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CalcGospel 國際數學圖譜
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P3 2023 Jan Q1

A Level / Edexcel / P3

IAL 2023 Jan Paper · Question 1

题目

Problem

The functions ff and gg are defined by

f(x)=9−x2x∈R,x≥0f(x)=9-x^2\qquad x\in\mathbb R,\quad x\ge 0 g(x)=32x+1x∈R,x≥0g(x)=\frac{3}{2x+1}\qquad x\in\mathbb R,\quad x\ge 0

(a) Write down the range of ff

(1)

(b) Find the value of fg(1.5)fg(1.5)

(2)

(c) Find g−1g^{-1}

(3)
题目中文翻译

函数 ff 和 gg 定义为

f(x)=9−x2x∈R,x≥0f(x)=9-x^2\qquad x\in\mathbb R,\quad x\ge 0 g(x)=32x+1x∈R,x≥0g(x)=\frac{3}{2x+1}\qquad x\in\mathbb R,\quad x\ge 0

(a) 写出 ff 的值域。

(b) 求 fg(1.5)fg(1.5) 的值。

(c) 求 g−1g^{-1}。

解答

(a)

解法一

思路

展开

因为 x≥0x\ge0,所以 x2≥0x^2\ge0。因此 9−x29-x^2 的最大值是 99,并且当 xx 继续增大时,函数值可以无限减小。

答题过程

展开

We have

f(x)=9−x2,x≥0.f(x)=9-x^2,\qquad x\ge0.

Since

x2≥0,x^2\ge0,

we have

9−x2≤9.9-x^2\le9.

Also, as xx increases, 9−x29-x^2 can become arbitrarily negative.

Therefore the range of ff is

f(x)≤9.\boxed{f(x)\le9}.

Equivalently,

(−∞,9].\boxed{(-\infty,9]}.

(b)

解法一

思路

展开

fg(1.5)fg(1.5) 表示先把 1.51.5 代入 gg,再把结果代入 ff。

答题过程

展开

First find g(1.5)g(1.5):

g(1.5)= 32(1.5)+1= 34.\begin{align*} g(1.5) =&\,\frac{3}{2(1.5)+1} \\[2mm] =&\,\frac{3}{4}. \end{align*}

Therefore

fg(1.5)=f(34).fg(1.5)=f\big(\frac34\big).

Now

f(34)= 9−(34)2= 9−916= 14416−916= 13516.\begin{align*} f\big(\frac34\big) =&\,9-\big(\frac34\big)^2 \\[2mm] =&\,9-\frac{9}{16} \\[2mm] =&\,\frac{144}{16}-\frac{9}{16} \\[2mm] =&\,\frac{135}{16}. \end{align*}

Hence

fg(1.5)=13516.\boxed{fg(1.5)=\frac{135}{16}}.

(c)

解法一

思路

展开

令 y=g(x)y=g(x),然后把 xx 表示成 yy 的函数。最后交换变量名,得到 g−1(x)g^{-1}(x)。还要写出反函数的定义域,也就是原函数 gg 的值域。

答题过程

展开

Let

y=32x+1.y=\frac{3}{2x+1}.

Multiply both sides by 2x+12x+1:

y(2x+1)=3.y(2x+1)=3.

So

2xy+y=3.2xy+y=3.

Hence

2xy=3−y.2xy=3-y.

Therefore

x=3−y2y.x=\frac{3-y}{2y}.

Now swap xx and yy:

g−1(x)=3−x2x.g^{-1}(x)=\frac{3-x}{2x}.

Since g(x)=32x+1g(x)=\frac{3}{2x+1} with x≥0x\ge0, its maximum value is 33 when x=0x=0, and it approaches 00 but never equals 00.

So the domain of g−1g^{-1} is

0<x≤3.0<x\le3.

Thus

g−1(x)=3−x2x,0<x≤3.\boxed{g^{-1}(x)=\frac{3-x}{2x},\qquad 0<x\le3}.