高中数学一轮复习之分段函数
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专题3.1 函数的概念及其表示【考纲解读与核心素养】1.了解函数的概念,会求简单的函数的定义域和值域.2.理解函数的三种表示法:解析法、图象法和列表法.3.了解简单的分段函数,会用分段函数解决简单的问题.4.本节涉及所有的数学核心素养:数学抽象、逻辑推理、数学建模、直观想象、数学运算、数据分析等. 5.高考预测:(1)分段函数的应用,要求不但要理解分段函数的概念,更要掌握基本初等函数的图象和性质.(2)函数的概念,经常与函数的图象和性质结合考查.6.备考重点:(1)理解函数的概念、函数的定义域、值域、函数的表示方法;(2)以分段函数为背景考查函数的相关性质问题.【知识清单】1.函数的概念2.函数的定义域、值域(1)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.(2)如果两个函数的定义域相同,并且对应关系完全一致,则这两个函数为相等函数.3.分段函数(1)若函数在其定义域的不同子集上,因对应关系不同而分别用几个不同的式子来表示,这种函数称为分段函数.(2)分段函数的定义域等于各段函数的定义域的并集,其值域等于各段函数的值域的并集,分段函数虽由几个部分组成,但它表示的是一个函数.【典例剖析】高频考点一 函数的概念【典例1】(2020·洪洞县第一中学高三期中(文))下面各组函数中是同一函数的是( ) A .32y x =-与2y x x =- B .()2y x =与y x =C .11y x x =+⋅-与()()11y x x =+-D .()221f x x x =--与()221g t t t =-- 【答案】D 【解析】因为选项A 中,对应关系不同,选项B 中定义域不同,对应关系不同,选项C 中,定义域不同,选项D 中定义域和对应法则相同,故选D.【典例2】在下列图形中,表示y 是x 的函数关系的是________.【答案】①②【解析】由函数定义可知,自变量x 对应唯一的y 值,所以③④错误,①②正确. 【规律方法】函数的三要素中,若定义域和对应关系相同,则值域一定相同.因此判断两个函数是否相同,只需判断定义域、对应关系是否分别相同. 【变式探究】1.x R ∈,则()f x 与()g x 表示同一函数的是( ) A. ()2f x x =, ()2g x x =B. ()1f x =, ()()01g x x =-C.()()2x f x x=, ()()2xg x x= D. ()293x f x x -=+, ()3g x x =-【答案】C【解析】A 中: ()2g x x =2x x =≠;B 中: ()()()0110g x x x =-=≠;C 中:, ()()2x f x x=1,0{1,0x x >=-< , ()()2xg x x =1,0{ 1,0x x >=-<;D 中: ()()29333x f x x x x -==-≠-+,因此选C.2.(2018届江西省检测考试(二))设,,函数的定义域为,值域为,则的图象可以是( )A. B.C. D.【答案】B【解析】因为定义域为,所以舍去A;因为值域为,所以舍去D;因为对于定义域内每一个x 有且只有一个y 值,所以去掉C ;选B. 【易混辨析】1.判断两个函数是否为相同函数,注意把握两点,一看定义域是否相等,二看对应法则是否相同.2.从图象看,直线x=a 与图象最多有一个交点. 高频考点二:求函数的定义域【典例3】(2019·江苏高考真题)函数276y x x =+-_____. 【答案】[1,7]-. 【解析】由已知得2760x x +-≥, 即2670x x --≤解得17x -≤≤, 故函数的定义域为[1,7]-.【典例4】(2020·河南省郑州一中高二期中(文))已知函数(1)y f x =+定义域是[2,3]- ,则(21)y f x =-的定义域是( ) A .[0,52] B .[1,4]- C .[5,5]- D .[3,7]-【答案】A 【解析】因为函数(1)y f x =+定义域是[2,3]- 所以114x -≤+≤所以1214x -≤-≤,解得:502x ≤≤ 故函数(21)y f x =-的定义域是[0,52] 故选:A【典例5】(2019·邵阳市第十一中学高一期中)已知函数(31)f x -的定义域是[]0,2,则函数()f x 的定义域是( ) A.[]0,2 B.1[1]3,C.[-15],D.无法确定【答案】C 【解析】由已知02x ≤≤,1315x ∴-≤-≤,即函数()f x 的定义域是[-15],, 故选:C . 