【数学】2010年高考总复习:3.3 函数的单调性与最值(练习)

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限时作业11 函数的单调性与最值 一、选择题1.已知f(x)在(-∞,+∞)内是减函数,a 、b ∈R ,a+b ≤0,则有( )A.f(a)+f(b)≤-f(a)-f(b)B.f(a)+f(b)≥-f(a)-f(b)C.f(a)+f(b)≤f(-a)+f(-b)D.f(a)+f(b)≥f(-a)+f(-b) 解析:a+b ≤0⇒a ≤-b,b ≤-a ⇒f(a)≥f(-b),f(b)≥f(-a)两式相加即得. 答案:D2.(2008江西高考,理3)若函数y =f(x)的值域是[21,3].则函数)(1)()(x f x f x F +=的值域是…( ) A.[21,3] B.[2,310] C.[25,310] D.[3,310]解析:令t =f(x),则21≤t ≤3,由函数tt t g 1)(+=在区间[21,1]上是减函数,在[1,3]上是增函数,则25)21(=g ,g(1)=2,310)3(=g ,故值域为[2,310],选B.答案:B3.(2008湖南高考,理10)设[x ]表示不超过x 的最大整数(如[2]=2,[45]=1),对于给定的n ∈N *,定义)1][()1()1][()1(+--+--=x x x x x n n n C x n ,x ∈[1,+∞),则当x ∈[23,3)时,函数xC 8的值域是( ) A.[316,28] B.[316,56) C.(4,328)∪[28,56) D.(4,316]∪(328,28]解析:依题意,当x ∈[23,2)时,[x ]=1,此时xC x88=∈(4,316];当x ∈[2,3)时,[x ]=2, 此时)1(56)1(788-=-⨯=x x x x C x ∈(328,28].因此,当x ∈[23,3)时,函数xC 8的值域是(4,316]∪(328,28],选D.答案:D4.(2008重庆高考,理4)已知函数31++-=x x y 的最大值为M,最小值为m,则Mm 的值为…( ) A.41 B.21 C.22 D.23解析:函数的定义域为[-3,1],设向量p =(1,1),q =(x -1,3+x ),则|p |=2,|q |=2,而31++-=x x y =p ·q ≤|p |·|q |=22,则y max =22而3·1213'+---+-=x x xx y ,所以当x ∈(-3,-1]时y′≥0,函数是增函数,当x ∈(-1,1)时y′<0,函数是减函数,而当x =-3与x=1时函数值相等,故y min =f(1)=2,故选C. 答案:C5.若函数32)(k x k x x h +-=在(1,+∞)上是增函数,则实数k 的取值范围是( )A.[-2,+∞)B.[2,+∞)C.(-∞,-2]D.(-∞,2] 解析:由h′(x)=22xk +≥0,得k ≥-2x 2,由于-2x 2在[1,+∞)内的最大值为-2,于是,实数k 的取值范围是[-2,+∞). 答案:A 6.对于函数: ①f(x)=lg(|x-2|+1),②f(x)=(x-2)2,③f(x)=cos(x+2),判断如下三个命题的真假: 命题甲:f(x+2)是偶函数;命题乙:f(x)在(-∞,2)上是减函数,在(2,+∞)上是增函数; 命题丙:f(x+2)-f(x)在(-∞,+∞)上是增函数.能使命题甲、乙、丙均为真的所有函数的序号是…( )A.①③B.①②C.③D.②解析:由命题甲:f(x+2)是偶函数,可知①②满足条件,③不满足;作出①②函数的图象,可知①②都满足命题乙的条件;又①不满足命题丙的条件,所以选D. 答案:D 二、填空题7.已知f(x)是R 上的偶函数,且在(-∞,0)上是减函数,则不等式f(x)≤f(3)的解集是________. 解析:如图,因为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,则在[-3,3]范围内f(x)≤f(3).答案:[-3,3]8.设函数f(x)=ax 3-3x+1(x ∈R ),若对于任意x ∈[-1,1],都有f(x)≥0成立,则实数a 的值为______.解析:由题意得f′(x)=3ax 2-3,当a ≤0时,有f′(x)=3ax 2-3<0, ∴f(x)在[-1,1]上为减函数. ∴f(x)最小值=f(1)=a-2≥0,解之,得a ≥2(与条件a ≤0矛盾)不符合题意; 当a >0时,令f′(x)=0可得ax 1±=,当x ∈(a 1-,a1)时f′(x)<0,f(x)为减函数;x ∈(-∞,a1-),(a1,+∞)时,f′(x)>0,f(x)为增函数.由f(-1)=4-a ≥0可得0<a ≤4, 又由021131)1(≥-=+-⨯=aaaa a a f 可得a ≥4,综上,可知a =4. 