设y=f(x)定义域为A,u=g(x)的定义域为B,则复合函数y=f[g(x)]在定义域{x|x∈B且g(x)∈A}上的单调性:
(1)当y=f(u)与u=g(x)的单调性相同时,y=f[g(x)]为增函数;
(2)当y=f(u)与u=g(x)的单调性相反时,y=f[g(x)]为减函数.
下面就y=f(u)、u=g(x)均为增函数来证明.
设x1、x2∈{x|x∈B且g(x)∈A},且x1<x2.
∵ u=g(x)是增函数,∴ g(x1)<g(x2),即u1<u2.
又∵ y=f(u)是增函数,∴ f(u1)<f(u2),即f[g(x1)]<f[g(x2)].
∴ y=f[g(x)]为增函数,其余情况大家可类似作出证明.
例1、已知f(x)是(0,+∞)上的减函数,则f(4-x2)的单调递减区间是( )
A、(0,+∞) B、(-∞,0)
C、(0,2) D、(-2,0)
解:函数f(4-x2)的定义域为(-2,2),在(-2,0)上g(x)=4-x2为增函数.
∴ f(4-x2)的递减区间为(-2,0),选D.
答案:D
例2、已知y=在(0,+∞)上是增函数,如果(a>0)在[0,+∞)上是减函数,求实数a的取值范围.
解:
∵ y=在[0,+∞)上是增函数,且x2+1在[0,+∞)上是增函数,
∴ 在[0,+∞)上是增函数,
∴ +x在[0,+∞)上是增函数,
∴ 在[0,+∞)上是减函数.
若a≥1,则(1-a)x在[0,+∞)上是减函数或常数函数.
∴ 当a≥1时,f(x)在[0,+∞)上是减函数.
而当0<a<1,∵ f(0)=1,f(1)=-a,f(0)与f(1)大小关系不定.
∴ f(x)在[0,+∞)没有单调性.
综上,当a≥1时,f(x)在[0,+∞)上是减函数.
例3、设的图象与的图象关于y=x对称,求g(3)的值.
解析:由将x、y互换,
得y=f(x)-1应是y=f-1(x+1)的反函数,即g(x)=f(x)-1.
∴ .
评述:灵活运用反函数定义,显得轻盈活泼.