高一数学《基本初等函数(小结)》
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数学·必修1(人教版)基本初等函数一、目标解读函数是高中数学的主要内容之一,这是因为函数思想方法灵活多样,逻辑思维性强,许多数学问题都可以从函数的角度来认识、研究.函数知识与数学的其他各分支的巧妙结合容易形成综合性较强的新颖的试题,这样的试题往往成为高考中极具份量的一类解答题,综合考查考生应用函数知识分析问题、解决问题的能力.而在命题的具体设计上,总是具有从易到难、逐步设问的特点,以较隐蔽的方式给出解题思路,在考查函数内容的同时也考查应用函数的思想方法,观察问题、分析问题和解决问题的能力,同时考查学生数形结合的思想和分类讨论的思想的应用能力.函数是中学数学的重要组成部分.它所涉及的内容是升入大学继续学习的基础,因此,函数不仅是中学数学教学的重点,也是高考考查的重点.近年来,函数的分值占30%左右.函数是高中代数的主线.它体系完整,内容丰富,应用广泛.由于它描述的是自然界中量的依存关系,是对问题本身数量的制约关系的一种刻画,所以是对数量关系本质特征的一种揭示,为我们从运动、变化、联系、发展的角度认识问题打开了思路.本章主要研究的是基本初等函数:指数函数、对数函数和幂函数的概念、图象和性质.包括理解分数指数幂的概念,掌握有理指数幂的运算性质,理解对数的概念,掌握对数的运算性质,能运用函数的一般性质和指数函数、对数函数的特征性质解决某些简单的实际问题.指数函数与对数函数都是初等超越函数.在历年的高考题中出现的频率较大.出现在小题时是较基本的考查方式;出现在大题中时,往往与其他知识综合形成开放性问题,加大对开放性问题的考查力度.通过本章的学习达到以下基本目标:①了解指数函数模型的实际背景,体会指数函数是一类重要的函数模型.②理解有理指数幂的含义,了解实数指数幂的意义,掌握幂的运算.③理解指数函数的概念和意义,能画出具体指数函数的图象,探索并理解指数函数的单调性与特殊点.④了解对数函数模型所刻画的数量关系,初步理解对数函数的概念,体会对数函数是一类重要的函数模型.⑤能画出具体对数函数的图象,探索并了解对数函数的单调性与特殊点.⑥理解对数的概念及其运算性质,能用换底公式将一般对数转化成自然对数或常用对数.⑦了解指数函数y=a x(a>0,且a≠1)与对数函数y=log a x(a>0,且a≠1)互为反函数.⑧了解幂函数的概念,结合函数y =x α(α=1,2,3,12,-1)的图象,了解它们的变化情况.二、主干知识(一)指数与指数幂的运算 1.整数指数幂的概念. (1)正整数指数幂的意义:(2)零指数幂:a 0=1(a ≠0).(3)负整数指数幂:a -n =1an (a ≠0,n ∈N *).2.整数指数幂的运算性质: ①a m ·a n =a m +n ;②(a m )n =a mn ;③(ab )n =a n b n .3.如果x n =a ,那么x 叫做a 的n 次方根,其中n >0,且n ∈N *.(1)当n 是奇数时,正数的n 次方根是一个正数,负数的n 次方根是一个负数.此时a 的n 次方根用符号na 表示.(2)方根的性质:①当n 是奇数时,na n=a ; ②当n 是偶数时,nan=|a |=⎩⎪⎨⎪⎧aa ≥0,-a a <0.4.分数指数幂.(1)正数的分数指数幂的意义:设a >0,m ,n ∈N *,n >1,规定(2)0的正分数指数幂等于0,0的负分数指数幂没有意义.5.有理指数幂的运算性质: ①a r ·a s =a r +s(a >0,r ,s ∈Q);②(a r )s =a rs(a >0,r ,s ∈Q);③(ab )r =a r b r(a >0,b >0,r ∈Q).(二)指数函数及其性质1.函数y =a x(a >0,且a ≠1)叫做指数函数,其中x 是自变量.2.指数函数y =a x(a >0,且a ≠1)的图象和性质(见下表):(1.如果a x=N (a >0,a ≠1),那么数x 叫做以a 为底N 的对数.记作x =log a N ,其中a 叫做对数的底数,N 叫做真数.对数式的书写格式:(1)以10为底的对数叫做常用对数,并把常用对数log 10N 简记为lg N ;(2)以无理数e =2.718 28……为底的对数,叫自然对数,并把自然对数log e N 简记为ln N .2.指数与对数的关系:设a >0,且a ≠1,则a x=N ⇔log a N =x .3.对数的性质.(1)在指数式中N >0,故0和负数没有对数,即式子log a N 中N 必须大于0;(2)设a >0,a ≠1,则有a 0=1,所以log a 1=0,即1的对数为0;(3)设a >0,a ≠1,则有a 1=a ,所以log a a =1,即底数的对数为1.4.对数恒等式.(1)如果把a b=N 中的b 写成log a N 形式,则有(2)如果把x =log a N 中的N 写成a x 形式,则有log a a x=x .5.对数的运算性质.设a >0,a ≠1,M >0,N >0,则有:(1)log a (MN )=log a M +log a N ,简记为:积的对数=对数的和;(2)log a M N =log a M -log a N ,简记为:商的对数=对数的差;(3)log a M n=n log a M (n ∈R).(四)对数函数及其性质1.函数y=log a x(a>0,且a≠1)叫做对数函数,其中x是自变量,函数的定义域是(0,+∞).2.对数函数的图象、性质(见下表):函数y=log a x(a>1)y=log a x(0<a<1)图象定义域R+R+值域R R单调性增函数减函数过定点(1,0)(1,0)(1)当a>1时,若x>1,则log a x>0,若0<x<1,则log a x<0;(2)当0<a<1时,若0<x<1,则log a x>0,若x>1,则log a x<0.3.函数y=a x与y=log a x(a>0,且a≠1)互为反函数,互为反函数的两个函数的图象关于直线y=x对称.(五)幂函数1.形如y=xα(α∈R)的函数叫做幂函数,其中α为常数.只研究α为有理数的情形.3.幂函数的性质.(1)幂函数在(0,+∞)都有定义,并且图象都过点(1,1).(2)当α>0时,幂函数的图象通过原点,并且在区间[0,+∞)上是增函数.特别地,当α>1时,幂函数的图象下凸;当0<α<1时,幂函数的图象上凸.(3)当α<0时,幂函数的图象在区间(0,+∞)上是减函数.在第一象限内,当x从右边趋向原点时,图象在y轴右方无限地逼近y轴正半轴,当x趋于+∞时,图象在x轴上方无限地逼近x轴正半轴.4.图象形状:当α>0(α≠1)时,图象为抛物线型;当α<0时,图象为双曲线型;当α=0,1时,图象为直线型.1.正数的分数指数幂的意义:设a>0,m,n∈N*,n>1,规定:0的正分数指数幂等于0,0的负分数指数幂没有意义.2.有理指数幂的运算性质:①a r·a s=a r+s(a>0,r,s∈Q);②(a r)s=a rs(a>0,r,s∈Q);③(ab)r=a r b r(a>0,b>0,r∈Q).答案:12 011►跟踪训练解析:由平方差公式化简即得答案.答案:-27答案:-6a指数幂的运算3.幂函数y =f (x )的图象经过点⎝⎛⎭⎪⎫-2,-18,则满足f (x )=27的x 的值是________.答案:131.设a >0,且a ≠1,则a x =N ⇔log a N =x ;a log a N =N; log a a x=x .2.设a >0,a ≠1, M >0,N >0 ,则有 (1)log a (MN )=log a M +log a N ,(2)log a M N=log a M -log a N ,(3)log a M n=n log a M (n ∈R).3.设a >0,a ≠1,b >0,b ≠1,则log a x =log b xlog b a.设2a =5b=m ,且1a +1b=2,则m =( )A.10 B .10 C .20 D .100解析:由2a =5b=m 得a =log 2m ,b =log 5m , ∴1a +1b=log m 2+log m 5=log m 10=2,∴m 2=10,又∵m >0,∴m =10.答案:A►跟踪训练4.已知函数f (x )=log 2(x +1),若f (α)=1,则α=( ) A .0 B .1C .2D .3解析:α+1=2,故α=1,选B. 答案:B指数与对数运算5.2log 510+log 50.25=( ) A .0 B .1C .2D .4解析:2log 510+log 50.25=log 5100+log 50.25=log 525=2. 答案:C6.已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧log 3x ,x >0,2x,x ≤0,则f ⎝ ⎛⎭⎪⎫f ⎝ ⎛⎭⎪⎫19=( ) A .4 B.14C .-4D .-147.设g (x )=⎩⎪⎨⎪⎧e x,x ≤0,ln x ,x >0,则g ⎝ ⎛⎭⎪⎫g ⎝ ⎛⎭⎪⎫12=________.解析:答案:121.指数函数y =a x(a >0,且a ≠1)的定义域是R ,值域是()0,+∞,过定点(0,1).当a >1时,指数函数y =a x 是R 上的增函数;当0<a <1时,指数函数y =a x是R 上的减函数.2.对数函数y =log a x (a >0,且a ≠1)的定义域是()0,+∞,值域是R ,过定点(1,0). 当a >1时,对数函数y =log a x 是()0,+∞上的增函数;当0<a <1时,对数函数y =log a x 是()0,+∞上的减函数.函数y =1log 0.54x -3的定义域为( )指数函数与对数函数的性质A.⎝ ⎛⎭⎪⎫34,1B.⎝ ⎛⎭⎪⎫34,+∞ C .(1,+∞) D.⎝ ⎛⎭⎪⎫34,1∪(1,+∞) 解析:由log 0.5(4x -3)>0且4x -3>0可解得34<x <1,故A 正确.答案:A►跟踪训练8.函数y =2x 的图象大致是()答案:C9.函数f (x )=lg(x -1)的定义域是( ) A .(2,+∞) B .(1,+∞)C .[1,+∞)D .[2,+∞) 解析:x -1>0,得x >1,选B. 答案:B10.函数f (x )=log 2(3x+1)的值域为( ) A .(0,+∞) B .[0,+∞)C .(1,+∞)D .[1,+∞)答案:A研究由基本初等函数的和与差等运算构成的新函数的性质时,必须明确各基本初等函数的相关性质.设函数的集合P =f (x )=log 2(x +a )+研究基本初等函数及其组合的性质A .4个B .6个C .8个D .10个解析:当a =0,b =0;a =0,b =1;a =12,b =0; a =12,b =1;a =1,b =-1;a =1,b =1时满足题意,选B.答案:B►跟踪训练11.若函数f (x )=3x +3-x 与g (x )=3x -3-x的定义域均为R ,则( ) A .f (x )与g (x )均为偶函数B .f (x )为偶函数,g (x )为奇函数C .f (x )与g (x )均为奇函数D .f (x )为奇函数,g (x )为偶函数解析:f (-x )=3-x +3x =f (x ),g (-x )=3-x -3x=-g (x ). 答案:BA .①②B .②③C .③④D .①④答案:B13.设函数f (x )=x (e x +a e -x)(x ∈R)是偶函数,则实数a =________.解析:由条件知,g (x )=e x +a e -x为奇函数,故g (0)=0,得a =-1. 答案:-1数形结合的思想方法是根据数量与图形的对应关系,通过数与形的相互转化来解决问题的一种思想方法.转化与化归的思想方法则是将问题不断转化,直到转化为比较容易解决或已经解决的问题.而分类讨论的核心是通过增强条件来分情况逐一研究,使问题易于解决.一、数形结合思想数学思想方法的应用直线y =1与曲线y =x 2-||x +a 有四个交点,则a 的取值范围是 _______ .解析:曲线y =x 2-|x |+a 关于y 轴对称,当x ≥0时,y =x 2-x +a =⎝ ⎛⎭⎪⎫x -122+a -14,结合图象要使直线y =1与曲线y =x 2-|x |+a 有四个交点,需⎩⎪⎨⎪⎧a >1,a -14<1,解得1<a <54.故a 的取值范围是⎝ ⎛⎭⎪⎫1,54.答案:⎝ ⎛⎭⎪⎫1,54►跟踪训练14.已知c <0,下列不等式中成立的一个是( )A .c >2cB .c >⎝ ⎛⎭⎪⎫12cC .2c <⎝ ⎛⎭⎪⎫12cD .2c>⎝ ⎛⎭⎪⎫12c解析:在同一直角坐标系下作出y =x ,y =⎝ ⎛⎭⎪⎫12x ,y =2x 的图象,显然c <0时,x <2x <⎝ ⎛⎭⎪⎫12x ,即c <0时,c <2c<⎝ ⎛⎭⎪⎫12c .答案:C15.下列函数图象中,正确的是( )答案:C16.已知y =f (x )是偶函数,当x >0时,y =f (x )是减函数,并且f (1)>0>f (2),则方程f (x )=0的实根的个数是_________个.答案:2二、转化与化归的思想设a =333+1334+1,b =334+1335+1,试比较a 、b 的大小. 解析:如果比较a -b 与0或a b与1的大小,即用作差法、作商法来做,较繁杂、不易判断.由于a 、b 两数的结构特点可构造函数f (x )=3x +13x +1+1,则a =f (33),b =f (34),若能判断出此函数的单调性,那么就可简捷地比较出a 、b 的大小.f (x )=3x +13x +1+1=3x +1+333x +1+1=3x +1+1+233x +1+1=13+233x +1+1. ∵3x +1在R 上递增,∴233x +1+1在R 上递减. ∴ f (x )=13+233x +1+1在R 上递减. ∴ f (33)>f (34),即a >b .►跟踪训练17.解方程:(lg 2x )·(lg 3x )=lg 2·lg 3.解析:原方程可化为(lg 2+lg x )(lg 3+lg x )=lg 2·lg 3,即lg 2x +lg 6·lg x =0,解得lg x =0或lg x =-lg 6.∴x =1或x =16, 经检验x =1,x =16都是原方程的解. ∴原方程的解为x 1=1或 x 2=16.18.比较log 0.30.1和log 0.20.1的大小.解析:log 0.30.1=1log 0.10.3>0, log 0.20.1=1log 0.10.2>0. ∵log 0.10.3<log 0.10.2,∴log 0.30.1>log 0.20.1.19.某池塘中野生水葫芦的面积与时间的函数关系的图象如下图所示.假设其关系为指数函数,并给出下列说法:①此指数函数的底数为2;②在第5个月时,野生水葫芦的面积就会超过30 m 2;③野生水葫芦从4 m 2蔓延到12 m 2只需1.5个月;④设野生水葫芦蔓延到2 m 2,3 m 2,6 m 2所需的时间分别为t 1,t 2,t 3, 则有t 1+t 2=t 3;⑤野生水葫芦在第1到第3个月之间蔓延的平均速度等于在第2到第4个月之间蔓延的平均速度.其中正确的说法有 ______________ (填序号).答案:①②④三、分类讨论思想若a >0,且a ≠1,p =log a (a 3+a +1),q =log a (a 2+a +1),则p 、q 的大小关系为( )A .p =qB .p <qC .p >qD .a >1时,p >q ;0<a <1时,p <q解析:要比较p 、q 的大小,只需先比较a 3+a +1与a 2+a +1的大小,再利用对数函数的单调性.