题:若函数 \(f\) 和 \(g\) 满足 \(f(x) = e^x + 4\),\(f(g(x)) = x^2\),求函数 \(g(x)\) 的定义域。
解:
由题设知:\(f(g(x)) = e^{g(x)} + 4 = x^2\),经简单变换得到:\(e^{g(x)} = x^2 -4\)。
利用指数脱底方法:\(ln(e^{g(x)}) = ln(x^2 -4)\),左式完成脱底,并得到函数:\(g(x) = ln(x^2-4)\)
草稿思考:
\(e^a = b\),即\(ln(b) = a\)
因为\(e^{任意数} > 0\),所以\(b>0\)时\(ln(b)\)才有意义、可计算。
所以:\(g(x) = ln(x^2 -4)\) 中的 \(x^2-4 \)需要大于0。
所以:\(x^2-4 > 0\)
进而得到 \(x>2\) 或 \(x<-2\)
整理思路,回到解答:
函数 \(g(x)\) 的定义域是 \(x \in (- \infty, -2) \cup (2, \infty)\)
困惑:
这道题虽然做对了,还是脑袋里面还是挺混乱的。有一种“赶鸭子上架,完全不知道缘由的得出了答案”,而且我只知道自己“没有理解透彻”、却表达不出来“为什么理解的不够透彻,不理解在哪里”,这种连表达自己的困惑在哪里都表达不出来的朦胧感,真是令人感到挫败。
我在慢慢的重新梳理一下自己的思路,看能否把自己的困惑表达出来:
首先,题设中给出来的所有信息可以看到,函数\(f\)是显然明确的,如果单纯的看这个函数,它的定义域就是数轴上任意的数都可以。
但是题目中并没有直接给出\(g\)函数的表达式,所以要先求出它的表达式。通过已知条件,可以顺水推舟的得到它:\(g(x) = ln(x^2-4)\)。
此时就可以只看\(g\)函数了,题目问的就是它的定义域,我要看的也是它的定义域。我的困惑时:怎么就认为它的定义域不能是1、0这些点了呢?
通过重新梳理已经想明白了,我存在着两个问题:
1、偶尔会纠结于复数的情况;2、我对题目中提到的“定义域”理解错误,题目中说的“定义域”实际上应该特指“有效定义域”。以下是我与ChatGTP的对话:
所以数学上在对待函数的定义域时,实际上都是特指“有效定义域”,或者换一种说法就是:能够形成函数图像的数域。回归到这道题目上,它问的实际上是“全部有效定义域”。