本题导读

本题考查奇函数的反函数性质,以及原函数与反函数图象关于直线 y = x 对称。

📌【题干】

Question

(2011年四川卷(理)) 已知 是 上的奇函数,且当 时,,则 的反函数的图象大致是 ()

🔍【思路分析】

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  1. 分析原函数当 时的值域与极限端点:
  • 当 时,,所以 ;
  • 当 时,;当 时,。
  1. 确定反函数在相应区间的定义域与值域:
  • 原函数的值域即为反函数的定义域,因此反函数在正半轴的定义域为 ;
  • 在图象上表现为反函数的横坐标 ,纵坐标 ;
  • 当 时,对应原函数 ,故反函数图象趋向点 ;
  • 当 时,反函数值 。
  1. 结合对称性排除选项:
  • 奇函数的反函数仍为奇函数,其图象关于原点对称;
  • 观察选项,只有 A 选项满足第一象限部分定义域为 、且图象趋于点 和渐近线 。

✅【答案】

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A

✍【详细解析】

Abstract

当 时,原函数为: 因为底数 ,所以 在 上严格单调递减。

  • 当 时,;
  • 当 时,。 所以,当 时,原函数 的值域为 ,且严格单调递减。

因为原函数的值域对应反函数的定义域,且反函数的单调性与原函数相同, 所以其反函数在正区间的定义域为 ,且在 上严格单调递减:

  • 当自变量 时,反函数值趋近于 0,即反函数图象经过开端点 ;
  • 当自变量 时,反函数值趋近于 。 据此特征排除 B、C、D 选项(B、C 的定义域延伸至整个 且过 ,D 选项递增且走向相反)。

又因为 是 上的奇函数,根据反函数性质,奇函数的反函数在其定义域内也为奇函数,其图象关于坐标原点中心对称。 第三象限图象由第一象限关于原点对称得到,开端点对应 ,渐近线为 。 综合上述特征,只有 A 选项的图象符合。 故选 A

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  • 核心考点:互为反函数的两函数定义域与值域互换、图象关于 对称、奇函数的反函数仍为奇函数。
  • 核心方法:
  • 特征点法:原函数图象以 为空心端点(向右下方延伸),则反函数图象必以 为空心端点(向左上方延伸);
  • 渐近线分析法:原函数有水平渐近线 ,反函数必有垂直渐近线 。
  • 避坑指南:容易混淆原函数与反函数的坐标轴对应关系,误把原函数定义域当作反函数定义域,从而错选 B 或 C。

📖【试题探源与推广】

Tip

  • 试题探源:人教版高中数学必修一《函数的反函数与图象变换》经典识图小题。
  • 结论推广:若函数 满足奇偶性或单调性,其反函数 保持原函数的奇偶性及单调性完全不变;且若原函数存在渐近线 ,则反函数必存在对偶渐近线 。

🔗【关联脉络】

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