而决定a 3+a +1与a 2+a +1的大小的a 值的分界点为使(a 3+a +1)-(a 2+a +1)=a 2(a -1)=0的a 值:a =1,当a >1时,a 3+a +1>a 2+a +1,此时log a (a 3+a +1)>log a (a 2+a +1),即p >q .当0<a <1时,a 3+a +1<a 2+a +1,此时log a (a 3+a +1)>log a (a 2+a +1),即p >q .可见,不论a >1还是0<a <1,都有p >q .答案:C►跟踪训练20.已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧log 2x ,x >0,2x ,x ≤0. 若f (a )=12,则a =( ) A .-1 B. 2C .-1或 2D .1或- 2解析:讨论a >0和a ≤0两种情况.答案:C21.已知函数f (x )=log a x 在[2,π]上的最大值比最小值大1,则a 等于( ) A.2π B.π2C.2π或π2D .不同于A 、B 、C 答案解析:研究函数的最值需考查函数的单调性,而题中对数函数的增减性与底数a 的取值有关,故应对a 进行分类讨论.(1)当a >1时,f (x )在[2,π]上是增函数,最大值是f (π),最小值是f (2),据题意,f (π)-f (2)=1,即log a π-log a 2=1,∴a =π2. (2)当0<a <1时,f (x )在[2,π]上是减函数,最大值是,最小值是f (π),故f (2)-f (π)=1,即log a 2-log a π=1,∴a =2π. 由(1)(2)知,选C.答案: C22.已知f (x )=1+log x 3,g (x )=2log x 2试比较f (x )和g (x )的大小.解析:f (x )-g (x )=log x 3x 4. (1)当⎩⎪⎨⎪⎧ x >1,3x 4>1⇒x >43,或⎩⎪⎨⎪⎧ 0<x <1,0<3x 4<1⇒0<x <1,即x >43或0<x <1时,f (x )>g (x ). (2)当3x 4=1即x =43时,f (x )=g (x ). (3)当⎩⎪⎨⎪⎧ x >1,0<3x 4<1⇒1<x <43,或⎩⎪⎨⎪⎧ 0<x <1,3x 4>1⇒x ∈∅,即1<x <43时,f (x )<g (x ). 综上所述:①当x ∈(0,1)∪⎝ ⎛⎭⎪⎫43,+∞时,f (x )>g (x ); ②当x =43时,f (x )=g (x ); ③当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫1,43时,f (x )<g (x ).23.已知f (x )=log a (a x -1)(a >0且a ≠1).(1)求定义域;(2)讨论函数的单调区间.解析:(1)由a x -1>0⇒a x >1,当a >1时,函数定义域为(0,+∞),当0<a <1时,函数定义域为(-∞,0).点评:底数含字母a ,要进行分类讨论.。
课题:§2.5基本初等函数(Ⅰ)小结(2)【本测试重点:基本初等函数性质的应用,图象的应用。
】一、填空题(本大题共14小题,每小题5分,共70分)1.设函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧ x 2+2 (x ≥2)2x (x <2),已知f (x 0)=8,则x 0=________. 2.已知f (x )在R 上是奇函数,且满足f (x +4)=f (x ),当x ∈(0,2)时,f (x )=2x 2,则f (7)=________.3.若定义运算a ⊙b =⎩⎪⎨⎪⎧ b ,a ≥b a ,a <b ,则函数f (x )=x . 4.函数f (x )的定义域为D ,若对于任意x 1,x 2∈f (x 2),则称函数f (x )在D 上为非减函数.设函数f (x )在件:①f (0)=0;②f (x 3)=12f (x );③f (1-x )=1-f (x ),则f (1)x +log 23)的值为______. f (-2)的值为________. ______________.________,最小值是________.________..的方程f (x )+x -a =0有且只有一个实3 m ,长与宽的和为20 m ,则仓库⎩g (x )=f (x )-m 有3个零点,则实数m 的取值范围为________.14.若曲线|y |=2x +1与直线y =b 没有公共点,则b 的取值范围是________.二、解答题(本大题共6小题,共74分)15.(14分)讨论函数f (x )=x +a x(a >0)的单调区间.16.(14分)若f (x )是定义在(0,+∞)上的增函数,且f (x y)=f (x )-f (y ). (1)求f (1)的值;(2)若f (6)=1,解不等式f (x +3)-f (1x)<2.17.(14分)已知函数f (x )=2a ·4x -2x -1.(1)当a =1时,求函数f (x )在x ∈[-3,0]的值域;(2)若关于x 的方程f (x )=0有解,求a 的取值范围.≤4,19.(16分)已知a是实数,函数f(x)=2ax2+2x-3-a,如果函数y=f(x)在区间[-1,1]上有零点,求实数a的取值范围.超过部分每立方米并求m,n,a的值.参考解析: 1. 6解析 ∵当x ≥2时,f (x )≥f (2)=6,当x <2时,f (x )<f (2)=4,∴x 20+2=8(x 0≥2),解得x 0= 6.2.-2解析 ∵f (x +4)=f (x ),∴f (7)=f (3+4)=f (3)=f (-1+4)=f (-1)=-f (1)=-2×12=-2.3.(-∞,1]解析 由题意知x ⊙(2-x )表示x 与2-x 两者中的较小者,借助y =x 与y =2-x 的图象,不难得出,f (x )的值域为(-∞,1]. 4.3 f (x )=12,则f (38)=12, =2 ⎪⎝⎭=(12)3·2log 312-=18×13=124. 6.-3解析 ∵3-x 3+x>0,∴-3<x <3 ∴f (x )的定义域关于原点对称.∵f (-x )=log a 3+x 3-x =-log a 3-x 3+x=-f (x ), ∴函数f (x )为奇函数.∴f (-2)=-f (2)=-3.7.(-∞,1)解析 函数的定义域为{x |x 2-3x +2>0}={x |x >2或x <1},令u =x 2-3x +2,则y =12log u 是减函数,所以u =x 2-3x +2的减区间为函数y =12log (x 2-3x +2)的增区间,由于二次函数u =x 2-3x +2图象的对称轴为x =32, 所以(-∞,1)为函数y 的递增区间.8.52 12解析 y =124x -3·2x +5=12(2x )2-3·2x +5. x11.(1,+∞)解析 由f (x )+x -a =0,得f (x )=a -x ,令y =f (x ),y =a -x ,如图,当a >1时,y =f (x )与y =a -x 有且只有一个交点,∴a >1.12.300 m 3解析 设长为x m ,则宽为(20-x )m ,仓库的容积为V ,则V =x (20-x )·3=-3x 2+60x,0<x <20,由二次函数的图象知,顶点的纵坐标为V 的最大值.∴x =10时,V 最大=300(m 3).13.(0,1)解析 函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧2x -1, x >0,-x 2-2x , x ≤0的图象如图所示,该函数的图象与直线y =m 有三个交点时m ∈(0,1),此时函数g (x )=f (x )-m 有3个零点.14.[-1,1]解析 分别作出两个函数的图象,通过图象的交点个数来判断参数的取值范围.曲线|y |=2x +1与直线y =b 没上是增函数,在[-a ,0)上是减函综上所述,f (x )在区间(-∞,-a ],[a ,+∞)上为增函数,在[-a ,0),(0,a ]上为减函数.16.解 (1)令x =y ≠0,则f (1)=0.(2)令x =36,y =6,则f (366)=f (36)-f (6),f (36)=2f (6)=2,故原不等式为f (x +3)-f (1x)<f (36), 即f [x (x +3)]<f (36),又f (x )在(0,+∞)上为增函数,故原不等式等价于⎩⎪⎨⎪⎧ x +3>01x >00<x (x +3)<36⇒0<x <153-32. 17.解 (1)当a =1时,f (x )=2·4x -2x -1=2(2x )2-2x -1,令t =2x ,x ∈[-3,0],则t∈[18,1], 故y =2t 2-t -1=2(t -14)2-98,t ∈[18,1], 故值域为[-98,0].2ax 2-x -1=0在(0,+∞)上有,不成立;则y =t 2+3t +2=(t +32)2-14, ∴当t =-32即log 2x =-32,x =2-32时, f (x )min =-14. 当t =2即x =4时,f (x )max =12.19.解 当a =0时,函数为f (x )=2x -3,其零点x =32不在区间[-1,1]上. 当a ≠0时,函数f (x )在区间[-1,1]分为两种情况:①函数在区间[-1,1]上只有一个零点,此时:⎩⎪⎨⎪⎧Δ=4-8a (-3-a )≥0f (-1)·f (1)=(a -5)(a -1)≤0 或⎩⎪⎨⎪⎧Δ=4-8a (-3-a )=0-1≤-12a ≤1, 解得1≤a ≤5或a =-3-72. ②函数在区间[-1,1]上有两个零点,此时⎪⎨⎪⎧Δ>0-1<-12a <1,即⎪⎨⎪⎧8a 2+24a +4>0-1<-12a <1.a 的取值范围为(-∞,-3-72] ①>m . ② 故用水量4立方米,5立方米都大于代入17=9+n (4-m )+a ,得a =6m -16.又三月份用水量为2.5立方米,若m <2.5,将⎩⎪⎨⎪⎧x =2.5,y =11代入②,得a =6m -13, 这与a =6m -16矛盾.∴m ≥2.5,即该家庭三月份用水量2.5立方米没有超过最低限量.将⎩⎪⎨⎪⎧ x =2.5,y =11代入①,得11=9+a , 由⎩⎪⎨⎪⎧ a =6m -16,11=9+a ,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =2,m =3. ∴该家庭今年一、二月份用水量超过最低限量,三月份用水量没有超过最低限量,且m =3,n =6,a =2.。
2024年高考数学总复习第二章《函数与基本初等函数》§2.3函数的奇偶性与周期性最新考纲1.结合具体函数,了解函数奇偶性的含义.2.学会运用函数图象理解和研究函数的奇偶性.3.了解函数周期性、最小正周期的含义,会判断、应用简单函数的周期性.1.函数的奇偶性奇偶性定义图象特点偶函数一般地,如果对于函数f (x )的定义域内任意一个x ,都有f (-x )=f (x ),那么函数f (x )就叫做偶函数关于y 轴对称奇函数一般地,如果对于函数f (x )的定义域内任意一个x ,都有f (-x )=-f (x ),那么函数f (x )就叫做奇函数关于原点对称2.周期性(1)周期函数:对于函数y =f (x ),如果存在一个非零常数T ,使得当x 取定义域内的任何值时,都有f (x +T )=f (x ),那么就称函数y =f (x )为周期函数,称T 为这个函数的周期.(2)最小正周期:如果在周期函数f (x )的所有周期中存在一个最小的正数,那么这个最小正数就叫做f (x )的最小正周期.概念方法微思考1.如果已知函数f (x ),g (x )的奇偶性,那么函数f (x )±g (x ),f (x )·g (x )的奇偶性有什么结论?提示在函数f (x ),g (x )公共定义域内有:奇±奇=奇,偶±偶=偶,奇×奇=偶,偶×偶=偶,奇×偶=奇.2.已知函数f (x )满足下列条件,你能得到什么结论?(1)f (x +a )=-f (x )(a ≠0);(2)f (x +a )=1f (x )(a ≠0);(3)f (x +a )=f (x +b )(a ≠b ).提示(1)T =2|a |(2)T =2|a |(3)T =|a -b |题组一思考辨析1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)函数y =x 2,x ∈(0,+∞)是偶函数.(×)(2)偶函数的图象不一定过原点,奇函数的图象一定过原点.(×)(3)若函数y =f (x +a )是偶函数,则函数y =f (x )关于直线x =a 对称.(√)题组二教材改编2.已知函数f (x )是定义在R 上的奇函数,且当x >0时,f (x )=x (1+x ),则f (-1)=________.答案-2解析f (1)=1×2=2,又f (x )为奇函数,∴f (-1)=-f (1)=-2.3.设f (x )是定义在R 上的周期为2的函数,当x ∈[-1,1)时,f (x )-4x 2+2,-1≤x <0,x ,0≤x <1,则f 32______.答案1解析f 32=f -124×-122+2=1.4.设奇函数f (x )的定义域为[-5,5],若当x ∈[0,5]时,f (x )的图象如图所示,则不等式f (x )<0的解集为________.答案(-2,0)∪(2,5]解析由图象可知,当0<x <2时,f (x )>0;当2<x ≤5时,f (x )<0,又f (x )是奇函数,∴当-2<x <0时,f (x )<0,当-5≤x <-2时,f (x )>0.综上,f (x )<0的解集为(-2,0)∪(2,5].题组三易错自纠5.已知f (x )=ax 2+bx 是定义在[a -1,2a ]上的偶函数,那么a +b 的值是()A .-13 B.13C.12D .-12答案B 解析∵f (x )=ax 2+bx 是定义在[a -1,2a ]上的偶函数,∴a -1+2a =0,∴a =13.又f (-x )=f (x ),∴b =0,∴a +b =13.6.偶函数y =f (x )的图象关于直线x =2对称,f (3)=3,则f (-1)=________.答案3解析∵f (x )为偶函数,∴f (-1)=f (1).又f (x )的图象关于直线x =2对称,∴f (1)=f (3).∴f (-1)=3.题型一函数奇偶性的判断例1判断下列函数的奇偶性:(1)f (x )=36-x 2+x 2-36;(2)f (x )=ln (1-x 2)|x -2|-2;(3)f (x )2+x ,x <0,x 2+x ,x >0.解(1)-x 2≥0,2-36≥0,得x 2=36,解得x =±6,即函数f (x )的定义域为{-6,6},关于原点对称,∴f (x )=36-x 2+x 2-36=0.∴f (-x )=-f (x )且f (-x )=f (x ),∴函数f (x )既是奇函数又是偶函数.(2)-x 2>0,-2|≠2,得定义域为(-1,0)∪(0,1),关于原点对称.∴x -2<0,∴|x -2|-2=-x ,∴f (x )=ln (1-x 2)-x.又∵f (-x )=ln[1-(-x )2]x =ln (1-x 2)x =-f (x ),∴函数f (x )为奇函数.(3)显然函数f (x )的定义域为(-∞,0)∪(0,+∞),关于原点对称.∵当x <0时,-x >0,则f (-x )=-(-x )2-x =-x 2-x =-f (x );当x >0时,-x <0,则f (-x )=(-x )2-x =x 2-x =-f (x );综上可知,对于定义域内的任意x ,总有f (-x )=-f (x ),∴函数f (x )为奇函数.