求有理函数定义域
含解答示例

如何求解定义域有理函数?本文提供详细步骤解析和图形化说明的典型示例。


零除现象与有理函数定义域

首先需要理解:仅当分母不为零时,\( \dfrac{1}{x} \) 才能取得实数值。即需满足 \( x \ne 0 \)。

通过观察函数 \( y = \dfrac{1}{x} \) 的图像(如下所示),可直观验证此限制条件。该图像在 \( x = 0 \) 处"不存在",此时函数无定义。

\( \dfrac{1}{x} \) 的定义域用区间记号表示为:

\[ (-\infty , 0) \cup (0 , \infty) \]

有理函数 y = 1/x 图像,显示 x=0 处存在垂直渐近线

典型例题解析

例题 1

求函数 \[ f(x) = \dfrac{1}{x - 2} \] 的定义域。

该函数在分母不为零时取得实数值,故其定义域需满足:

\[ x - 2 \ne 0 \quad \Rightarrow \quad x \ne 2 \]

用区间记号表示为:

\[ (-\infty , 2) \cup (2 , \infty) \]

函数 \( f(x) = \dfrac{1}{x - 2} \) 的图像如下所示。在 \( x = 2 \) 处函数无定义,图像上清晰呈现为垂直渐近线。

有理函数 y = 1/(x-2) 图像

例题 2

求函数 \[ f(x) = \dfrac{x + 3}{(x - 1)(x + 2)} \] 的定义域。

该函数取得实数值的条件为:

\[ (x - 1)(x + 2) \ne 0 \]

此不等式成立当且仅当 \( x \ne 1 \) 且 \( x \ne -2 \)。

用区间记号表示为:

\[ (-\infty , -2) \cup (-2 , 1) \cup (1 , \infty) \]

函数 \( f(x) = \dfrac{x + 3}{(x - 1)(x + 2)} \) 的图像如下,可见在 \( x = -2 \) 和 \( x = 1 \) 处函数无定义,对应位置存在垂直渐近线。

有理函数 y = (x+3)/((x-1)(x+2)) 图像

例题 3

求函数 \[ f(x) = \dfrac{1}{ {x^2 - 4}} \] 的定义域。

函数取得实数值的条件为分母不为零:

\[ x^2 - 4 \ne 0 \]

因式分解并改写不等式:

\[ (x - 2)(x + 2) \ne 0 \]

该表达式不为零的条件为:

\[ x \ne -2 \quad \text{且} \quad x \ne 2 \]

用区间记号表示为:

\[ (-\infty , -2) \cup (-2 , 2) \cup (2 , \infty) \]

函数 \( f(x) = \frac{1}{x^2 - 4} \) 的图像如下,可见在 \( x = -2 \) 和 \( x = 2 \) 处函数无定义:

有理函数 f(x) = 1/(x^2-4) 图像

例题 4

求函数 \[ f(x) = \dfrac{x + 1}{x^2 + x - 2} \] 的定义域。

函数取得实数值的条件为:

\[ x^2 + x - 2 \ne 0 \]

因式分解并改写不等式:

\[ (x - 1)(x + 2) \ne 0 \]

该表达式不为零的条件为 \( x \ne 1 \) 且 \( x \ne -2 \)。

用区间记号表示为:

\[ (-\infty, -2) \cup (-2, 1) \cup (1, \infty) \]

函数 \( f \) 的图像如下所示,可见在 \( x = -2 \) 和 \( x = 1 \) 处函数无定义。

有理函数 y = (x+1)/(x^2+x-2) 图像

例题 5

求函数 \( f(x) = \dfrac{x^2 - 1}{x^2 + x + 5} \) 的定义域。

函数取得实数值的条件为:

\[ x^2 + x + 5 \ne 0 \]

表达式 \( x^2 + x + 5 \) 在实数范围内不可因式分解。通过判别式 \( \Delta \) 求解二次方程:

\[ x^2 + x + 5 = 0 \] \[ \Delta = b^2 - 4ac = (1)^2 - 4(1)(5) = -19 \]

判别式为负值,说明不存在使 \( x^2 + x + 5 \) 等于零的实数 \( x \)。因此函数定义域为全体实数。

用区间记号表示为:

\[ (-\infty, \infty) \]

函数 \( f(x) = \dfrac{x^2 - 1}{x^2 + x + 5} \) 的图像如下,可见其对所有实数 \( x \) 均有定义。

有理函数 y = (x^2-1)/(x^2+x+5) 图像

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