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函数 y=9−x2y=\sqrt{9-x^2} 的实数域是什么,为什么它被限制在 [−3,3][-3,3]?

函数 y=9−x2y=\sqrt{9-x^2} 的实数域是闭区间 [−3,3][-3, 3]。这种限制的存在是因为,在实数范围内,平方根内部的表达式(被开方数)必须非负,主平方根才是实数值。令被开方数 9−x2≥09 - x^2 \ge 0 得到 x2≤9x^2 \le 9,解得 −3≤x≤3-3 \le x \le 3。如果 ∣x∣>3|x| > 3,量 9−x29 - x^2 变为负数,主平方根在实数设定下没有定义。

适用条件

  • 平方根的实数解释。
  • 使用主平方根约定。
  • 被开方数是 9−x29 - x^2。

理解与推导

  1. 识别函数的被开方数,即 9−x29 - x^2。
  2. 应用实数平方根的条件:被开方数必须大于或等于零(9−x2≥09 - x^2 \ge 0)。
  3. 解不等式 9−x2≥09 - x^2 \ge 0 得到 x2≤9x^2 \le 9。
  4. 对两边开平方,考虑正负边界,找到 −3≤x≤3-3 \le x \le 3。
  5. 得出结论:该函数仅对区间 [−3,3][-3, 3] 内的 xx 有定义。

例子

视频解释说,如果 ∣x∣>3|x|>3,那么 9−x2<09-x^2<0,所以主平方根不是实数值。因此,绘制的半圆在 x 轴上恰好从 −3-3 延伸到 33,在这些边界处停止。

容易误解的地方

  • 假设 9−x2\sqrt{9-x^2} 可以对所有实数 xx 求值。在实数范围内,被开方数必须非负,所以该函数仅存在于 −3≤x≤3-3 \le x \le 3。
  • 忘记定义域的限制正是导致图像在 x=−3x = -3 和 x=3x = 3 处停止的原因,这与定积分的积分限相匹配。

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