思维升华判断函数的奇偶性,其中包括两个必备条件:(1)定义域关于原点对称,这是函数具有奇偶性的必要不充分条件,所以首先考虑定义域;(2)判断f (x )与f (-x )是否具有等量关系.在判断奇偶性的运算中,可以转化为判断奇偶性的等价关系式f (x )+f (-x )=0(奇函数)或f (x )-f (-x )=0(偶函数)是否成立.跟踪训练1(1)下列函数中,既不是奇函数也不是偶函数的是()A .f (x )=x +sin 2xB .f (x )=x 2-cos xC .f (x )=3x -13xD .f (x )=x 2+tan x答案D解析对于选项A ,函数的定义域为R ,f (-x )=-x +sin 2(-x )=-(x +sin 2x )=-f (x ),所以f (x )=x +sin 2x 为奇函数;对于选项B ,函数的定义域为R ,f (-x )=(-x )2-cos(-x )=x 2-cos x =f (x ),所以f (x )=x 2-cos x 为偶函数;对于选项C ,函数的定义域为R ,f (-x )=3-x-13-x =-x f (x ),所以f (x )=3x -13x 为奇函数;只有f (x )=x 2+tan x 既不是奇函数也不是偶函数.故选D.(2)(2018·石景山模拟)下列函数中既是奇函数,又在区间(0,+∞)上单调递减的函数为()A .y =xB .y =-x 3C .y =12log xD .y =x +1x答案B解析由题意得,对于函数y =x 和函数y =12log x 都是非奇非偶函数,排除A ,C.又函数y=x +1x 在区间(0,1)上单调递减,在区间(1,+∞)上单调递增,排除D ,故选B.题型二函数的周期性及其应用1.(2018·抚顺模拟)已知f (x )在R 上是奇函数,且满足f (x +4)=f (x ),当x ∈(0,2)时,f (x )=2x 2,则f (7)=________.答案-2解析f (7)=f (-1)=-f (1)=-2.2.已知定义在R上的函数f(x)满足f(2)=2-3,且对任意的x都有f(x+2)=1-f(x),则f(2020)=________.答案-2-3解析由f(x+2)=1-f(x),得f(x+4)=1-f(x+2)=f(x),所以函数f(x)的周期为4,所以f(2020)=f(4).因为f(2+2)=1-f(2),所以f(4)=-1f(2)=-12-3=-2- 3.故f(2020)=-2- 3.3.(2017·山东)已知f(x)是定义在R上的偶函数,且f(x+4)=f(x-2).若当x∈[-3,0]时,f(x)=6-x,则f(919)=________.答案6解析∵f(x+4)=f(x-2),∴f((x+2)+4)=f((x+2)-2),即f(x+6)=f(x),∴f(x)是周期为6的周期函数,∴f(919)=f(153×6+1)=f(1).又f(x)是定义在R上的偶函数,∴f(1)=f(-1)=6,即f(919)=6.4.设定义在R上的函数f(x)同时满足以下条件:①f(x)+f(-x)=0;②f(x)=f(x+2);③当0≤x<1时,f(x)=2x-1,则f(1)+f(2)+________.答案2-1解析依题意知:函数f(x)为奇函数且周期为2,则f(1)+f(-1)=0,f(-1)=f(1),即f(1)=0.∴f(1)+f(2)+=0+f(0)+=f(0)+=f(0)=122-1+20-1=2-1.思维升华利用函数的周期性,可将其他区间上的求值、求零点个数、求解析式等问题,转化到已知区间上,进而解决问题.题型三函数性质的综合应用命题点1求函数值或函数解析式例2(1)设f (x )是定义在R 上周期为4的奇函数,若在区间[-2,0)∪(0,2]上,f (x )=ax +b ,-2≤x <0,ax -1,0<x ≤2,则f (2021)=________.答案-12解析设0<x ≤2,则-2≤-x <0,f (-x )=-ax +b .因为f (x )是定义在R 上周期为4的奇函数,所以f (-x )=-f (x )=-ax +1=-ax +b ,所以b =1.而f (-2)=f (-2+4)=f (2),所以-2a +b =2a -1,解得a =12,所以f (2021)=f (1)=12×1-1=-12.(2)已知f (x )为偶函数,当x ≤0时,f (x )=e -x -1-x ,则f (x )=________.答案e-x -1-x ,x ≤0,e x -1+x ,x >0解析∵当x >0时,-x <0,∴f (x )=f (-x )=e x -1+x ,∴f (x )e -x -1-x ,x ≤0,e x -1+x ,x >0.命题点2求参数问题例3(1)若函数f (x )=x ln(x +a +x 2)为偶函数,则a =__________.答案1解析∵f (-x )=f (x ),∴-x ln(a +x 2-x )=x ln(x +a +x 2),∴ln[(a +x 2)2-x 2]=0.∴ln a =0,∴a =1.(2)设f (x )是定义在R 上且周期为2的函数,在区间[-1,1]上,f (x )ax +1,-1≤x <0,bx +2x +1,0≤x ≤1,其中a ,b ∈R .若f 12=f 32,则a +3b 的值为________.答案-10解析因为f (x )是定义在R 上且周期为2的函数,所以ff (-1)=f (1),故从而12b +212+1=-12a +1,即3a +2b =-2.①由f (-1)=f (1),得-a +1=b +22,即b =-2a .②由①②得a =2,b =-4,从而a +3b =-10.(3)已知函数f (x )是定义在R 上的奇函数,且当x >0时,f (x )=-x 2+ax -1-a ,若函数f (x )为R 上的减函数,则a 的取值范围是____________.答案[-1,0]解析因为函数f (x )是R 上的奇函数,所以f (0)=0,若函数f (x )为R 上的减函数,则满足当x >0时,函数为减函数,且-1-a ≤0-a -2=a 2≤0,1-a ≤0,≤0,≥-1,即-1≤a ≤0.命题点3利用函数的性质解不等式例4(1)(2018·聊城模拟)已知函数f (x )=|x |(10x -10-x ),则不等式f (1-2x )+f (3)>0的解集为()A .(-∞,2)B .(2,+∞)C .(-∞,1)D .(1,+∞)答案A解析由于f (-x )=-f (x ),所以函数为奇函数,且为单调递增函数,故f (1-2x )+f (3)>0等价于f (1-2x )>-f (3)=f (-3),所以1-2x >-3,x <2,故选A.(2)设函数f (x )=ln(1+|x |)-11+x2,解不等式f (x )>f (2x -1).解由已知得函数f (x )为偶函数,所以f (x )=f (|x |),由f (x )>f (2x -1),可得f (|x |)>f (|2x -1|).当x>0时,f(x)=ln(1+x)-11+x2,因为y=ln(1+x)与y=-11+x2在(0,+∞)上都单调递增,所以函数f(x)在(0,+∞)上单调递增.由f(|x|)>f(|2x-1|),可得|x|>|2x-1|,两边平方可得x2>(2x-1)2,整理得3x2-4x+1<0,解得13<x<1.所以符合题意的x思维升华解决周期性、奇偶性与单调性结合的问题,通常先利用周期性转化自变量所在的区间,再利用奇偶性和单调性求解.跟踪训练2(1)定义在R上的奇函数f(x)满足f(x),当x ,12时,f(x)=12log(1)x ,则f(x)()A.减函数且f(x)>0B.减函数且f(x)<0 C.增函数且f(x)>0D.增函数且f(x)<0答案D解析当x ,12时,由f(x)=12log(1-x)可知,f(x)单调递增且f(x)>0,又函数f(x)为奇函数,所以在区间-12,f(x)<0.由f(x)知,函数的周期为32,f(x)<0.故选D.(2)(2018·烟台模拟)已知偶函数f(x)在[0,+∞)上单调递增,且f(1)=-1,f(3)=1,则满足-1≤f(x-2)≤1的x的取值范围是()A.[3,5]B.[-1,1]C.[1,3]D.[-1,1]∪[3,5]答案D解析由偶函数f(x)在区间[0,+∞)上单调递增,则在区间(-∞,0)上单调递减,又f(1)=-1,f(3)=1,则f(-1)=-1,f(-3)=1,要使得-1≤f(x-2)≤1,即1≤|x-2|≤3,即1≤x-2≤3或-3≤x-2≤-1,解得-1≤x≤1或3≤x≤5,即不等式的解集为[-1,1]∪[3,5],故选D.(3)已知函数g(x)是R上的奇函数,且当x<0时,g(x)=-ln(1-x),函数f(x)3,x≤0,(x),x>0,解不等式f(6-x2)>f(x).解∵g(x)是奇函数,∴当x>0时,g(x)=-g(-x)=ln(1+x),易知f(x)在R上是增函数,由f(6-x2)>f(x),可得6-x2>x,即x2+x-6<0,∴-3<x<2.函数的性质函数的奇偶性、周期性及单调性是函数的三大性质,在高考中常常将它们综合在一起命题,解题时,往往需要借助函数的奇偶性和周期性来确定另一区间上的单调性,即实现区间的转换,再利用单调性解决相关问题.一、函数性质的判断例1(1)(2017·全国Ⅰ)已知函数f(x)=ln x+ln(2-x),则()A.f(x)在(0,2)上单调递增B.f(x)在(0,2)上单调递减C.y=f(x)的图象关于直线x=1对称D.y=f(x)的图象关于点(1,0)对称答案C解析f(x)的定义域为(0,2).f(x)=ln x+ln(2-x)=ln[x(2-x)]=ln(-x2+2x).设u=-x2+2x,x∈(0,2),则u=-x2+2x在(0,1)上单调递增,在(1,2)上单调递减.又y=ln u在其定义域上单调递增,∴f(x)=ln(-x2+2x)在(0,1)上单调递增,在(1,2)上单调递减.∴选项A,B错误;∵f(x)=ln x+ln(2-x)=f(2-x),∴f(x)的图象关于直线x=1对称,∴选项C正确;∵f(2-x)+f(x)=[ln(2-x)+ln x]+[ln x+ln(2-x)]=2[ln x+ln(2-x)],不恒为0,∴f(x)的图象不关于点(1,0)对称,∴选项D错误.故选C.(2)定义在R上的函数f(x)满足f(x)=f(-x),且f(x)=f(x+6),当x∈[0,3]时,f(x)单调递增,则f(x)在下列哪个区间上单调递减()A.[3,7]B.[4,5]C.[5,8]D.[6,10]答案B解析依题意知,f(x)是偶函数,且是以6为周期的周期函数.因为当x∈[0,3]时,f(x)单调递增,所以f(x)在[-3,0]上单调递减.根据函数周期性知,函数f(x)在[3,6]上单调递减.又因为[4,5]⊆[3,6],所以函数f(x)在[4,5]上单调递减.(3)定义在实数集R上的函数f(x)满足f(x)+f(x+2)=0,且f(4-x)=f(x).现有以下三个命题:①8是函数f(x)的一个周期;②f(x)的图象关于直线x=2对称;③f(x)是偶函数.其中正确命题的序号是________.答案①②③解析由f(x)+f(x+2)=0可得f(x+4)=-f(x+2)=f(x),∴函数f(x)的最小正周期是4,①对;由f(4-x)=f(x),可得f(2+x)=f(2-x),f(x)的图象关于直线x=2对称,②对;f(4-x)=f(-x)且f(4-x)=f(x),∴f(-x)=f(x),f(x)为偶函数,③对.二、函数性质的综合应用例2(1)(2018·全国Ⅱ)已知f(x)是定义域为(-∞,+∞)的奇函数,满足f(1-x)=f(1+x).若f(1)=2,则f(1)+f(2)+f(3)+…+f(50)等于()A.-50B.0C.2D.50答案C解析∵f(x)是奇函数,∴f(-x)=-f(x),∴f(1-x)=-f(x-1).∵f(1-x)=f(1+x),∴-f(x-1)=f(x+1),∴f(x+2)=-f(x),∴f(x+4)=-f(x+2)=-[-f(x)]=f(x),∴函数f(x)是周期为4的周期函数.由f(x)为奇函数且定义域为R得f(0)=0,又∵f(1-x)=f(1+x),∴f(x)的图象关于直线x=1对称,∴f(2)=f(0)=0,∴f(-2)=0.又f(1)=2,∴f(-1)=-2,∴f(1)+f(2)+f(3)+f(4)=f(1)+f(2)+f(-1)+f(0)=2+0-2+0=0,∴f(1)+f(2)+f(3)+f(4)+…+f(49)+f(50)=0×12+f(49)+f(50)=f(1)+f(2)=2+0=2.故选C.(2)已知定义在R 上的奇函数f (x )满足f (x -4)=-f (x ),且在区间[0,2]上是增函数,则()A .f (-25)<f (11)<f (80)B .f (80)<f (11)<f (-25)C .f (11)<f (80)<f (-25)D .f (-25)<f (80)<f (11)答案D解析因为f (x )满足f (x -4)=-f (x ),所以f (x -8)=f (x ),所以函数f (x )是以8为周期的周期函数,则f (-25)=f (-1),f (80)=f (0),f (11)=f (3).由f (x )是定义在R 上的奇函数,且满足f (x -4)=-f (x ),得f (11)=f (3)=-f (-1)=f (1).因为f (x )在区间[0,2]上是增函数,f (x )在R 上是奇函数,所以f (x )在区间[-2,2]上是增函数,所以f (-1)<f (0)<f (1),即f (-25)<f (80)<f (11).(3)设偶函数f (x )满足f (x )=2x -4(x ≥0),则满足f (a -2)>0的实数a 的取值范围为__________.答案{a |a >4或a <0}解析∵偶函数f (x )满足f (x )=2x -4(x ≥0),∴函数f (x )在[0,+∞)上为增函数,f (2)=0,∴不等式f (a -2)>0等价于f (|a -2|)>f (2),即|a -2|>2,即a -2>2或a -2<-2,解得a >4或a <0.1.下列函数中,既是偶函数又在区间(1,2)内单调递减的是()A .f (x )=xB .f (x )=1x 2C .f (x )=2x +2-xD .f (x )=-cos x答案B解析函数f (x )=1x2是偶函数,且在(1,2)内单调递减,符合题意.2.已知f (x )为定义在R 上的奇函数,当x ≥0时,f (x )=2x +m ,则f (-2)等于()A .-3B .-54C.54D .3答案A 解析由f (x )为R 上的奇函数,知f (0)=0,即f (0)=20+m =0,解得m =-1,则f (-2)=-f (2)=-(22-1)=-3.3.已知y =f (x )是定义在R 上的奇函数,则下列函数中为奇函数的是()①y =f (|x |);②y =f (-x );③y =xf (x );④y =f (x )+x .A .①③B .②③C .①④D .②④答案D解析由奇函数的定义f (-x )=-f (x )验证,①f (|-x |)=f (|x |),为偶函数;②f (-(-x ))=f (x )=-f (-x ),为奇函数;③-xf (-x )=-x ·[-f (x )]=xf (x ),为偶函数;④f (-x )+(-x )=-[f (x )+x ],为奇函数.可知②④正确,故选D.4.已知函数f (x )是定义在R 上的周期为2的奇函数,当0<x <1时,f (x )=4x ,则f (1)等于()A .