平方根函数的定义域

分步指南、图象解释与已解答示例

平方根函数 $f(x) = \sqrt{g(x)}$ 的定义域是指使表达式 $g(x)$ 为非负数($g(x) \ge 0$)的所有实数 $x$ 的集合。这确保了输出值保持为实数。

核心概念

函数 $y = \sqrt{x}$ 仅在 $x \ge 0$ 时存在。如下图所示,当 $x$ 为负数时,该函数没有实数值。

标准平方根图象

已解答示例

示例 1:一次式被开方数

求函数的定义域: \[ f(x) = \sqrt{x - 2} \]

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如果根号下的量满足以下条件,则函数取实数值:

\[ x - 2 \ge 0 \]

解此不等式得:

\[ x \ge 2 \]

图象检查:图象仅在 $x$ 大于或等于 2 时“存在”。

示例 1 图象

示例 2:绝对值被开方数

求函数的定义域: \[ f(x) = \sqrt{|x - 1|} \]

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取得实数值的条件是:

\[ |x - 1| \ge 0 \]

因为对于所有实数,绝对值表达式总是大于或等于零,所以该条件对任何 $x$ 都成立。

定义域:所有实数 $\mathbb{R}$,或 $(-\infty, \infty)$。

示例 2 图象

示例 3:分母中的根号

求函数的定义域: \[ f(x) = \dfrac{1}{\sqrt{x + 3}} \]

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由于不能除以零,被开方数必须严格大于零:

\[ x + 3 > 0 \]

求解得:

\[ x > -3 \]

图象检查:图象从 $x = -3$ 之后开始并向右延伸。

示例 3 图象

示例 4:两个根式的比值

求函数的定义域: \[ f(x) = \dfrac{\sqrt{x + 4}}{\sqrt{x - 2}} \]

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必须同时满足两个条件:

  1. 分子:$x + 4 \ge 0 \Rightarrow x \ge -4$
  2. 分母:$x - 2 > 0 \Rightarrow x > 2$

定义域是这两个集合的交集

\[ x > 2 \] 示例 4 图象

示例 5:有理表达式的根号

求函数的定义域: \[ f(x) = \sqrt{\dfrac{x + 4}{x - 2}} \]

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条件: \[ \dfrac{x + 4}{x - 2} \ge 0 \]

临界点为 $x = -4$ 和 $x = 2$。测试区间:

  • $(-\infty, -4]$:表达式为正。
  • $(-4, 2)$:表达式为负。
  • $(2, \infty)$:表达式为正。

定义域:$(-\infty, -4] \cup (2, \infty)$。(注意:由于分母原因,排除了 $x=2$)。

示例 5 图象

示例 6:平方和为负数

求函数的定义域: \[ f(x) = \sqrt{-x^2 - 4} \]

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条件: \[ -x^2 - 4 \ge 0 \Rightarrow x^2 + 4 \le 0 \]

对于任何实数 $x$,$-x^2 - 4$ 总是小于 0,因此它永远不可能大于或等于 0。

定义域:空集(无实数解)。

示例 7:区间的交集

求函数的定义域: \[ f(x) = \dfrac{\sqrt{6 - x}}{\sqrt{x - 2}} \]

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条件:

  • 分子:$6 - x \ge 0 \Rightarrow x \le 6$
  • 分母:$x - 2 > 0 \Rightarrow x > 2$

交集:$2 < x \le 6$。用区间表示法:$(2, 6]$

示例 7 图象

示例 8:二次差(正 $x^2$)

求函数的定义域: \[ f(x) = \sqrt{x^2 - 4} \]

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条件: \[ x^2 - 4 \ge 0 \Rightarrow (x - 2)(x + 2) \ge 0 \]

当 $x$ 处于根 $-2$ 和 $2$ 的外部时,此不等式成立。

定义域:$(-\infty, -2] \cup [2, \infty)$。

示例 8 图象

示例 9:二次差(负 $x^2$)

求函数的定义域: \[ f(x) = \sqrt{4 - x^2} \]

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条件: \[ 4 - x^2 \ge 0 \Rightarrow (2 - x)(2 + x) \ge 0 \]

当 $x$ 位于根 $-2$ 和 $2$ 之间时,此不等式成立。

定义域:$[-2, 2]$。

示例 9 图象

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