高一数学必修一易错题集锦答案
1. 已知集合M={y |y =x 2+1,x∈R },N={y|y =x +1,x∈R },则M∩N=( )
解:M={y |y =x 2+1,x∈R }={y |y ≥1}, N={y|y=x +1,x∈R }={y|y∈R }.
∴M∩N={y |y ≥1}∩{y|(y∈R)}={y |y ≥1},
注:集合是由元素构成的,认识集合要从认识元素开始,要注意区分{x |y =x 2+1}、{y |y =x 2+1,x ∈R }、{(x ,y )|y =x 2+1,x ∈R },这三个集合是不同的.
2 .已知A={x |x 2-3x +2=0},B={x |ax -2=0}且A∪B=A,求实数a 组成的集合C . 解:∵A∪B=A ∴B A 又A={x |x 2-3x +2=0}={1,2}∴B=或{}{}21或∴C={0,1,2}
3 。已知m ∈A,n ∈B, 且集合A={}Z a a x x ∈=,2|,B={}Z a a x x ∈+=,12|,又C={}Z a a x x ∈+=,14|,则有:m +n ∈ (填A,B,C 中的一个)
解:∵m ∈A, ∴设m =2a 1,a 1∈Z , 又∵n B ∈,∴n =2a 2+1,a 2∈ Z ,
∴m +n =2(a 1+a 2)+1,而a 1+a 2∈ Z , ∴m +n ∈B 。
4 已知集合A={x|x 2-3x -10≤0},集合B={x|p +1≤x≤2p-1}.若B A ,求实数p 的取值范围.
解:①当B≠时,即p +1≤2p-1p≥2.由B A 得:-2≤p+1且2p -1≤5. 由-3≤p≤3.∴ 2≤p≤3
②当B=时,即p +1>2p -1p <2.
由①、②得:p≤3.
点评:从以上解答应看到:解决有关A∩B=、A∪B=,A B 等集合问题易忽视空集的情况而出现漏解,这需要在解题过程中要全方位、多角度审视问题.
5 已知集合A={a,a +b,a +2b},B={a,ac,ac 2}.若A=B ,求c 的值.
分析:要解决c 的求值问题,关键是要有方程的数学思想,此题应根据相等的两个集合元素完全相同及集合中元素的确定性、互异性,无序性建立关系式.
解:分两种情况进行讨论.
(1)若a +b=ac 且a +2b=ac 2,消去b 得:a +ac 2-2ac=0,
a=0时,集合B 中的三元素均为零,和元素的互异性相矛盾,故a≠0.
∴c 2-2c +1=0,即c=1,但c=1时,B 中的三元素又相同,此时无解.
(2)若a +b=ac 2且a +2b=ac ,消去b 得:2ac 2-ac -a=0,
∵a≠0,∴2c 2-c -1=0,
即(c -1)(2c +1)=0,又c≠1,故c=-21
.
点评:解决集合相等的问题易产生与互异性相矛盾的增解,这需要解题后进行检验. 6 设A 是实数集,满足若a∈A,则a -11
∈A ,1≠a 且1∉A.
⑴若2∈A,则A 中至少还有几个元素?求出这几个元素⑵A 能否为单元素集合?请说明理由.
⑶若a∈A,证明:1-a 1
∈A.⑷求证:集合A 中至少含有三个不同的元素.
解:⑴2∈A ⇒ -1∈A ⇒ 21
∈A ⇒ 2∈A
∴ A 中至少还有两个元素:-1和21
⑵如果A 为单元素集合,则a =a -11
即12+-a a =0
该方程无实数解,故在实数范围内,A 不可能是单元素集
⑶a∈A ⇒ a -11∈A ⇒ a
--1111
∈A ⇒111---a a
∈A ,即1-a 1
∈A
⑷由⑶知a∈A 时,a -11
∈A, 1-a 1
∈A .现在证明a,1-a 1, a -11
三数互不相等.
①若a=a -11
,即a2-a+1=0 ,方程无解,∴a ≠a -11
②若a=1-a 1,即a 2-a+1=0,方程无解∴a ≠1-a 1
③若1-a 1 =a -11
,即a2-a+1=0,方程无解∴1-a 1≠a -11
.