-2B .0C .2D .1答案A解析∵函数f (x )为定义在R 上的奇函数,且周期为2,∴f (1)=-f (-1)=-f (-1+2)=-f (1),∴f (1)=0,124=-2,∴f (1)=-2.5.(2018·惠州调研)已知定义域为R 的偶函数f (x )在(-∞,0]上是减函数,且f (1)=2,则不等式f (log 2x )>2的解集为()A .(2,+∞)(2,+∞)(2,+∞)D .(2,+∞)答案B解析f (x )是R 上的偶函数,且在(-∞,0]上是减函数,所以f (x )在[0,+∞)上是增函数,所以f (log 2x )>2=f (1)⇔f (|log 2x |)>f (1)⇔|log 2x |>1⇔log 2x >1或log 2x <-1⇔x >2或0<x <12.6.(2018·海南联考)已知函数f (x )是定义在R 上的偶函数,f (x )=f (12-x ),当x ∈[0,6]时,f (x )=log 6(x +1),若f (a )=1(a ∈[0,2020]),则a 的最大值是()A .2018B .2010C .2020D .2011答案D解析由函数f (x )是定义在R 上的偶函数,f (x )=f (12-x ),可得f (-x )=f (12+x ),即f (x )=f (12+x ),故函数的周期为12.令log 6(a +1)=1,解得a =5,∴在[0,12]上f (a )=1的根为5,7;又2020=12×168+4,∴a 的最大值在[2004,2016]上,即2004+7=2011.故选D.7.若f (x )=ln(e 3x +1)+ax 是偶函数,则a =________.答案-32解析函数f (x )=ln(e 3x +1)+ax 是偶函数,故f (-x )=f (x ),即ln(e-3x+1)-ax =ln(e 3x +1)+ax ,化简得ln 1+e 3x e 3x +e 6x =2ax =ln e 2ax,即1+e 3x e 3x +e 6x =e 2ax ,整理得e 3x +1=e 2ax +3x (e 3x +1),所以2ax +3x =0恒成立,所以a =-32.8.已知函数f (x )是奇函数,当x >0时,f (x )=ln x ,则f ________.答案-ln 2解析由已知可得ln 1e2=-2,所以f (-2).又因为f (x )是奇函数,所以f (-2)=-f (2)=-ln 2.9.奇函数f (x )在区间[3,6]上是增函数,且在区间[3,6]上的最大值为8,最小值为-1,则f (6)+f (-3)的值为________.答案9解析由于f (x )在[3,6]上为增函数,所以f (x )的最大值为f (6)=8,f (x )的最小值为f (3)=-1,因为f (x )为奇函数,所以f (-3)=-f (3)=1,所以f (6)+f (-3)=8+1=9.10.若函数f (x )是定义在R 上的偶函数,且在区间[0,+∞)上是单调递增的.如果实数t 满足f (ln t )+2f (1),那么t 的取值范围是________.答案1e,e 解析由于函数f (x )是定义在R 上的偶函数,所以f (ln t )=由f (ln t )+2f (1),得f (ln t )≤f (1).又函数f (x )在区间[0,+∞)上是单调递增的,所以|ln t |≤1,即-1≤ln t ≤1,故1e≤t ≤e.11.已知函数f (x )x 2+2x ,x >0,,x =0,2+mx ,x <0是奇函数.(1)求实数m 的值;(2)若函数f (x )在区间[-1,a -2]上单调递增,求实数a 的取值范围.解(1)设x <0,则-x >0,所以f (-x )=-(-x )2+2(-x )=-x 2-2x .又f (x )为奇函数,所以f (-x )=-f (x ),于是x <0时,f (x )=x 2+2x =x 2+mx ,所以m =2.(2)要使f (x )在[-1,a -2]上单调递增,结合f (x )的图象(如图所示)-2>-1,-2≤1,所以1<a ≤3,故实数a 的取值范围是(1,3].12.设f (x )是定义在R 上的奇函数,且对任意实数x ,恒有f (x +2)=-f (x ).当x ∈[0,2]时,f (x )=2x -x 2.(1)求证:f (x )是周期函数;(2)当x ∈[2,4]时,求f (x )的解析式.(1)证明∵f (x +2)=-f (x ),∴f (x +4)=-f (x +2)=f (x ).∴f (x )是周期为4的周期函数.(2)解∵x ∈[2,4],∴-x ∈[-4,-2],∴4-x ∈[0,2],∴f (4-x )=2(4-x )-(4-x )2=-x 2+6x -8.∵f (4-x )=f (-x )=-f (x ),∴-f (x )=-x 2+6x -8,即f (x )=x 2-6x +8,x ∈[2,4].13.若定义在R 上的偶函数f (x )满足f (x )>0,f (x +2)=1f (x )对任意x ∈R 恒成立,则f (2023)=________.答案1解析因为f (x )>0,f (x +2)=1f (x ),所以f (x +4)=f [(x +2)+2]=1f (x +2)=11f (x )=f (x ),即函数f (x )的周期是4,所以f (2023)=f (506×4-1)=f (-1).因为函数f (x )为偶函数,所以f (2023)=f (-1)=f (1).当x =-1时,f (-1+2)=1f (-1),得f (1)=1f (1).由f (x )>0,得f (1)=1,所以f (2023)=f (1)=1.14.(2018·天津河西区模拟)设f (x )是定义在R 上的偶函数,且当x ≥0时,f (x )=x 2+1,0≤x <1,-2x ,x ≥1,若对任意的x ∈[m ,m +1],不等式f (1-x )≤f (x +m )恒成立,则实数m的最大值是()A .-1B .-13C .-12D.13答案B解析易知函数f (x )在[0,+∞)上单调递减,又函数f (x )是定义在R 上的偶函数,所以函数f (x )在(-∞,0)上单调递增,则由f (1-x )≤f (x +m ),得|1-x |≥|x +m |,即(1-x )2≥(x +m )2,即g (x )=(2m +2)x +m 2-1≤0在x ∈[m ,m +1]上恒成立,当m =-1时,g (x )=0,符合要求,当m ≠-1(m )=(3m -1)(m +1)≤0,(m +1)=(m +1)(3m +1)≤0,解得-1<m ≤-13,所以-1≤m ≤-13,即m 的最大值为-13.15.已知函数f (x )=sin x +x ,对任意的m ∈[-2,2],f (mx -2)+f (x )<0恒成立,则x 的取值范围为______________________________.答案2解析易知f (x )在R 上为单调递增函数,且f (x )为奇函数,故f (mx -2)+f (x )<0等价于f (mx -2)<-f (x )=f (-x ),则mx -2<-x ,即mx +x -2<0对所有m ∈[-2,2]恒成立,令h (m )=mx +x -2,m ∈[-2,2](-2)<0,(2)<0即可,解得-2<x <23.16.已知f (x )是定义在R 上的奇函数,f (x +1)是偶函数,当x ∈(2,4)时,f (x )=|x -3|,求f (1)+f (2)+f (3)+f (4)+…+f (2020)的值.解因为f (x )为奇函数,f (x +1)为偶函数,所以f (x +1)=f (-x +1)=-f (x -1),所以f (x +2)=-f (x ),所以f (x +4)=-f (x +2)=f (x ),所以函数f(x)的周期为4,所以f(4)=f(0)=0,f(3)=f(-1)=-f(1).在f(x+1)=f(-x+1)中,令x=1,可得f(2)=f(0)=0,所以f(1)+f(2)+f(3)+f(4)=0.所以f(1)+f(2)+f(3)+f(4)+…+f(2020)=0.。
第二章函数的概念与基本初等函数Ⅰ第一节函数及其表示一、基础知识1.函数与映射的概念2.函数的有关概念(1)函数的定义域、值域:在函数y=f(x),x∈A中,x叫做自变量,x的取值范围A叫做函数的定义域;与x的值相对应的y值叫做函数值,函数值的集合{f(x)|x∈A}叫做函数的值域.求函数定义域的策略(1)确定函数的定义域常从解析式本身有意义,或从实际出发.(2)如果函数y=f(x)是用表格给出,则表格中x的集合即为定义域.(3)如果函数y=f(x)是用图象给出,则图象在x轴上的投影所覆盖的x的集合即为定义域.(2)函数的三要素:定义域、值域和对应关系.(3)相等函数:如果两个函数的定义域和对应关系完全一致,则这两个函数相等,这是判断两函数相等的依据.两函数值域与对应关系相同时,两函数不一定相同.(4)函数的表示法:表示函数的常用方法有:解析法、图象法、列表法.3.分段函数若函数在其定义域内,对于定义域内的不同取值区间,有着不同的对应关系,这样的函数通常叫做分段函数.关于分段函数的3个注意(1)分段函数虽然由几个部分构成,但它表示同一个函数.(2)分段函数的定义域是各段定义域的并集,值域是各段值域的并集.(3)各段函数的定义域不可以相交.考点一 函数的定义域[典例] (1)(2019·长春质检)函数y =ln1-x x +1+1x的定义域是( ) A .[-1,0)∪(0,1) B .[-1,0)∪(0,1] C .(-1,0)∪(0,1]D .(-1,0)∪(0,1)(2)已知函数f (x )的定义域为(-1,0),则函数f (2x +1)的定义域为( ) A .(-1,1) B.⎝⎛⎭⎫-1,-12 C .(-1,0)D.⎝⎛⎭⎫12,1[解析] (1)由题意得⎩⎪⎨⎪⎧1-x >0,x +1>0,x ≠0,解得-1<x <0或0<x <1.所以原函数的定义域为(-1,0)∪(0,1).(2)令u =2x +1,由f (x )的定义域为(-1,0),可知-1<u <0,即-1<2x +1<0, 得-1<x <-12.[答案] (1)D (2)B [解题技法]1.使函数解析式有意义的一般准则(1)分式中的分母不为0; (2)偶次根式的被开方数非负; (3)y =x 0要求x ≠0;(4)对数式中的真数大于0,底数大于0且不等于1; (5)正切函数y =tan x ,x ≠k π+π2(k ∈Z);(6)实际问题中除考虑函数解析式有意义外,还应考虑实际问题本身的要求. 2.抽象函数的定义域问题(1)若已知函数f (x )的定义域为[a ,b ],其复合函数f (g (x ))的定义域由不等式a ≤g (x )≤b 求出;(2)若已知函数f (g (x ))的定义域为[a ,b ],则f (x )的定义域为g (x )在x ∈[a ,b ]上的值域. [题组训练] 1.函数f (x )=1lnx +1+4-x 2的定义域为( ) A .[-2,0)∪(0,2] B .(-1,0)∪(0,2] C .[-2,2]D .(-1,2]解析:选B 由⎩⎪⎨⎪⎧x +1>0,ln x +1≠0,4-x 2≥0,得-1<x ≤2,且x ≠0.2.若函数y =f (x )的定义域是[1,2 019],则函数g (x )=f x +1x -1的定义域是________________.解析:因为y =f (x )的定义域是[1,2 019],所以若g (x )有意义,应满足⎩⎪⎨⎪⎧1≤x +1≤2 019,x -1≠0,所以0≤x ≤2 018,且x ≠1.因此g (x )的定义域是{x |0≤x ≤2 018,且x ≠1}. 答案:{x |0≤x ≤2 018,且x ≠1}考点二 求函数的解析式[典例] (1)已知二次函数f (2x +1)=4x 2-6x +5,求f (x ); (2)已知函数f (x )满足f (-x )+2f (x )=2x ,求f (x ). [解] (1)法一:待定系数法因为f (x )是二次函数,所以设f (x )=ax 2+bx +c (a ≠0),则f (2x +1)=a (2x +1)2+b (2x +1)+c =4ax 2+(4a +2b )x +a +b +c .因为f (2x +1)=4x 2-6x +5, 所以⎩⎪⎨⎪⎧4a =4,4a +2b =-6,a +b +c =5,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =1,b =-5,c =9,所以f (x )=x 2-5x +9(x ∈R). 法二:换元法令2x +1=t (t ∈R),则x =t -12,所以f (t )=4⎝⎛⎭⎫t -122-6·t -12+5=t 2-5t +9(t ∈R),所以f (x )=x 2-5x +9(x ∈R). 法三:配凑法因为f (2x +1)=4x 2-6x +5=(2x +1)2-10x +4=(2x +1)2-5(2x +1)+9, 所以f (x )=x 2-5x +9(x ∈R).(2)解方程组法由f (-x )+2f (x )=2x , ① 得f (x )+2f (-x )=2-x ,② ①×2-②,得3f (x )=2x +1-2-x . 即f (x )=2x +1-2-x3.故f (x )的解析式是f (x )=2x +1-2-x3(x ∈R).[解题技法] 求函数解析式的4种方法及适用条件 (1)待定系数法先设出含有待定系数的解析式,再利用恒等式的性质,或将已知条件代入,建立方程(组),通过解方程(组)求出相应的待定系数.(2)换元法对于形如y =f (g (x ))的函数解析式,令t =g (x ),从中求出x =φ(t ),然后代入表达式求出f (t ),再将t 换成x ,得到f (x )的解析式,要注意新元的取值范围.(3)配凑法由已知条件f (g (x ))=F (x ),可将F (x )改写成关于g (x )的表达式,然后以x 替代g (x ),便得f (x )的解析式.(4)解方程组法已知关于f (x )与f ⎝⎛⎭⎫1x 或f (-x )的表达式,可根据已知条件再构造出另外一个等式组成方程组,通过解方程组求出f (x ).[提醒] 由于函数的解析式相同,定义域不同,则为不相同的函数,因此求函数的解析式时,如果定义域不是R ,一定要注明函数的定义域.[题组训练]1.[口诀第2句]已知f (x )是二次函数,且f (0)=0,f (x +1)=f (x )+x +1,则f (x )=________________.解析:设f (x )=ax 2+bx +c (a ≠0), 由f (0)=0,知c =0,f (x )=ax 2+bx . 又由f (x +1)=f (x )+x +1,得a (x +1)2+b (x +1)=ax 2+bx +x +1, 即ax 2+(2a +b )x +a +b =ax 2+(b +1)x +1,所以⎩⎪⎨⎪⎧2a +b =b +1,a +b =1,解得a =b =12.所以f (x )=12x 2+12x (x ∈R).答案:12x 2+12x (x ∈R)2.[口诀第3句]已知f ⎝⎛⎭⎫2x +1=lg x ,则f (x )=________________.解析:令2x +1=t ,得x =2t -1,则f (t )=lg 2t -1,又x >0,所以t >1,故f (x )的解析式是f (x )=lg2x -1(x >1). 答案:lg2x -1(x >1) 3.[口诀第4句]已知f (x )满足2f (x )+f ⎝⎛⎭⎫1x =3x ,则f (x )=________. 