答案:49.(2008湖南高考,理14)已知函数13)(--=a ax x f (a≠1).(1)若a >0,则f(x)的定义域是___________;(2)若f(x)在区间(0,1]上是减函数,则实数a 的取值范围是_________. 解析:(1)当a >0且a≠1时,由3-ax ≥0得ax 3≤,即此时函数f(x)的定义域是(-∞,a3].(2)当a-1>0,即a >1时,要使f(x)在(0,1]上是减函数,则需3-a×1≥0,此时1<a ≤3. 当a-1<0,即a <1时,要使f(x)在(0,1]上是减函数,则需-a >0,此时a <0. 综上所述,所求实数a 的取值范围是(-∞,0)∪(1,3]. 答案:(1)(-∞,a3](2)(-∞,0)∪(1,3]10.关于函数||1lg )(2x x x f +=(x≠0),有下列命题:①其图象关于y 轴对称;②当x >0时,f(x)是增函数;当x <0时,f(x)是减函数; ③f(x)的最小值是lg2;④当-1<x <0或x >2时,f(x)是增函数; ⑤f(x)无最大值,也无最小值.其中所有正确结论的序号是__________. 解析:因为)(||1lg||1)(lg)(22x f x x x x x f =+=-+-=-,所以f(x)是偶函数,关于y 轴对称,①对; )||1|lg(|||1lg)(2x x x x x f +=+=,当x >0时,f(x)=lg(xx 1+),设xx x g 1)(+=,得211)('x x g -=,当x >1时,g′(x)>0,xx x g 1)(+=在(1,+∞)上单调递增,所以f(x)=lg(xx 1+)在(1,+∞)上单调递增;当0<x <1时,g′(x)<0,g(x)=xx 1+在(0,1)上单调递减,所以f(x)=lg(xx 1+)在(0,1)上单调递减;同理,当x <0时,由偶函数的性质可知f(x)在(-1,0)上单调递增, 在(-∞,-1)上单调递减,函数f(x)=lg ||12x x +有最小值,最小值为f(1)= lg2,无最大值,②⑤错,③④对,所以正确结论为①③④. 答案:①③④ 三、解答题11已知函数f(x)=ax 3+3x 2-x+1在R 上是减函数,求a 的取值范围.解:求函数f(x)的导数f′(x)=3ax 2+6x-1. (1)当f′(x)<0(x ∈R )时,f(x)是减函数.3ax 2+6x-1<0(x ∈R 0029⇔a <0且Δ=36+12a <0⇔a <-3. 所以,当a <-3时,由f′(x)<0,知f(x)(x ∈R )是减函数. (2)当a =-3时,f(x)=-3x 3+3x 2-x+1=-3(31-x )3+98,由函数y =x 3在R 上的单调性,可知当a =-3时,f(x)(x ∈R )是减函数. (3)当a >-3时,在R 上存在一个区间,其上有f′(x)>0, 所以,当a >-3时,函数f(x)(x ∈R )不是减函数. 综上,所求a 的取值范围是(-∞,-3]. 12.已知函数xa a x x f --+=1)((a ∈R 且x≠a).(1)当f(x)的定义域为[a-1,21-a ]时,求证:f(x)的值域为[0,1];(2)设函数g(x)=x 2-1+|(x-a)f(x)|,求g(x)的最小值. (1)证明:xa x a x a x f -+-=-+--=111)()(.当a-1≤x ≤21-a 时,21+-a ≤-x ≤-a+1,21≤a-x ≤1,1≤xa -1≤2,∴0≤xa -+-11≤1,即f(x)的值域为[0,1].(2)解:g(x)=x 2-1+|x+1-a|(x≠a),①当x ≥a-1且x≠a 时,g(x)=x 2-1+x+1-a =(21+x )2-41-a,如果a-1≥21-,即21≥a ,则函数在[a-1,a)和(a,+∞)上单调递增,∴g(x) min =g(a-1)=(a-1)2-1=a 2-2a;如果211-<-a ,即a <21且a≠21-,则g(x)min =g(21-)=a --41;当21-=a 时,g(x)的最小值不存在(因为x≠a).②当x <a-1,g(x)=x 2-1-x-1+a =49)21(2-+-a x ,如果a-1>21,即a >23,则g(x)min =49)21(-=a g ;如果a-1≤21,即a ≤23,则g(x)在(-∞,a -1]上为减函数,g(x) min =g(a-1)=(a-1)2-1=a 2-2a. 当a >23时,(a 2-2a)-(49-a )=(232-)2>0.当a <21时,(a 2-2a)-(a -1-4)=(21-a )2>0.综上,得当a <21且a ≠21-时,g(x)的最小值是a --41;当21≤a ≤23时,g(x)的最小值是a 2-2a;当a >23时,g(x)的最小值为49-a ;当21-=a 时,g(x)的最小值不存在.。