综上所述,集合A 中至少有三个不同的元素.
点评:⑷的证明中要说明三个数互不相等,否则证明欠严谨.
7 设M ={a ,b ,c },N ={-2,0,2},求(1)从M 到N 的映射种数;
(2)从M 到N 的映射满足 f (a)>f (b)≥f(c),试确定这样的映射f 的种数. 解:(1)由于M ={a ,b ,c },N ={-2,0,2},结合映射的概念,有
一共有27个映射
(2)符合条件的映射共有4个0
222
,2,2,0,0,2220
a a a a
b b b b
c c c c →→→→⎧⎧⎧⎧⎪⎪⎪⎪→-→-→→⎨⎨⎨⎨⎪⎪⎪⎪→-→-→-→⎩⎩⎩⎩
8.已知函数()f x 的定义域为[0,1],求函数(1)f x +的定义域
解:由于函数()f x 的定义域为[0,1],即01x ≤≤∴(1)f x +满足011x ∴≤+≤ 10x -≤≤,∴(1)f x +的定义域是[-1,0]
9根据条件求下列各函数的解析式:
(1)已知()f x 是二次函数,若(0)0,(1)()1f f x f x x =+=++,求()f x .
(2)已知1)f x x x =+,求()f x
(3)若()f x 满足1
()2(),f x f ax x +=求()f x
解:(1)本题知道函数的类型,可采用待定系数法求解
设()f x =2(0)ax bx c a ++≠由于(0)0f =得2()f x ax bx =+,
又由(1)()1f x f x x +=++,∴22(1)(1)1a x b x ax bx x +++=+++
即 22(2)(1)1ax a b x a b ax b x ++++=+++
21
1021a b b a a b a b +=+⎧⎪∴≠∴==⎨⎪+=⎩ 因此:()f x =21
1
22x x +
(2)本题属于复合函数解析式问题,可采用换元法求解
设22()(1)2(1)1(1)f u u u u u ∴=-+-=-≥∴()f x =21x - (1x ≥)
(3)由于()f x 为抽象函数,可以用消参法求解
用1
x 代x 可得:1
1
()2(),f f x a x x +=与 1
()2()f x f ax x +=
联列可消去1
()f x 得:()f x =233a ax
x -.
点评:求函数解析式(1)若已知函数()f x 的类型,常采用待定系数法;(2)若已知[()]f g x 表达式,常采用换元法或采用凑合法;(3)若为抽象函数,常采用代换后消参法. 10 已知x y x 62322=+,试求22y x +的最大值.
分析:要求22y x +的最大值,由已知条件很快将22y x +变为一元二次函数,29)3(21)(2+--=x x f 然后求极值点的x 值,联系到02
≥y ,这一条件,既快又准地求出最大值.
解 由 x y x 62322=+得.
20,0323
,0.
323
2222≤≤∴≥+-∴≥+-=x x x y x
x y 又,29
)3(21
32322222+--=+-=+x x x x y x
∴当2=x 时,22y x +有最大值,最大值为.429
)32(21
2=+--
点评:上述解法观察到了隐蔽条件,体现了思维的深刻性.大部分学生的作法如下:
由 x y x 62322=+得 ,323
22x x y +-=
1(0),1(1)
u x x x u u =+≥=-≥
,29)3(2132322222+--=+-
=+∴x x x x y x ∴当3=x 时,22y x +取最大值,最大值为2
9 这种解法由于忽略了02≥y 这一条件,致使计算结果出现错误.因此,要注意审题,不仅能
从表面形式上发现特点,而且还能从已知条件中发现其隐蔽条件,既要注意主要的已知条件,又要注意次要条件,甚至有些问题的观察要从相应的图像着手,这样才能正确地解题.. 11设()f x 是R 上的函数,且满足(0)1,f =并且对任意的实数,x y 都有
()()(21)f x y f x y x y -=--+,求()f x 的表达式.