解析:∵2f (x )+f ⎝⎛⎭⎫1x =3x ,①把①中的x 换成1x ,得2f ⎝⎛⎭⎫1x +f (x )=3x.② 联立①②可得⎩⎨⎧2f x +f ⎝⎛⎭⎫1x =3x ,2f ⎝⎛⎭⎫1x +f x =3x,解此方程组可得f (x )=2x -1x(x ≠0).答案:2x -1x (x ≠0)考点三 分段函数考法(一) 求函数值[典例] (2019·石家庄模拟)已知f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧log 3x ,x >0,a x +b ,x ≤0(0<a <1),且f (-2)=5,f (-1)=3,则f (f (-3))=( )A .-2B .2C .3D .-3[解析] 由题意得,f (-2)=a -2+b =5,①f (-1)=a -1+b =3,②联立①②,结合0<a <1,得a =12,b =1,所以f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧log 3x ,x >0,⎝⎛⎭⎫12x +1,x ≤0,则f (-3)=⎝⎛⎭⎫12-3+1=9,f (f (-3))=f (9)=log 39=2. [答案] B[解题技法] 求分段函数的函数值的策略(1)求分段函数的函数值时,要先确定要求值的自变量属于哪一区间,然后代入该区间对应的解析式求值;(2)当出现f (f (a ))的形式时,应从内到外依次求值;(3)当自变量的值所在区间不确定时,要分类讨论,分类标准应参照分段函数不同段的端点.考法(二) 求参数或自变量的值(或范围)[典例] (2018·全国卷Ⅰ)设函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧2-x ,x ≤0,1,x >0,则满足f (x +1)<f (2x )的x 的取值范围是( )A .(-∞,-1]B .(0,+∞)C .(-1,0)D .(-∞,0)[解析] 法一:分类讨论法①当⎩⎪⎨⎪⎧x +1≤0,2x ≤0,即x ≤-1时,f (x +1)<f (2x ),即为2-(x +1)<2-2x,即-(x +1)<-2x ,解得x <1. 因此不等式的解集为(-∞,-1].②当⎩⎪⎨⎪⎧x +1≤0,2x >0时,不等式组无解.③当⎩⎪⎨⎪⎧x +1>0,2x ≤0,即-1<x ≤0时,f (x +1)<f (2x ),即为1<2-2x,解得x <0.因此不等式的解集为(-1,0).④当⎩⎪⎨⎪⎧x +1>0,2x >0,即x >0时,f (x +1)=1,f (2x )=1,不合题意.综上,不等式f (x +1)<f (2x )的解集为(-∞,0). 法二:数形结合法∵f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧2-x ,x ≤0,1,x >0,∴函数f (x )的图象如图所示. 结合图象知,要使f (x +1)<f (2x ), 则需⎩⎪⎨⎪⎧x +1<0,2x <0,2x <x +1或⎩⎪⎨⎪⎧x +1≥0,2x <0, ∴x <0,故选D. [答案] D[解题技法]已知函数值(或范围)求自变量的值(或范围)的方法(1)根据每一段的解析式分别求解,但要注意检验所求自变量的值(或范围)是否符合相应段的自变量的取值范围,最后将各段的结果合起来(求并集)即可;(2)如果分段函数的图象易得,也可以画出函数图象后结合图象求解.[题组训练]1.设f (x )=⎩⎨⎧x ,0<x <1,2x -1,x ≥1,若f (a )=f (a +1),则f ⎝⎛⎭⎫1a =( ) A .2 B .4 C .6D .8解析:选C 当0<a <1时,a +1>1,f (a )=a ,f (a +1)=2(a +1-1)=2a , ∵f (a )=f (a +1),∴a =2a , 解得a =14或a =0(舍去).∴f ⎝⎛⎭⎫1a =f (4)=2×(4-1)=6.当a ≥1时,a +1≥2,f (a )=2(a -1),f (a +1)=2(a +1-1)=2a , ∵f (a )=f (a +1),∴2(a -1)=2a ,无解. 综上,f ⎝⎛⎭⎫1a =6.2.已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧2x ,x ≤1,f x -1,x >1,则f (f (3))=________.解析:由题意,得f (3)=f (2)=f (1)=21=2, ∴f (f (3))=f (2)=2. 答案:23.(2017·全国卷Ⅰ)设函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x +1,x ≤0,2x ,x >0,则满足f (x )+f ⎝⎛⎭⎫x -12>1的x 的取值范围是________.解析:由题意知,可对不等式分x ≤0,0<x ≤12,x >12讨论.①当x ≤0时,原不等式为x +1+x +12>1,解得x >-14,故-14<x ≤0.②当0<x ≤12时,原不等式为2x +x +12>1,显然成立.③当x >12时,原不等式为2x +2x -12>1,显然成立.综上可知,所求x 的取值范围是⎝⎛⎭⎫-14,+∞. 答案:⎝⎛⎭⎫-14,+∞ 4.设函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧⎝⎛⎭⎫12x -7,x <0,x ,x ≥0,若f (a )<1,则实数a 的取值范围是____________.解析:若a <0,则f (a )<1⇔⎝⎛⎭⎫12a-7<1⇔⎝⎛⎭⎫12a <8,解得a >-3,故-3<a <0; 若a ≥0,则f (a )<1⇔a <1,解得a <1,故0≤a <1. 综上可得-3<a <1. 答案:(-3,1)[课时跟踪检测]1.下列所给图象是函数图象的个数为( )A .1B .2C .3D .4解析:选B ①中当x >0时,每一个x 的值对应两个不同的y 值,因此不是函数图象;②中当x =x 0时,y 的值有两个,因此不是函数图象;③④中每一个x 的值对应唯一的y 值,因此是函数图象.故选B.2.函数f (x )=2x -1+1x -2的定义域为( ) A .[0,2)B .(2,+∞)C .[0,2)∪(2,+∞)D .(-∞,2)∪(2,+∞)解析:选C 由题意得⎩⎪⎨⎪⎧2x -1≥0,x -2≠0,解得x ≥0,且x ≠2.3.已知f ⎝⎛⎭⎫12x -1=2x -5,且f (a )=6,则a 等于( ) A.74 B .-74C.43D .-43解析:选A 令t =12x -1,则x =2t +2,f (t )=2(2t +2)-5=4t -1,则4a -1=6,解得a =74.4.(2019·贵阳检测)下列函数中,同一个函数的定义域与值域相同的是( ) A .y =x -1 B .y =ln x C .y =13x -1D .y =x +1x -1解析:选D 对于A ,定义域为[1,+∞),值域为[0,+∞),不满足题意;对于B ,定义域为(0,+∞),值域为R ,不满足题意;对于C ,定义域为(-∞,0)∪(0,+∞),值域为(-∞,-1)∪(0,+∞),不满足题意;对于D ,y =x +1x -1=1+2x -1,定义域为(-∞,1)∪(1,+∞),值域也是(-∞,1)∪(1,+∞).5.(2018·福建期末)已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧log 2x +a ,x >0,4x -2-1,x ≤0.若f (a )=3,则f (a -2)=( )A .-1516B .3C .-6364或3D .-1516或3解析:选A 当a >0时,若f (a )=3,则log 2a +a =3,解得a =2(满足a >0);当a ≤0时,若f (a )=3,则4a -2-1=3,解得a =3,不满足a ≤0,所以舍去.于是,可得a =2.故f (a -2)=f (0)=4-2-1=-1516.6.已知函数y =f (2x -1)的定义域是[0,1],则函数f 2x +1log 2x +1的定义域是( )A .[1,2]B .(-1,1] C.⎣⎡⎦⎤-12,0 D .(-1,0)解析:选D 由f (2x -1)的定义域是[0,1], 得0≤x ≤1,故-1≤2x -1≤1, ∴f (x )的定义域是[-1,1], ∴要使函数f 2x +1log 2x +1有意义,需满足⎩⎪⎨⎪⎧-1≤2x +1≤1,x +1>0,x +1≠1,解得-1<x <0.7.下列函数中,不满足f (2 018x )=2 018f (x )的是( ) A .f (x )=|x | B .f (x )=x -|x | C .f (x )=x +2D .f (x )=-2x解析:选C 若f (x )=|x |,则f (2 018x )=|2 018x |=2 018|x |=2 018f (x );若f (x )=x -|x |,则f (2 018x )=2 018x -|2 018x |=2 018(x -|x |)=2 018f (x );若f (x )=x +2,则f (2 018x )=2 018x +2,而2 018f (x )=2 018x +2 018×2,故f (x )=x +2不满足f (2 018x )=2 018f (x );若f (x )=-2x ,则f (2 018x )=-2×2 018x =2 018×(-2x )=2 018f (x ).故选C.8.已知具有性质:f ⎝⎛⎭⎫1x =-f (x )的函数,我们称为满足“倒负”变换的函数,下列函数: ①f (x )=x -1x ;②f (x )=x +1x ;③f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x ,0<x <1,0,x =1,-1x ,x >1.其中满足“倒负”变换的函数是( ) A .①② B .①③ C .②③D .①解析:选B 对于①,f (x )=x -1x ,f ⎝⎛⎭⎫1x =1x-x =-f (x ),满足题意;对于②,f ⎝⎛⎭⎫1x =1x +x=f (x ),不满足题意;对于③,f ⎝⎛⎭⎫1x =⎩⎪⎨⎪⎧ 1x ,0<1x <1,0,1x =1,-x ,1x >1,即f ⎝⎛⎭⎫1x =⎩⎪⎨⎪⎧ 1x ,x >1,0,x =1,-x ,0<x <1,故f ⎝⎛⎭⎫1x =-f (x ),满足题意.综上可知,满足“倒负”变换的函数是①③. 9.(2019·青岛模拟)函数y =ln ⎝⎛⎭⎫1+1x +1-x 2的定义域为________. 解析:由⎩⎪⎨⎪⎧ 1+1x >0,1-x 2≥0⇒⎩⎪⎨⎪⎧x <-1或x >0,-1≤x ≤1⇒0<x ≤1. 所以该函数的定义域为(0,1].答案:(0,1]10.(2019·益阳、湘潭调研)若函数f (x )=⎩⎨⎧ lg 1-x ,x <0,-2x ,x ≥0,则f (f (-9))=________. 解析:∵函数f (x )=⎩⎨⎧ lg 1-x ,x <0,-2x ,x ≥0,∴f (-9)=lg 10=1,∴f (f (-9))=f (1)=-2. 答案:-211.(2018·张掖一诊)已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧2x ,x >0,x +1,x ≤0,若f (a )+f (1)=0,则实数a 的值等于________.解析:∵f (1)=2,且f (1)+f (a )=0,∴f (a )=-2<0,故a ≤0. 依题知a +1=-2,解得a =-3.答案:-312.已知f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧ 12x +1,x ≤0,-x -12,x >0,使f (x )≥-1成立的x 的取值范围是________. 解析:由题意知⎩⎪⎨⎪⎧ x ≤0,12x +1≥-1或⎩⎪⎨⎪⎧ x >0,-x -12≥-1,解得-4≤x ≤0或0<x ≤2,故所求x 的取值范围是[-4,2].答案:[-4,2]13.设函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧ax +b ,x <0,2x ,x ≥0,且f (-2)=3,f (-1)=f (1). (1)求函数f (x )的解析式;(2)在如图所示的直角坐标系中画出f (x )的图象.解:(1)由f (-2)=3,f (-1)=f (1),得⎩⎪⎨⎪⎧ -2a +b =3,-a +b =2, 解得⎩⎪⎨⎪⎧ a =-1,b =1,所以f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧-x +1,x <0,2x ,x ≥0. (2)函数f (x )的图象如图所示.。
2.1.2 指数函数及其性质疱丁巧解牛知识·巧学·升华 一、指数函数及其性质 1.指数函数的定义一般地,函数y=a x(a >0且a ≠1,x ∈R )叫做指数函数,其中x 是自变量.由于当a=0时,若x >0,a x 恒等于0;若x ≤0,a x无意义. 当a <0时,如y=(-2)x,对x=…,-21,41,21,…在实数范围内函数值不存在. 当a=1时,y=1x=1,是一常量,没有研究的必要.综上可知,当a ≤0或a=1时,不是没有意义,就是没有研究的必要,故规定a >0且a ≠1.只有形如y=a x (a >0且a ≠1)且定义域为R 的函数,才是指数函数,又如y=3·2x ,y=2x-1,y=2x+1等,是由指数函数经过某种变换而得到的,它们都不是指数函数.要点提示 因为指数的概念已经从整数扩充到实数,在底数a >0且a ≠1的情况下,对任意一个x 都有唯一确定的值y 与它对应,所以x 是任意实数. 2.指数函数的图象和性质(1)下面先画指数函数y=2x 及y=0.5x图象列出x,y 的对应值表,用描点法化出图象: x …-3 -2 -1 0 1 2 3 … y=2x 0.13 0.25 0.5 1 2 4 8 y=0.5x84210.50.250.13要点提示 函数y=a x与y=a -x的图象关于y 轴对称.xa >10<a <1图象性质①定义域:R ②值域:(0,+∞)③过点(0,1),即x=0时,y=1 ④在R 上是增函数, 当x <0时,0<y <1; 当x >0时,y >1④在R 上是减函数, 当x <0时,y >1; 当x >0时,0<y <1指数函数的单调性是指数函数性质中应用最广的,运用此性质可以求与指数函数有关的一般函数的值域、单调区间等.指数函数的图象变换有两种:一种是平移变换分上下、左右平移,遵循“左加右减,上加下减”.平移前后的形状没有发生变化,只是位置改变了;另一种是对称变换,它会导致前后的形状发生明显改变.指数函数的图象变换可以推广到我们学过的任何函数. 研究函数的性质,可明确图象的形状;通过函数的图象可以进一步加深对性质的理解.二者相辅相成、缺一不可,可通过解决函数的图象来解决与方程和不等式有关的问题,这时作函数的图象应明确其图象的形状,而确定形状的手段主要有:函数关系式的等价变形、图象的变换、通过研究函数的性质等.要点提示 ①指数函数的图象恒在x 轴上方;②指数函数的单调性取决于它的底数;③y=a x (a >1)在 x >0的方向上增幅越来越快;④指数函数由唯一的常量a 确定.⑤y=a x (0<a<1)在x <0的方向上增幅越来越快.方法点拨 遇到求含有字母的表达式等问题可先用待定系数法确定a ,再求值.