初等函数、初等函数#

这节题目大部分比较简单, 容易错的主要是以下几题:

  1. \(f\left( x - \dfrac{1}{x} \right) = x^2 + \dfrac{1}{x^2}\), 求 \(f(x)\).

将原式变形:

\[f\left( x - \dfrac{1}{x} \right) = x^2 + \dfrac{1}{x^2} = x^2 + \dfrac{1}{x^2} - 2 + 2 = \left( x - \dfrac{1}{x} \right)^2 + 2,\]

所以 \(f(x) = x^2 + 2\).

§1.4 函数的极坐标方程与参数方程#

补充内容#

  1. 三角函数

    课程中涉及的三角函数图示如下:

    Figure made with TikZ

    三角函数图示

    其中主要需要掌握的是带框的 6 个三角函数:

    • 正弦函数 \(\sin\)

    • 余弦函数 \(\cos\)

    • 正切函数 \(\tan\)

    • 余切函数 \(\cot\)

    • 正割函数 \(\sec\)

    • 余割函数 \(\csc\)

    其他函数如 \(\mathrm{versin}, \mathrm{exsec}\) 等大部分已经很少使用, 本课程不做要求. 这些被称作 Obsolete Trigonometric Functions, 大多出现在中世纪阿拉伯数学和 16–18 世纪欧洲数学中, 后来因为不如 \(\sin,\cos,\tan\) 等直观,逐渐被淘汰. 这些函数列举如下:

    • 正矢函数 \(\mathrm{versin} \theta = 1 - \cos \theta\)

    • 余矢函数 \(\mathrm{cvs} \theta = 1 - \sin \theta\)

    • 正余矢函数 \(\mathrm{vercos} \theta = 1 + \cos \theta\)

    • 余余矢函数 \(\mathrm{covercos} \theta = 1 + \sin \theta\)

    • 外割函数 \(\mathrm{exsec} \theta = \sec \theta - 1\)

    • 外余割函数 \(\mathrm{excsc} \theta = \csc \theta - 1\)

    • 弦函数 \(\mathrm{crd} \theta = 2 \sin \dfrac{\theta}{2}\)