解法一:由(0)1,f =()()(21)f x y f x y x y -=--+,设x y =,
得(0)()(21)f f x x x x =--+,所以()f x =21x x ++
解法二:令0x =,得(0)(0)(1)f y f y y -=--+即()1(1)f y y y -=--+
又将y -用x 代换到上式中得()f x =21x x ++
点评:所给函数中含有两个变量时,可对这两个变量交替用特殊值代入,或使这两个变量相等代入,再用已知条件,可求出未知的函数.具体取什么特殊值,根据题目特征而定. 12判断函数1()(1)1x
f x x x -=++.
解:1()(1)1x f x x x -=++有意义时必须满足10111x
x x -≥⇒-<≤+
即函数的定义域是{x |11x -<≤},由于定义域不关于原点对称,所以该函数既不是奇函数也不是偶函数
13 判断22()log (1)f x x x =++的奇偶性.
正解:方法一:∵)1(log )1)((log )(222
2++-=+-+-=-x x x x x f =11
log 22++x x =)1(log
22++-x x =-)(x f ∴)(x f 是奇函数
方法二:∵)1(log )1(log )()(2222++-+++=-+x x x x x f x f =01log )1()1[(log 2222==++-⋅++x x x x
)()(x f x f -=- ∴)(x f 是奇函数
14函数y=245x x --的单调增区间是_________. 解:y=245x x --的定义域是[5,1]-,又2
()54g x x x =--在区间[5,2]--上增函数,在区间[2,1]-是减函数,所以y=245x x --的增区间是[5,2]--
15已知奇函数f (x )是定义在(-3,3)上的减函数,且满足不等式f (x -3)+f (x 2-3)<0,求x 的取值范围.
解:由⎩⎨⎧<<-<<⎩⎨⎧<-<-<-<-66
603333332x x x x 得,故0 <6, 又∵f (x )是奇函数,∴f (x -3)<-f (x 2-3)=f (3-x 2),又f (x )在(-3,3)上是减函数, ∴x -3>3-x 2,即x 2+x -6>0,解得x >2或x <-3,综上得2 分析:显然直接用已知函数的解析式列表描点有些困难,除去对其函数性质分析外,我们还应想到对已知解析式进行等价变形.在变换函数解析式中运用了转化变换和分类讨论的思想. 解:(1)当x ≥2时,即x-2≥0时, 当x <2时,即x-2<0时, 所以⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧ <+--≥--=) 2(49 )21() 2(49 )21 (22x x x x y 这是分段函数,每段函数图像可根据二次函数图像作出(见图) (2)当x ≥1时,lgx ≥0,y =10lgx=x ; 当0<x <1时,lgx <0, 所以 这是分段函数,每段函数可根据正比例函数或反比例函数作出.(见图) 点评:作不熟悉的函数图像,可以变形成基本函数再作图,但要注意变形过程是否等价,要特别注意x ,y 的变化范围.因此必须熟记基本函数的图像.例如:一次函数、反比例函数、二次函数、指数函数、对数函数,及三角函数、反三角函数的图像. 17若f(x)= 21 ++x ax 在区间(-2,+∞)上是增函数,求a 的取值范围 解:设1212121211 2,()()22 ax ax x x f x f x x x ++-<<-=-++ 12211212121221121122121212(1)(2)(1)(2) (2)(2) (22)(22) (2)(2) 22(21)() (2)(2)(2)(2) ax x ax x x x ax x ax x ax x ax x x x ax x ax x a x x x x x x ++-++=+++++-+++=++--+--==++++ 由f (x )=21 ++x ax 在区间(-2,+∞)上是增函数得 12()()0f x f x -<210a ∴-> ∴a >21 点评:有关于单调性的问题,当我们感觉陌生,不熟悉或走投无路时,回到单调性的定义上去,往往给我们带来“柳暗花明又一村”的感觉. 18已知函数f (x )在(-1,1)上有定义,f (21 )=-1,当且仅当0 y ∈(-1,1)都有f (x )+f (y )=f (xy y x ++1),试证明: (1)f (x )为奇函数;(2)f (x )在(-1,1)上单调递减 解:证明:(1)由f (x )+f (y )=f (xy y x ++1),令x =y =0,得f (0)=0,令y =-x ,得f (x )+f (- x )=f (21x x x --)=f (0)=0.