深化升华 ①底数相同,指数不同的,可构造指数函数,利用函数的单调性比较大小; ②底数、指数都不相同的,可选一中间值比较大小; ③指数相同,底数不同的可用数形结合法比较大小. 问题·思路·探究问题1 为什么说指数函数的图象是研究函数性质的直观工具?思路:对于指数函数问题,我们不仅仅应该知道其表达式及利用表达式进行计算的问题,而且应注重结合其相应的图象掌握相应的知识且能灵活运用图象来分析问题、解决问题,从而领会图象在指数函数应用方面的作用. 探究:因为通过图象我们可以直观地看到,任取a({a|a>0且a ≠1}),图象始终过定点(0,1),图象始终在x 轴的上方;当a>1时第一象限的图象与0<a<1时第二象限的图象始终在直线y=1的上方,当a>1时第二象限的图象与0<a<1时第一象限的图象始终在直线y=1的下方,当a>1时,图象是上升的,当0<a<1时,图象是下降的.所以应用图象进行数形结合,清晰地刻画了指数函数的性质,它们便于我们记忆起函数性质和变化规律.问题2 函数y=2|x|的图象有什么特征?你能根据它的图象指出其值域和单调区间吗?思路:函数y=a |x|:其图象是关于y 轴对称的,所以只要先把y=a x的y轴右边的图象保留,再将y 轴右边部分关于y轴作出对称部分;就得到了y=a |x|的图象.探究:函数y=2|x|的图象关于y 轴对称,这是因为它的图象由y=2x(x ≥0)的图象和y=(21)x(x<0)的图象合并而成,而y=2x(x>0)与y=(21)x(x<0)的图象关于y 轴对称,所以函数y=2|x|的图象关于y 轴对称,由图象可知值域是[1,+∞),递增区间为[0,+∞),递减区间为(-∞,0]问题3 函数y=a x+h+k(a>0且a ≠1)的图象恒过点(-h,1+k ),为什么?思路:一般地,把函数y=f (x )的图象向右平移m 个单位得函数y=f (x-m )的图象(m ∈R ,m <0就是向右平移|m|个单位);把函数y=f (x )的图象向上平移n 个单位,得到函数y=f (x )+n 的图象(n ∈R ,若n <0,就是向下平移|n|个单位=探究:函数y=a x+h +k(a>0且a ≠1)的图象可由y=a x(a>0且a ≠1)的图象向左(当h>0时)或向右(当h<0时)平移|h|个单位,再向上(当k>0时)或向右(当k<0时)平移|k|个单位而得到,因为y=a x (a>0且a ≠1)的图象恒过点(0,1),所以函数y=a x+h+k(a>0且a ≠1)的图象恒过点(-h,1+k ). 典题·热题·新题例1 下列函数中,哪些是指数函数?①y=4x ②y=x 4 ③y=-4x ④y=4-x ⑤y=(-4)x ⑥y=4x+1 ⑦y=4x +1⑧y=e x ⑨y=4x(x>0)⑩y=(a-1)x(a>1且a ≠2)思路解析:①④⑧⑩为指数函数,其中④y=4-x 从形式上看不是指数函数,将它变形为y=(4-1)x,即y=(41)x.它实质上是指数函数. ②中底数x 不是常数,而4不是变数;③是-1与指数函数4x的乘积;⑤中底数-4<0; ⑥中的指数是x 的函数,不是自变量x ;⑦由y=4x向上平移得到的;⑨x 的范围不是R . 答案:②③⑤⑥⑦⑨不是指数函数.误区警示 像y=4x+1,y=4x +1的图象可由y=2x 的图象通过平移或伸缩变换而得到.而y=a -x从形式上看不是指数函数,将它变形为y=(a -1)x,即y=(a1)x.它实质上是指数函数. 例2 若指数函数y=(2a-1)x是减函数.则a 的范围是多少? 思路解析:由题意可知1>2a-1>0,得21<a <1. 答案:21<a <1 深化升华 解与指数有关的问题时,注意对底数分类讨论,这是考试的一个重点.例3 如右图,在同一坐标系下给出四个指数函数的图象,试比较底数a 、b 、c 、d 的大小.思路解析:作直线x=1与四个图象交于四个点,得四个纵坐标为a 、b 、c 、d ,底数都“跑”到纵轴上去了,可在数轴的位置上直观比较底数的大小,则a >b >1>c >d >0 . 答案:a >b >c >d拓展延伸 在同一坐标系中,画出函数y=3x,y=(31)x ,y=2x,y=(21)x 的图象,比一比,看它们之间有何联系.从图中可以看到,图象向下无限地与x 轴靠拢,即x 轴是指数函数的渐近线.任何两个函数图象都是交叉出现的,交叉点是(0,1).在y 轴的右侧,对同一变量x 而言,底数越大,函数值越大;在y 轴的左侧,情况正好相反,即对同一自变量x 而言,底数越大,函数值越小.以此为依据,可定性地分析在同一坐标系中,底数不同的若干个指数函数的底数的大小关系.怎样定量分析同一坐标系中底数不同的指数函数的底数的大小呢?我们知道,对指数函数y=a x(a >0且a ≠1),当x=1时,y=a ,而a 恰好是指数函数的底数,这就启发我们,不妨作直线x=1,它同各个图象相交,交点的纵坐标就是各指数函数的底数,以此可比较底数的大小.深化升华 (1)渐近线是指逐渐靠拢,但永远不能到达的线.(2)从联系的观点研究不同底数的指数函数图象间的关系,对深化理解指数函数的图象和性质是有帮助的.例4 画出下列函数的图象:(1)y=2x-1+2;(2)y=0.5|x|思路解析:利用指数函数的图象及结合函数图象的变换来处理.答案:(1)利用函数y=2x的图象沿x 轴正半轴平移一个单位,纵坐标不变,再把所得图象沿y 轴的正半轴平移2个单位,横坐标不变,得到y=2x-1+2的图象,如图(1)(注:画出虚直线的目的是体现平移变换).(2)由y=0.5|x|=⎪⎩⎪⎨⎧<=≥-,0,25.0,0,5.0x x xx x作y=0.5x的图象但只取y 轴及其右侧部分,再作y=2x的图象但只取y 轴左侧部分,就得到函数y=0.5|x|的图象,如图(2)所示的实线(注:画出虚线的目的是衬托实线的特征).图(1) 图(2) 深化升华 由指数函数的图象,我们还可以总结出图象的变化规律: ①平移规律若已知y=a x 的图象,则把y=a x 的图象向左平移b (b >0)个单位,则得到y=a x+b的图象.把y=a x 的图象向右平移b (b >0)个单位,则得到y=a x-b 的图象,把y=a x的图象向上平移b(b >0)个单位,则得到y=a x +b 的图象.把y=a x的图象向下平移b (b >0)个单位,则得到y=a x-b 的图象. ②对称规律函数y=a x 的图象与y=a -x 的图象关于y 轴对称,y=a x 的图象与y=-a x的图象关于直线x轴对称.函数y=a x 的图象与y=-a -x的图象关于坐标原点对称.函数y=a |x|:其图象是关于y 轴对称的,所以只要先把y=a x的y轴右边的图象保留;再将y轴右边部分关于y轴对称;就得到了y=a |x|的图象.拓展延伸 一般地,把函数y=f (x )的图象向右平移m 个单位得函数y=f (x-m )的图象(m ∈R ,m <0就是向右平移|m|个单位);把函数y=f (x )的图象向上平移n 个单位,得到函数y=f (x )+n 的图象(n ∈R ,若n <0,就是向下平移|n|个单位=.函数y=f (x )的图象与y=f (-x )的图象关于y 轴对称,函数y=f (x )的图象与函数y=-f (x )的图象关于x 轴对称,函数y=f (x )的图象与函数y=-f (1-x )的图象关于原点对称.函数y=f(|x|):其图象是关于y 轴对称的,所以只要先把y轴右边的图象保留;再将y轴右边部分关于y轴对称;就得到了y=f(|x|)的图象.例5 用函数单调性定义证明函数f (x )=2x在(-∞,+∞)上单调递增. 思路解析:函数单调递增:x 1<x 2⇒f (x 1)<f (x 2);或先论证)()(21x f x f <1,又f (x 2)>0⇒f (x 1)<f (x 2).证明:在(-∞,+∞)上任取x 1<x 2,则)()(21x f x f =2121222x x x x -=,∵x 1-x 2<0,∴212xx -<1.又f (x 2)=2x2>0,∴f (x 1)<f (x 2).∴函数f (x )=2x在(-∞,+∞)上单调递增. 深化升华 在用函数单调性定义证明的过程中,除了作差法也可用作商法比较f (x 1)、f (x 2)的大小.例6 求下列函数的单调区间:(1)y=2425.0--x x ;(2)y=x112+.思路解析:将原函数“拆”成两个简单的函数,再依据复合函数的单调性求解. 解:(1)令u=x 2-4x-2,则y=0.5u.因为y=0.5u为减函数,所以y=2425.0--x x 与u=x 2-4x-2的单调性相反.又由u=x 2-4x-2=(x-2)2-6得u=x 2-4x-2在(-∞,2]为减函数,在[2,+∞)为增函数.所以y=2425.0--x x 在(-∞,2)为增函数,在[2,+∞]为减函数;(2)令u=1+x 1,则y=2u ,因为y=2u为增函数,所以y=x 112+的单调性与u=1+x 1的单调性相同.因为u=1+x1(x ≠0)所以在(-∞,0)及(0,+∞)上均为减函数,所以y=x 112+的单调递减区间为(-∞,0)和(0,+∞).拓展延伸 确定函数的单调性,利用复合函数的单调性的方法或可变形函数解析式,利用已有函数的单调性进行由里及外的层层判断,最终得出函数的单调性.但是要证明单调性必须用单调性定义.本题求函数值域也可以利用解析式变形,由里及外层层求出值域最终而得:y=1212+-x x =1-122+x .x ∈(-∞,+∞)⇒2x >0⇒2x+1>1⇒121+x <1,∴-2<-122+x<0.∴-1<y <1.∴值域为(-1,1).例7 已知函数f (x )=a x(a >0,且a ≠1),根据图象判断21[f (x 1)+f (x 2)]与f (221x x +)的大小,并加以证明.思路解析:对a >1及0<a <1两种情形的指数函数图象,分别取两点A (x 1,f (x 1))、B (x 2,f (x 2))连线段,其中21[f (x 1)+f (x 2)]就是这线段中点M 的函数值,f (221x x +)就是图象上弧线段与直线x=221x x +的交点M 的函数值,如下图.显然无论哪一种情形总有点N 在点M 下方. ∴f (221x x +)<21[f (x 1)+f (x 2)]. 证明:f (x 1)+f (x 2)-2f (221x x +)=2222)(2112121x x x x xx a aaa a -=-++.由x 1≠x 2,∴21x ≠22x .∴2221xxa a -≠0,∴222)(21xxa a ->0.∴f (x 1)+f (x 2)-2f (221x x +)>0. 深化升华 通过数形结合我们不难发现凸凹函数的性质. 若f (x )是凸函数,则f (221x x +)≥21[f (x 1)+f (x 2)]; 若f (x )是凹函数,则f (221x x +)≤21[f (x 1)+f (x 2)]. 例8 方程2x-1=2x 的实数解的个数为( )A. 0个B.1个C.2个D.3个 思路解析:这不是我们所学的代数等式,也不可能转化成代数式,只有数形结合观察图象交点才能解决.答案:2x-1=2x 可化为2x=2x+1,令⎩⎨⎧+==122x y y x 在同一坐标系中画出y=2x及y=2x+1的图象.如右图所示,可以看出它们图象有两个交点.故选C.深化升华 遇到等式两边的形式属于不同类型的函数而且直接处理无法进行时,这时应联想到用数形结合来解决.。
2024年高考数学总复习第二章《函数与基本初等函数》§2.2函数的单调性与最值最新考纲1.通过已学过的函数特别是二次函数,理解函数的单调性、最大(小)值及其几何意义.2.学会运用函数图象理解和研究函数的性质.1.函数的单调性(1)单调函数的定义增函数减函数定义一般地,设函数f (x )的定义域为I ,如果对于定义域I 内某个区间D 上的任意两个自变量的值x 1,x 2当x 1<x 2时,都有f (x 1)<f (x 2),那么就说函数f (x )在区间D 上是增函数当x 1<x 2时,都有f (x 1)>f (x 2),那么就说函数f (x )在区间D 上是减函数图象描述自左向右看图象是上升的自左向右看图象是下降的(2)单调区间的定义如果函数y =f (x )在区间D 上是增函数或减函数,那么就说函数y =f (x )在这一区间具有(严格的)单调性,区间D 叫做y =f (x )的单调区间.2.函数的最值前提设函数y =f (x )的定义域为I ,如果存在实数M 满足条件(1)对于任意的x ∈I ,都有f (x )≤M ;(2)存在x 0∈I ,使得f (x 0)=M(3)对于任意的x ∈I ,都有f (x )≥M ;(4)存在x 0∈I ,使得f (x 0)=M结论M 为最大值M 为最小值概念方法微思考1.在判断函数的单调性时,你还知道哪些等价结论?提示对∀x 1,x 2∈D ,f (x 1)-f (x 2)x 1-x 2>0⇔f (x )在D 上是增函数,减函数类似.2.写出对勾函数y =x +ax (a >0)的增区间.提示(-∞,-a ]和[a ,+∞).题组一思考辨析1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)若定义在R 上的函数f (x ),有f (-1)<f (3),则函数f (x )在R 上为增函数.(×)(2)函数y =f (x )在[1,+∞)上是增函数,则函数的单调递增区间是[1,+∞).(×)(3)函数y =1x的单调递减区间是(-∞,0)∪(0,+∞).(×)(4)如果一个函数在定义域内的某几个子区间上都是增函数,则这个函数在定义域上是增函数.(×)(5)所有的单调函数都有最值.(×)题组二教材改编2.函数f (x )=x 2-2x 的单调递增区间是____________.答案[1,+∞)(或(1,+∞))3.函数y =2x -1在[2,3]上的最大值是______.答案24.若函数f (x )=x 2-2mx +1在[2,+∞)上是增函数,则实数m 的取值范围是________.答案(-∞,2]解析由题意知,[2,+∞)⊆[m ,+∞),∴m ≤2.题组三易错自纠5.函数y =12log (x 2-4)的单调递减区间为________.答案(2,+∞)6.若函数f (x )=|x -a |+1的增区间是[2,+∞),则a =________.答案2解析∵f (x )=|x -a |+1的单调递增区间是[a ,+∞),∴a =2.7.函数y =f (x )是定义在[-2,2]上的减函数,且f (a +1)<f (2a ),则实数a 的取值范围是________.答案[-1,1)解析-2≤a+1≤2,-2≤2a≤2,a+1>2a,解得-1≤a<1.8.函数f(x)1x,x≥1,-x2+2,x<1的最大值为________.答案2解析当x≥1时,函数f(x)=1x为减函数,所以f(x)在x=1处取得最大值,为f(1)=1;当x<1时,易知函数f(x)=-x2+2在x=0处取得最大值,为f(0)=2.故函数f(x)的最大值为2.题型一确定函数的单调性命题点1求函数的单调区间例1(1)函数f(x)=ln(x2-2x-8)的单调递增区间是()A.(-∞,-2)B.(-∞,1)C.(1,+∞)D.(4,+∞)答案D解析函数y=x2-2x-8=(x-1)2-9图象的对称轴为直线x=1,由x2-2x-8>0,解得x>4或x<-2,所以(4,+∞)为函数y=x2-2x-8的一个单调递增区间.根据复合函数的单调性可知,函数f(x)=ln(x2-2x-8)的单调递增区间为(4,+∞).(2)函数y=-x2+2|x|+3的单调递减区间是__________________.答案[-1,0],[1,+∞)解析由题意知,当x≥0时,y=-x2+2x+3=-(x-1)2+4;当x<0时,y=-x2-2x+3=-(x+1)2+4,二次函数的图象如图.由图象可知,函数y=-x2+2|x|+3的单调递减区间为[-1,0],[1,+∞).命题点2讨论函数的单调性例2判断并证明函数f (x )=ax 2+1x (其中1<a <3)在[1,2]上的单调性.解函数f (x )=ax 2+1x(1<a <3)在[1,2]上单调递增.证明:设1≤x 1<x 2≤2,则f (x 2)-f (x 1)=ax 22+1x 2-ax 21-1x 1=(x 2-x 1)a (x 1+x 2)-1x 1x 2,由1≤x 1<x 2≤2,得x 2-x 1>0,2<x 1+x 2<4,1<x 1x 2<4,-1<-1x 1x 2<-14.又因为1<a <3,所以2<a (x 1+x 2)<12,得a (x 1+x 2)-1x 1x 2>0,从而f (x 2)-f (x 1)>0,即f (x 2)>f (x 1),故当a ∈(1,3)时,f (x )在[1,2]上单调递增.引申探究如何用导数法求解本例?解f ′(x )=2ax -1x 2=2ax 3-1x 2,因为1≤x ≤2,所以1≤x 3≤8,又1<a <3,所以2ax 3-1>0,所以f ′(x )>0,所以函数f (x )=ax 2+1x (其中1<a <3)在[1,2]上是增函数.思维升华确定函数单调性的方法:(1)定义法和导数法,证明函数单调性只能用定义法和导数法;(2)复合函数法,复合函数单调性的规律是“同增异减”;(3)图象法,图象不连续的单调区间不能用“∪”连接.跟踪训练1(1)下列函数中,满足“∀x 1,x 2∈(0,+∞)且x 1≠x 2,(x 1-x 2)·[f (x 1)-f (x 2)]<0”的是()A .f (x )=2xB .f (x )=|x -1|C .f (x )=1x -xD .f (x )=ln(x +1)答案C解析由(x 1-x 2)·[f (x 1)-f (x 2)]<0可知,f (x )在(0,+∞)上是减函数,A ,D 选项中,f (x )为增函数;B 中,f (x )=|x -1|在(0,+∞)上不单调;对于f (x )=1x -x ,因为y =1x与y =-x 在(0,+∞)上单调递减,因此f (x )在(0,+∞)上是减函数.(2)函数f (x )=(a -1)x +2在R 上单调递增,则函数g (x )=a |x -2|的单调递减区间是______________.答案(-∞,2]解析因为f (x )在R 上单调递增,所以a -1>0,即a >1,因此g (x )的单调递减区间就是y =|x -2|的单调递减区间(-∞,2].(3)函数f (x )=|x -2|x 的单调递减区间是________.答案[1,2]解析f (x )2-2x ,x ≥2,x 2+2x ,x <2.画出f (x )图象,由图知f (x )的单调递减区间是[1,2].题型二函数的最值1.函数y =x 2-1x 2+1的值域为____________.答案[-1,1)解析由y =x 2-1x 2+1,可得x 2=1+y 1-y.由x 2≥0,知1+y1-y≥0,解得-1≤y <1,故所求函数的值域为[-1,1).2.函数y =x +1-x 2的最大值为________.答案2解析由1-x 2≥0,可得-1≤x ≤1.可令x =cos θ,θ∈[0,π],则y =cos θ+sin θ=2sin θ∈[0,π],所以-1≤y ≤2,故原函数的最大值为 2.3.函数y =|x +1|+|x -2|的值域为________.答案[3,+∞)解析函数y 2x +1,x ≤-1,,-1<x <2,x -1,x ≥2.作出函数的图象如图所示.根据图象可知,函数y =|x +1|+|x -2|的值域为[3,+∞).4.函数y =3x +1x -2的值域为________________.答案{y |y ∈R 且y ≠3}解析y =3x +1x -2=3(x -2)+7x -2=3+7x -2,因为7x -2≠0,所以3+7x -2≠3,所以函数y =3x +1x -2的值域为{y |y ∈R 且y ≠3}.5.函数f (x )-log 2(x +2)在区间[-1,1]上的最大值为________.答案3解析由于y 在[-1,1]上单调递减,y =log 2(x +2)在[-1,1]上单调递增,所以f (x )在[-1,1]上单调递减,故f (x )在[-1,1]上的最大值为f (-1)=3.6.若函数f (x )=x 2+ax +b 在区间[0,1]上的最大值是M ,最小值是m ,则M -m ()A .与a 有关,且与b 有关B .与a 有关,但与b 无关C .与a 无关,且与b 无关D .与a 无关,但与b 有关答案B 解析方法一设x 1,x 2分别是函数f (x )在[0,1]上的最小值点与最大值点,则m =x 21+ax 1+b ,M =x 22+ax 2+b .∴M -m =x 22-x 21+a (x 2-x 1),显然此值与a 有关,与b 无关.故选B.方法二由题意可知,函数f (x )的二次项系数为固定值,则二次函数图象的形状一定.随着b 的变动,相当于图象上下移动,若b 增大k 个单位,则最大值与最小值分别变为M +k ,m +k ,而(M +k )-(m +k )=M -m ,故与b 无关.随着a 的变动,相当于图象左右移动,则M -m 的值在变化,故与a 有关,故选B.思维升华求函数最值的五种常用方法及其思路(1)单调性法:先确定函数的单调性,再由单调性求最值.(2)图象法:先作出函数的图象,再观察其最高点、最低点,求出最值.(3)换元法:对比较复杂的函数可通过换元转化为熟悉的函数,再用相应的方法求最值.(4)分离常数法:形如求y=cx+dax+b(ac≠0)的函数的值域或最值常用分离常数法求解.(5)基本不等式法:先对解析式变形,使之具备“一正二定三相等”的条件后用基本不等式求出最值.题型三函数单调性的应用命题点1比较函数值的大小例3已知函数f(x)的图象向左平移1个单位后关于y轴对称,当x2>x1>1时,[f(x2)-f(x1)]·(x2-x1)<0恒成立,设a=f -12,b=f(2),c=f(3),则a,b,c的大小关系为()A.c>a>b B.c>b>aC.a>c>b D.b>a>c答案D解析根据已知可得函数f(x)的图象关于直线x=1对称,且在(1,+∞)上是减函数,因为a=f -12f522<52<3,所以b>a>c.命题点2解函数不等式例4(2018·四川成都五校联考)设函数f(x)是奇函数,且在(0,+∞)内是增函数,又f(-3)=0,则f(x)<0的解集是()A.{x|-3<x<0或x>3}B.{x|x<-3或0<x<3}C.{x|x<-3或x>3}D.{x|-3<x<0或0<x<3}答案B解析∵f(x)是奇函数,f(-3)=0,∴f(-3)=-f(3)=0,解得f(3)=0.∵函数f(x)在(0,+∞)内是增函数,∴当0<x<3时,f(x)<0;当x>3时,f(x)>0.∵函数f(x)是奇函数,∴当-3<x<0时,f(x)>0;当x<-3时,f(x)<0.则不等式f (x )<0的解集是{x |0<x <3或x <-3}.命题点3求参数的取值范围例5(1)(2018·全国Ⅱ)若f (x )=cos x -sin x 在[0,a ]上是减函数,则a 的最大值是()A.π4B.π2C.3π4D .π答案C解析∵f (x )=cos x -sin x =-2sin∴当x -π4∈-π2,π2,即x ∈-π4,3π4时,y =sinf (x )=-2sin ∴-π4,3π4是f (x )在原点附近的单调减区间,结合条件得[0,a ]⊆-π4,3π4,∴a ≤3π4,即a max =3π4.(2)已知函数f (x )2+12a -2,x ≤1,x -a ,x >1,若f (x )在(0,+∞)上单调递增,则实数a 的取值范围为________.答案(1,2]解析由题意,得12+12a -2≤0,则a ≤2,又y =a x -a (x >1)是增函数,故a >1,所以a 的取值范围为1<a ≤2.(3)(2018·安徽滁州中学月考)已知函数f (x )=log 2(x 2-ax +3a )在[2,+∞)上是增函数,则实数a 的取值范围是______________.答案(-4,4]解析设g (x )=x 2-ax +3a ,根据对数函数及复合函数的单调性知,g (x )在[2,+∞)上是增函数,且g (2)>0,2,a >0,∴-4<a ≤4,∴实数a 的取值范围是(-4,4].思维升华函数单调性应用问题的常见类型及解题策略(1)比较大小.(2)解不等式.利用函数的单调性将“f ”符号脱掉,转化为具体的不等式求解,应注意函数的定义域.(3)利用单调性求参数.①依据函数的图象或单调性定义,确定函数的单调区间,与已知单调区间比较;②需注意若函数在区间[a ,b ]上是单调的,则该函数在此区间的任意子集上也是单调的;③分段函数的单调性,除注意各段的单调性外,还要注意衔接点的取值.跟踪训练2(1)如果函数f (x )2-a )x +1,x <1,x ,x ≥1满足对任意x 1≠x 2,都有f (x 1)-f (x 2)x 1-x 2>0成立,那么a 的取值范围是________.答案32,解析对任意x 1≠x 2,都有f (x 1)-f (x 2)x 1-x 2>0,所以y =f (x )在(-∞,+∞)上是增函数.-a >0,>1,2-a )×1+1≤a ,解得32≤a <2.故实数a 的取值范围是32,(2)已知函数f (x )是定义在区间[0,+∞)上的函数,且在该区间上单调递增,则满足f (2x -1)<f x 的取值范围是______________.答案12,解析因为函数f (x )是定义在区间[0,+∞)上的增函数,且满足f (2x -1)<所以0≤2x -1<13,解得12≤x <23.1.下列函数中,在区间(0,+∞)上为增函数的是()A .y =ln(x +2)B .y =-x +1C .yD .y =x +1x答案A解析函数y=ln(x+2)的增区间为(-2,+∞),所以在(0,+∞)上一定是增函数.2.已知函数f(x)=x2-2x-3,则该函数的单调递增区间为()A.(-∞,1]B.[3,+∞)C.(-∞,-1]D.[1,+∞)答案B解析设t=x2-2x-3,由t≥0,即x2-2x-3≥0,解得x≤-1或x≥3,所以函数f(x)的定义域为(-∞,-1]∪[3,+∞).因为函数t=x2-2x-3的图象的对称轴为x=1,所以函数t在(-∞,-1]上单调递减,在[3,+∞)上单调递增,所以函数f(x)的单调递增区间为[3,+∞).3.设偶函数f(x)的定义域为R,当x∈[0,+∞)时,f(x)是增函数,则f(-2),f(π),f(-3)的大小关系是()A.f(π)>f(-3)>f(-2)B.f(π)>f(-2)>f(-3)C.f(π)<f(-3)<f(-2)D.f(π)<f(-2)<f(-3)答案A解析因为f(x)是偶函数,所以f(-3)=f(3),f(-2)=f(2).又因为函数f(x)在[0,+∞)上是增函数,所以f(π)>f(3)>f(2),即f(π)>f(-3)>f(-2).4.已知函数f(x)-2a)x,x≤1,a x+13,x>1,当x1≠x2时,f(x1)-f(x2)x1-x2<0,则a的取值范围是(),13 B.13,12,12 D.14,13答案A解析当x1≠x2时,f(x1)-f(x2)x1-x2<0,∴f(x)是R上的减函数.∵f(x)-2a)x,x≤1,a x+13,x>1,-2a<1,a<1,-2a≥13,∴0<a≤13.5.设f (x )x -a )2,x ≤0,+1x +a ,x >0,若f (0)是f (x )的最小值,则a 的取值范围为()A .[-1,2]B .[-1,0]C .[1,2]D .[0,2]答案D 解析∵当x ≤0时,f (x )=(x -a )2,f (0)是f (x )的最小值,∴a ≥0.当x >0时,f (x )=x +1x +a ≥2+a ,当且仅当x =1时取“=”.要满足f (0)是f (x )的最小值,需2+a ≥f (0)=a 2,即a 2-a -2≤0,解得-1≤a ≤2.∴a 的取值范围是0≤a ≤2.故选D.6.已知函数f (x )2x ,x ≥1,+c ,x <1,则“c =-1”是“函数f (x )在R 上单调递增”的()A .充分不必要条件B .必要不充分条件C .充要条件D .既不充分也不必要条件答案A 解析若函数f (x )在R 上单调递增,则需log 21≥c +1,即c ≤-1.由于c =-1,即c ≤-1,但c ≤-1不能得出c =-1,所以“c =-1”是“函数f (x )在R 上单调递增”的充分不必要条件.7.已知奇函数f (x )在R 上是增函数.若a =-b =f (log 24.1),c =f (20.8),则a ,b ,c 的大小关系为________________.答案a >b >c 解析∵f (x )在R 上是奇函数,∴a =-log f (log 25).又f (x )在R 上是增函数,且log 25>log 24.1>log 24=2>20.8,∴f (log 25)>f (log 24.1)>f (20.8),∴a >b >c .8.如果函数f (x )=ax 2+2x -3在区间(-∞,4)上单调递增,则实数a 的取值范围是______________.答案-14,0解析当a =0时,f (x )=2x -3在定义域R 上是单调递增的,故在(-∞,4)上单调递增;当a ≠0时,二次函数f (x )的对称轴为x =-1a,因为f (x )在(-∞,4)上单调递增,所以a <0,且-1a ≥4,解得-14≤a <0.综上,实数a 的取值范围是-140.9.记min{a ,b },a ≤b ,,a >b ,若f (x )=min{x +2,10-x }(x ≥0),则f (x )的最大值为________.答案6解析由题意知,f (x )+2,0≤x ≤4,-x ,x >4,易知f (x )max =f (4)=6.10.设函数f (x )x 2+4x ,x ≤4,2x ,x >4.若函数y =f (x )在区间(a ,a +1)上单调递增,则实数a的取值范围是__________________.答案(-∞,1]∪[4,+∞)解析作函数f (x )的图象如图所示,由图象可知f (x )在(a ,a +1)上单调递增,需满足a ≥4或a +1≤2,即a ≤1或a ≥4.11.已知f (x )=x x -a(x ≠a ).(1)若a =-2,试证f (x )在(-∞,-2)上单调递增;(2)若a >0且f (x )在(1,+∞)上单调递减,求a 的取值范围.(1)证明当a =-2时,f (x )=x x +2.设x 1<x 2<-2,则f (x 1)-f (x 2)=x 1x 1+2-x 2x 2+2=2(x 1-x 2)(x 1+2)(x 2+2).因为(x 1+2)(x 2+2)>0,x 1-x 2<0,所以f (x 1)-f (x 2)<0,即f (x 1)<f (x 2),所以f (x )在(-∞,-2)上单调递增.(2)解设1<x 1<x 2,则f (x 1)-f (x 2)=x 1x 1-a -x 2x 2-a=a (x 2-x 1)(x 1-a )(x 2-a ).因为a >0,x 2-x 1>0,所以要使f (x 1)-f (x 2)>0,只需(x 1-a )(x 2-a )>0恒成立,所以a ≤1.综上所述,0<a ≤1.12.(2018·河南南阳一中月考)设函数f (x )=ax 2+bx +1(a ,b ∈R ),F (x )x ),x >0,f (x ),x <0.