∴f (x )=-f (-x ).∴f (x )为奇函数. (2)先证f (x )在(0,1)上单调递减. 令0 11 21x x x x --) ∵0 21x x x x -->0, 又(x 2-x 1)-(1-x 2x 1)=(x 2-1)(x 1+1)<0 ∴x 2-x 1<1-x 2x 1, ∴0<121 21x x x x --<1,由题意知f (2 1121x x x x --)<0, 即f (x 2) ∴f (x )在(0,1)上为减函数,又f (x )为奇函数且f (0)=0. ∴f (x )在(-1,1)上为减函数. 点评:本题知识依托:奇偶性及单调性定义及判定、赋值法及转化思想.对函数的奇偶性、单调性的判定以及运算能力和逻辑推理能力要求较高. 如果“赋值”不够准确,运算技能不过关,结果很难获得. 对于(1),获得f (0)的值进而取x =-y 是解题关键;对于(2),判定2 11 21x x x x --的范围是解题的焦点. 19已知18log 9,185,b a ==求36log 45 解:∵185,b =∴18log 5b = ∴1818183621818181818log 45log 5log 9 log 451818log 36log 4log 92log ()2log ()99b a b a b a a a a ++++=== ==+- ++ 20知)2(log ax y a -=在[0,1]上是x 的减函数,则a 的取值范围是 解:∵)2(log ax y a -=是由u y a log =,ax u -=2复合而成,又a >0 ∴ax u -=2在[0,1]上是x 的减函数,由复合函数关系知 u y a log =应为增函数,∴a >1 又由于x 在[0,1]上时 )2(log ax y a -=有意义,ax u -=2又是减函数,∴x =1时,ax u -=2取最小值是a u -=2min >0即可, ∴a <2 综上可知所求的取值范围是1<a <2 21已知函数()log (3)a f x ax =-. (1)当[0,2]x ∈时()f x 恒有意义,求实数a 的取值范围. (2)是否存在这样的实数a 使得函数()f x 在区间[1,2]上为减函数,并且最大值为1,如 果存在,试求出a 的值;如果不存在,请说明理由. 分析:函数()f x 为复合函数,且含参数,要结合对数函数的性质具体分析找到正确的解题思路,是否存在性问题,分析时一般先假设存在后再证明. 解:(1)由假设,ax -3>0,对一切[0,2]x ∈恒成立,0,1a a >≠ 显然,函数g(x)= ax -3在[0,2]上为减函数,从而g(2)=32a ->0得到a <3 2 ∴a 的取值范围是(0,1)∪(1,3 2) (2)假设存在这样的实数a ,由题设知(1)1f =,即(1)log (3)a f a =-=1 ∴a =3 2此时3 ()log (3)2a f x x =- 当2x =时,()f x 没有意义,故这样的实数不存在. 点评:本题为探索性问题,应用函数、方程、不等式之间的相互转化,存在性问题一般的处理方法是先假设存在,结合已知条件进行推理和等价转化,若推出矛盾,说明假设不成立.即不存在,反之没有矛盾,则问题解决. 22已知函数f (x )=1421lg 2+-⋅++a a a x x , 其中a 为常数,若当x ∈(-∞, 1]时, f (x )有意义, 求实数a 的取值范围. 分析:参数深含在一个复杂的复合函数的表达式中,欲直接建立关于a 的不等式(组)非常困难,故应转换思维角度,设法从原式中把a 分离出来,重新认识a 与其它变元(x )的依存关系,利用新的函数关系,常可使原问题“柳暗花明”. 解:14212+-⋅++a a a x x >0, 且a 2-a +1=(a -21)2+43 >0, ∴ 1+2x +4x ·a >0, a >)2141 (x x +-, 当x ∈(-∞, 1]时, y =x 41与y =x 21 都是减函数, ∴ y =)2141(x x +-在(-∞, 1]上是增函数,)2141(x x +-max =-43 , ∴ a >-43 , 故a 的取值范围是(-43 , +∞). 点评:发掘、提炼多变元问题中变元间的相互依存、相互制约的关系、反客为主,主客换位,创设新的函数,并利用新函数的性质创造性地使原问题获解,是解题人思维品质高的表现.本题主客换位后,利用新建函数y =)2141 (x x +-的单调性转换为函数最值巧妙地求出了 实数a 的取值范围.此法也叫主元法. 23若1 1 33(1)(32)a a --+<-,试求a 的取值范围. 解:∵幂函数1 3y x -=有两个单调区间, ∴根据1a +和32a -的正、负情况,有以下关系 10320.132a a a a +>⎧⎪->⎨⎪+>-⎩① 10 320.132a a a a +<⎧⎪-<⎨⎪+>-⎩② 10.320a a +<⎧⎨ ->⎩③ 解三个不等式组:①得2 3<a <3 2,②无解,③a <-1 ∴a 的取值范围是(-∞,-1)∪(2 3,3 2) 点评:幂函数1 3y x -=有两个单调区间,在本题中相当重要,不少学生可能在解题中误认 为132a a +>-,从而导致解题错误. 24 已知a>0 且a ≠1 ,f (log a x ) = 12-a a (x -x 1 ) (1)求f(x); (2)判断f(x)的奇偶性与单调性; (3)对于f(x) ,当x ∈(-1 , 1)时 , 有f( 1-m ) +f (1- m 2 ) < 0 ,求m 的集合M . 分析:先用换元法求出f(x)的表达式;再利用有关函数的性质判断其奇偶性和单调性;然后利用以上结论解第三问. 解:(1)令t=log a x(t ∈R),则 ).(),(1)(),(1)(,22R x a a a a x f a a a a t f a x x x t t t ∈--=∴--==-- ,101,.)(,10,)(,01,1.)(,),()(1)()2(22<<><<-=>->∴∈-=--=---a a x f a a a x u a a a x f R x x f a a a a x f x x x x 或无论综上为增函数类似可判断时当为增函数时当为奇函数且 f(x)在R 上都是增函数. ) 1,1().1()1(,)(,0)1()1()3(22-∈-<-∴<-+-x m f m f R x f m f m f 又上是增函数是奇函数且在 .211 11111 1122<<⇒⎪⎩⎪⎨⎧-<-<-<-< -<-∴m m m m m 点评:对含字母指数的单调性,要对字母进行讨论.对本例的③不需要代入f (x )的表达式可求出m 的取值范围,请同学们细心体会. 25已知函数2()3f x x ax a =++-若[2,2]x ∈-时,()f x ≥0恒成立,求a 的取值范围. 解:设()f x 的最小值为()g a (1)当22a -<-即a >4时,()g a =(2)f -=7-3a ≥0,得7 3a ≤故此时a 不存在; (2) 当[2,2]2a -∈-即-4≤a ≤4时,()g a =3-a -2 4a ≥0,得-6≤a ≤2 又-4≤a ≤4,故-4≤a ≤2; (3)22a ->即a <-4时,()g a =(2)f =7+a ≥0,得a ≥-7,又a <-4 故-7≤a <-4 综上,得-7≤a ≤2 26已知210mx x ++=有且只有一根在区间(0,1)内,求m 的取值范围. 解:设2()1f x mx x =++,(1)当m =0时方程的根为-1,不满足条件. (2)当m ≠0∵210mx x ++=有且只有一根在区间(0,1)内 又(0)f =1>0 ∴有两种可能情形①(1)0f <得m <-2 或者②1 (1)02f m =-且0<<1得m 不存在 综上所得,m <-2 27.是否存在这样的实数k ,使得关于x 的方程 x 2+(2k -3)x -(3k -1)=0有两个实数根,且两根都在0与2之间?如果有,试确定k 的取值范围;如果没有,试说明理由. 