(1)若f (-1)=0,且对任意实数x 均有f (x )≥0成立,求F (x )的解析式;(2)在(1)的条件下,当x ∈[-2,2]时,g (x )=f (x )-kx 是单调函数,求实数k 的取值范围.解(1)∵f (-1)=0,∴b =a +1.由f (x )≥0恒成立,知a >0且方程ax 2+bx +1=0中Δ=b 2-4a =(a +1)2-4a =(a -1)2≤0,∴a =1.从而f (x )=x 2+2x +1.∴F (x )x +1)2,x >0,(x +1)2,x <0.(2)由(1)可知f (x )=x 2+2x +1,∴g (x )=f (x )-kx =x 2+(2-k )x +1,由g (x )在[-2,2]上是单调函数,知-2-k 2≤-2或-2-k 2≥2,得k ≤-2或k ≥6.即实数k 的取值范围为(-∞,-2]∪[6,+∞).13.已知函数f (x )3,x ≤0,(x +1),x >0,若f (2-x 2)>f (x ),则实数x 的取值范围是()A .(-∞,-1)∪(2,+∞)B .(-∞,-2)∪(1,+∞)C .(-1,2)D .(-2,1)答案D 解析∵当x =0时,两个表达式对应的函数值都为0,∴函数的图象是一条连续的曲线.又∵当x ≤0时,函数f (x )=x 3为增函数,当x >0时,f (x )=ln(x +1)也是增函数,∴函数f (x )是定义在R 上的增函数.因此,不等式f (2-x 2)>f (x )等价于2-x 2>x ,即x 2+x -2<0,解得-2<x <1.14.已知f (x )2-4x +3,x ≤0,x 2-2x +3,x >0,不等式f (x +a )>f (2a -x )在[a ,a +1]上恒成立,则实数a 的取值范围是________.答案(-∞,-2)解析二次函数y 1=x 2-4x +3的对称轴是x =2,∴该函数在(-∞,0]上单调递减,∴x 2-4x +3≥3,同样可知函数y 2=-x 2-2x +3在(0,+∞)上单调递减,∴-x 2-2x +3<3,∴f (x )在R 上单调递减,∴由f (x +a )>f (2a -x )得到x +a <2a -x ,即2x <a ,∴2x <a 在[a ,a +1]上恒成立,∴2(a +1)<a ,∴a <-2,∴实数a 的取值范围是(-∞,-2).15.已知函数f (x )=2020x +ln(x 2+1+x )-2020-x +1,则不等式f (2x -1)+f (2x )>2的解集为____________.答案解析由题意知,f (-x )+f (x )=2,∴f (2x -1)+f (2x )>2可化为f (2x -1)>f (-2x ),又由题意知函数f (x )在R 上单调递增,∴2x -1>-2x ,∴x >14,∴16.已知定义在区间(0,+∞)上的函数f (x )是增函数,f (1)=0,f (3)=1.(1)解不等式0<f (x 2-1)<1;(2)若f (x )≤m 2-2am +1对所有x ∈(0,3],a ∈[-1,1]恒成立,求实数m 的取值范围.解(1)2-1>0,x 2-1<3,得2<x <2或-2<x <- 2.∴原不等式的解集为(-2,-2)∪(2,2).(2)∵函数f (x )在(0,3]上是增函数,∴f (x )在(0,3]上的最大值为f (3)=1,∴不等式f (x )≤m 2-2am +1对所有x ∈(0,3],a ∈[-1,1]恒成立转化为1≤m 2-2am +1对所有a ∈[-1,1]恒成立,即m 2-2am ≥0对所有a ∈[-1,1]恒成立.设g (a )=-2ma +m 2,a ∈[-1,1],∴(-1)≥0,(1)≥0,m +m 2≥0,2m +m 2≥0,解该不等式组,得m ≤-2或m ≥2或m =0,即实数m 的取值范围为(-∞,-2]∪{0}∪[2,+∞).。
高一数学上册第二章基本初等函数之对数函数知识点总结及练习题(含答案)高一数学上册第二章基本初等函数之对数函数知识点总结及练习题(含答案)〖2.2〗对数函数【2.2.1】对数与对数运算(1)对数的定义①若a某N(a0,且a1),则某叫做以a为底N的对数,记作某logaN,其中a叫做底数,N叫做真数.②负数和零没有对数.③对数式与指数式的互化:某logaNa某N(a0,a1,N0).(2)几个重要的对数恒等式:loga10,logaa1,logaabb.N;自然对数:lnN,即loge(3)常用对数与自然对数:常用对数:lgN,即log10…).e2.71828(4)对数的运算性质如果a0,a1,M①加法:logaN(其中0,N0,那么MlogaNloga(MN)M②减法:logaMlogaNlogaN③数乘:nlogaMlogaMn(nR)④alogaNNnlogaM(b0,nR)bn⑤logabM⑥换底公式:logaNlogbN(b0,且b1)logba【2.2.2】对数函数及其性质(5)对数函数函数名称定义函数对数函数yloga某(a0且a1)叫做对数函数a1y某10a1y某1yloga某yloga某图象O(1,0)O(1,0)某某定义域值域过定点奇偶性(0,)R图象过定点(1,0),即当某1时,y0.非奇非偶单调性在(0,)上是增函数在(0,)上是减函数loga某0(某1)函数值的变化情况loga某0(某1)loga某0(某1)loga某0(0某1)loga某0(某1)loga某0(0某1)a变化对图象的影响在第一象限内,a越大图象越靠低,越靠近某轴在第一象限内,a越小图象越靠低,越靠近某轴在第四象限内,a越大图象越靠高,越靠近y轴在第四象限内,a越小图象越靠高,越靠近y轴(6)反函数的概念设函数果对于yf(某)的定义域为A,值域为C,从式子yf(某)中解出某,得式子某(y).如y在C中的任何一个值,通过式子某(y),某在A中都有唯一确定的值和它对应,那么式子某(y)表示某是y的函数,函数某(y)叫做函数yf(某)的反函数,记作某f1(y),习惯上改写成yf1(某).(7)反函数的求法①确定反函数的定义域,即原函数的值域;②从原函数式③将某yf(某)中反解出某f1(y);f1(y)改写成yf1(某),并注明反函数的定义域.(8)反函数的性质①原函数②函数yf(某)与反函数yf1(某)的图象关于直线y某对称.yf(某)的定义域、值域分别是其反函数yf1(某)的值域、定义域.yf(某)的图象上,则P"(b,a)在反函数yf1(某)的图象上.③若P(a,b)在原函数④一般地,函数yf(某)要有反函数则它必须为单调函数.一、选择题:1.log89的值是log23A.()23B.1C.32D.22.已知某=2+1,则log4(某3-某-6)等于A.()C.0D.32B.54123.已知lg2=a,lg3=b,则lg12等于lg15()A.2ab1abB.a2b1abC.2ab1abD.a2b1ab4.已知2lg(某-2y)=lg某+lgy,则某的值为 yA.1B.4()C.1或4C.(C.ln5D.4或-1()5.函数y=log1(2某1)的定义域为2A.(1,+∞)B.[1,+∞)2B.5e1,1]2D.(-∞,1)()D.log5e()y6.已知f(e某)=某,则f(5)等于A.e57.若f(某)loga某(a0且a1),且f1(2)1,则f(某)的图像是yyyABCD8.设集合A{某|某10},B{某|log2某0|},则AB等于A.{某|某1}C.{某|某1}B.{某|某0}D.{某|某1或某1}2O某O某O某O某()9.函数yln某1,某(1,)的反函数为()某1e某1,某(0,)B.y某e1e某1,某(,0)D.y某e1e某1,某(0,)A.y某e1e某1,某(,0)C.y某e1二、填空题:10.计算:log2.56.25+lg11log23+lne+2=10011.函数y=log4(某-1)2(某<1的反函数为__________.12.函数y=(log1某)2-log1某2+5在2≤某≤4时的值域为______.44三、解答题:13.已知y=loga(2-a某)在区间{0,1}上是某的减函数,求a的取值范围.14.已知函数f(某)=lg[(a2-1)某2+(a+1)某+1],若f(某)的定义域为R,求实数a的取值范围.15.已知f(某)=某2+(lga+2)某+lgb,f(-1)=-2,当某∈R时f(某)≥2某恒成立,求实数a的值,并求此时f(某)的最小值?一、选择题:.15.(lgm)0.9≤(lgm)0.8,16.25y8413,14.y=1-2某(某∈R),217.解析:因为a是底,所以其必须满足a>0且a不等于1a>0所以2-a某为减函数,要是Y=loga(2-a某)为减函数,则Y=loga(Z)为增函数,得a>1又知减函数区间为[0,1],a必须满足2-a某0>02-a某1>0即得a扩展阅读:高一数学上册_第二章基本初等函数之对数函数知识点总结及练习题(含答案)〖2.2〗对数函数【2.2.1】对数与对数运算(1)对数的定义①若a某N(a0,且a1),则某叫做以a为底N的对数,记作某logaN,其中a叫做底数,N叫做真数.②负数和零没有对数.③对数式与指数式的互化:某logaNa某N(a0,a1,N0).(2)几个重要的对数恒等式:loga10,logaa1,logbaab.(3)常用对数与自然对数:常用对数:lgN,即log10N;自然对数:lnN,即logeN(其中e2.71828…).(4)对数的运算性质如果a0,a1,M0,N0,那么①加法:logaMlogaNloga(MN)②减法:logaMlogaNlogMaN③数乘:nlogaMlogaMn(nR)log④aaNN⑤lognnabMblogaM(b0,nR)⑥换底公式:logbNaNloglog(b0,且b1)ba【2.2.2】对数函数及其性质(5)对数函数函数名称对数函数定义函数yloga某(a0且a1)叫做对数函数a10a1y某1ylog某1a某yyloga某图象(1,0)OO(1,0)某某定义域(0,)值域R 过定点图象过定点(1,0),即当某1时,y0.奇偶性非奇非偶单调性在(0,)上是增函数在(0,)上是减函数loga某0(某1)loga某0(某1)函数值的变化情况loga某0(某1)loga某0(某1)loga某0(0某1)loga某0(0某1)a变化对在第一象限内,a越大图象越靠低,越靠近某轴在第四象限内,a越大图象越靠高,越靠近y轴在第一象限内,a越小图象越靠低,越靠近某轴在第四象限内,a越小图象越靠高,越靠近y轴④一般地,函数yf(某)要有反函数则它必须为单调函数.图象的影响(6)反函数的概念设函数yf(某)的定义域为A,值域为C,从式子yf(某)中解出某,得式子某(y).如果对于y在C中的任何一个值,通过式子某(y),某在A中都有唯一确定的值和它对应,那么式子某(y)表示某是y的函数,函数某(y)叫做函数yf(某)的反函数,记作某f1(y),习惯上改写成yf1(某).(7)反函数的求法①确定反函数的定义域,即原函数的值域;②从原函数式yf(某)中反解出某f1(y);③将某f1(y)改写成yf1(某),并注明反函数的定义域.(8)反函数的性质①原函数②函数yf(某)与反函数yf1(某)的图象关于直线y某对称.yf(某)的定义域、值域分别是其反函数yf1(某)的值域、定义域.yf(某)的图象上,则P(b,a)在反函数yf(某)的图象"1③若P(a,b)在原函数上.一、选择题:1.log89log的值是23A.23B.12.已知某=2+1,则log4(某3-某-6)等于A.3B.5243.已知lg2=a,lg3=b,则lg12lg15等于A.2ab1abB.a2b1abD.a2b1ab4.已知2lg(某-2y)=lg某+lgy,则某y的值为A.1B.45.函数y=log1(2某1)的定义域为2A.(12,+∞)B.[1,+∞)1)6.已知f(e某)=某,则f(5)等于C.32()C.0()C.()C.1或4C.(12,1]()D.2D.122ab1abD.4或-1)D.(-∞,()A.e5B.5eC.ln5D.log5e7.若f(某)loga某(a0且a1),且f1(2)1,则f(某)的图像是()yyyyABCDO某O某某OO某8.设集合A{某|某210},B{某|lo2某g0|}则,AB等于()A.{某|某1}B.{某|某0}C.{某|某1}D.{某|某1或某1}9.函数yln某1某1,某(1,)的反函数为()A.ye某1e某1,某(0,)B.ye某1e某1,某(0,)C.ye某1e某1e某1,某(,0)D.ye某1,某(,0)二、填空题:10.计算:log2.56.25+lg1100+lne+21log23=(11.函数y=log4(某-1)2(某<1的反函数为__________.12.函数y=(log1某)2-log1某2+5在2≤某≤4时的值域为______.44三、解答题:13.已知y=loga(2-a某)在区间{0,1}上是某的减函数,求a的取值范围.14.已知函数f(某)=lg[(a2-1)某2+(a+1)某+1],若f(某)的定义域为R,求实数a的取值范围.15.已知f(某)=某2+(lga+2)某+lgb,f(-1)=-2,当某∈R时f(某)≥2某恒成立,求实数a的值,并求此时f(某)的最小值?一、选择题:.132,14.y=1-2某(某∈R),15.(lgm)0.9≤(lgm)0.8,16.254y817.解析:因为a是底,所以其必须满足a>0且a不等于1a>0所以2-a某为减函数,要是Y=loga(2-a某)为减函数,则Y=loga(Z)为增函数,得a>1又知减函数区间为[0,1],a必须满足2-a某0>02-a某1>0即得a。
《基本初等函数(小结)》教学设计
一、教学目标
1.知识与技能
(1)理解指数与对数,指数函数与对数函数的联系.
(2)能更加熟练地解决与指数函数,对数函数有关的问题.
2.过程与方法
通过提问,分析点评,让学生更能熟悉指数函数,对数函数的性质.
3.情感、态度、价值观
(1)提高学生的认知水平,为学生塑造良好的数学认识结构.
(2)培养学生数形结合的思想观念及抽象思维能力.
二、重点、难点
重点:指数函数与对数函数的性质。
难点:灵活运用函数性质解决有关问题。
三、学法与教具
1.学法:讲授法、讨论法。
2.教具:投影仪。
四、教学设想
1.回顾本章的知识
2.指数与对数
指数式与对数式的互化
指数←→对数值
提问:在对数式中,a,N,b的取值范围是什么?
例1:已知=,54b=3,用的值
解法1:由=3得=b
∴==
解法2:由
设
所以
即:
所以
因此得:
(1)法1是通过指数化成对数,再由对数的运算性质和换底公式计算结果. 法2是通过对数化成指数,再由指数的运算性质计算出结果,但法2运算的技巧性较大。
2.指数函数与对数函数
问题1:函数分别必须满足什么条件.
问题2:在同一直角坐标系中画出函数的图象,并说明两者之间的关系.
问题3:根据图象说出指数函数与对数函数的性质.[来源:]
例2:已知函数的图象沿轴方向向左平移1个单位后与的图象关于直线对称,且,则函数的值域为.
分析:函数关于直线对称的函数为
∴
∴
∵
小结:底数相同的指数函数与对数函数关于对称,它们之间还有一个关系式子:
例3:已知
(1)求的定义域
(2)求使的的取值范围
分析:(1)要求的定义域,
则应有
(2)注意考虑不等号右边的0化为,则(2)小题变为
两种情况分别求出.
建议:通过提问由学生作答
五、课堂小结:
1.指数与对数实质上只是同一数量关系的两种不同的形式,它们之间可以互化,这种等价互化也是指数运算和对数运算的常用方法.
2.底数相同的指数函数和对数函数互为反函数,它们的图象关于对称,它们在各自的定义域内增减性是一致的,通过函数图象,利用数形结合,记作指数函数与对数函数的性质.
A组 3 7
作业:P
90
B组 3 4
P
91。