解:令2()(23)(31)f x x k x k =+---那么由条件得到 2 (23)4(31)0(0)130(2)42(23)(31)023022k k f k f k k k ⎧∆=-+-≥⎪=->⎪⎪⎨=+--->⎪-⎪<<⎪⎩即2450 1 31 3 7 22 k k k k ⎧+≥⎪⎪<⎪⎨>⎪⎪<<⎪⎩即此不等式无解 即不存在满足条件的k 值. 28已知二次函数2()f x ax bx c =++对于x 1、x 2∈R ,且x 1<x 2时 12()()f x f x ≠,求证:方程()f x =121 [()()]2f x f x +有不等实根,且必有一根属于区间(x 1,x 2). 解:设F (x )=()f x -121 [()()]2f x f x +, 则方程 ()f x =121 [()()]2f x f x + ① 与方程 F (x )=0 ② 等价 ∵F (x 1)=1()f x -121 [()()]2f x f x +=121[()()]2 f x f x - F (x 2)=2()f x -121[()()]2f x f x +=121[()()]2 f x f x -+ ∴ F (x 1)·F (x 2)=-2 121[()()]4 f x f x -,又12()()f x f x ≠ ∴F (x 1)·F (x 2)<0 故方程②必有一根在区间(x 1,x 2)内.由于抛物线y =F (x )在x 轴上、下方均有分布,所以此抛物线与x 轴相交于两个不同的交点,即方程②有两个不等的实根,从而方程①有两个不等的实根,且必有一根属于区间(x 1,x 2). 点评:本题由于方程是()f x =121 [()()]2 f x f x +,其中因为有()f x 表达式,所以解题中有的学生不理解函数图像与方程的根的联系,误认为证明()f x 的图像与x 轴相交于两个不同的点,从而证题中着眼于证1()f x 2()f x <0,使本题没法解决. 本题中将问题转化为F (x )=()f x -121[()()]2 f x f x +的图像与x 轴相交于两个不同的两点是解题的关健所在. 29试确定方程3 2 2420x x x --+=最小根所在的区间,并使区间两个端点是两个连续的整数. 分析:只要构造函数()f x =3 2 242x x x --+,计算()f x 的自变量x 取整数值时的函数值,根据其符号,确定方程根的个数及根的分布. 解:令()f x =3 2 242x x x --+ ∵(3)f -=-54-9+12+2=-49<0 (2)f -=-16-4+8+2=-10<0 (1)f -=-2-1+4+2=3>0, ,(0)f =0-0-0+2=2>0 (1)f =2-1-4+2=-1<0, (2)f =16-4-8+2=6>0 根据(2)f -·(1)f -<0,(0)f ·(1)f <0,(1)f ·(2)f <0 可知()f x 的零点分别在区间(-2,-1),(0,1),(1,2)内. 因为方程是一个一元三次方程,所以它最多有三个根,所以原方程的最小根在区间(-2,-1)内. 点评:计算一元高次函数值可借助于计算器来完成,在实数范围内一元n 次方程最多有n 个实根,当然本题也可以用因式分解方法来解. 32242x x x --+ 221 (21)2(21)2()(2) 21 2()(2)(2) 2 x x x x x x x x =---=--=- 所以32 242x x x --+=0有三个根: 1 2,22 -30设二次函数2 ()(0),f x ax bx c a =++>方程0)(=-x x f 的两个根21,x x ,满足0<21x x 1< . (1)当),0(1x x ∈时,证明1)(x x f x <<; (2)设函数2 ()(0),f x ax bx c a =++>的图像关于直线0x x =对称,证明: 2 1 0x x < . 分析:(1)用作差比较法证明不等式1)(x x f x <<; (2)函数2 ()(0),f x ax bx c a =++>图像关于直线0x x =对称,实际直线0x x =就是二次函数的对称轴,即a b x 20- =,然后用已知条件证明不等式即可. 证明:(1)依题意,设))(()()(21x x x x a x x f x F --=-= 当),0(1x x ∈时,由于21x x <,∴0))((21>--x x x x ,又0>a ∴))(()()(21x x x x a x x f x F --=-=>0即)(x f x < ) 1)(()1)(()()]([)(2121111ax x x ax ax x x x F x x x F x x x f x -->-+-=--=+-=-