【规律方法】1.已知函数的具体解析式求定义域的方法(1)若f (x )是由一些基本初等函数通过四则运算构成的,则它的定义域为各基本初等函数的定义域的交集. (2)复合函数的定义域:先由外层函数的定义域确定内层函数的值域,从而确定对应的内层函数自变量的取值范围,还需要确定内层函数的定义域,两者取交集即可. 2.抽象函数的定义域的求法(1)若已知函数f (x )的定义域为[a ,b ],则复合函数f (g (x ))的定义域由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 ]时的值域. 【变式探究】1.(2019·山东省章丘四中高三月考)函数1()lg(1)f x x =++ )A .[2,2]-B .[2,0)(0,2]-C .(1,0)(0,2]-⋃D .(-1,2]【答案】C 【解析】1011()lg(1)00(1,0)(0,2]lg(1)202x x f x x x x x x x +>⇒>-⎧⎪=++≠⇒≠⇒∈-⋃⎨+⎪-≥⇒≤⎩故答案选C2.(2020·福建省福州第一中学高三)已知函数()f x 的定义域为[0,2],则()()21f xg x x =-的定义域为( )A .[)(]0,11,2B .[)(]0,11,4C .[)0,1D .(]1,4 【答案】C 【解析】函数()f x 的定义域是[0,2],要使函数()()21f xg x x =-有意义,需使()2f x 有意义且10x -≠ .所以10022x x -≠⎧⎨≤≤⎩ 解得01x ≤< 故答案为C 【特别提醒】求函数的定义域,往往要解不等式或不等式组,因此,要熟练掌握一元一次不等式、一元二次不等式的解法、牢记不等式的性质,学会利用数形结合思想,借助数轴解题.另外,函数的定义域、值域都是集合,要用适当的表示方法加以表达或依据题目的要求予以表达. 高频考点三:求函数的解析式【典例6】(2019·天津南开中学高一期中)设函数()f x 满足1()11xf x x-=++,则()f x 的表达式为( )A .2211x x-+ B .221x + C .21x + D .11x x -+ 【答案】C 【解析】 设11x t x -=+,则11t x t -=+,所以12()111t f t t t -=+=++,所以2()1f x x=+,故选C .【典例7】(2019·安徽省毛坦厂中学高三月考(理))已知二次函数()2f x ax bx c =++,满足()02f =,()()121f x f x x +-=-.(1)求函数()f x 的解析式;(2)求()f x 在区间[]1,2-上的最大值;(3)若函数()f x 在区间[],1a a +上单调,求实数a 的取值范围. 【答案】(1)()222f x x x =-+;(2)5;(3)(][),01,-∞⋃+∞.【解析】(1)由()02f =,得2c =,由()()121f x f x x +-=-,得221ax a b x ++=-,故221a a b =⎧⎨+=-⎩,解得12a b =⎧⎨=-⎩, 所以()222f x x x =-+.(2)由(1)得:()()222211f x x x x =-+=-+, 则()f x 的图象的对称轴方程为1x =, 又()15f -=,()22f =,所以当1x =-时()f x 在区间[]1,2-上取最大值为5. (3)由于函数()f x 在区间[],1a a +上单调, 因为()f x 的图象的对称轴方程为1x =, 所以1a ≥或11a +≤,解得:0a ≤或1a ≥,因此a 的取值范围为:(][),01,-∞⋃+∞. 【规律方法】1.已知函数类型,用待定系数法求解析式.2.已知函数图象,用待定系数法求解析式,如果图象是分段的,要用分段函数表示.3.已知()f x 求[()]f g x ,或已知[()]f g x 求()f x ,用代入法、换元法或配凑法.4.若()f x 与1()f x或()f x -满足某个等式,可构造另一个等式,通过解方程组求解. 5.应用题求解析式可用待定系数法求解. 【变式探究】1.(2018届安徽省安庆市第一中学)已知单调函数,对任意的都有,则( )A. 2B. 4C. 6D. 8 【答案】C 【解析】 设,则,且,令,则,解得,∴,∴.故选C .2.(2020·江苏省高三专题练习)已知2()(1)()2f x f x f x +=+,(1)1f =,(x N +∈),()f x =__________.【答案】21x + 【解析】()()()212f x f x f x +=+11111111(1)1(1)(1)()2()(1)222x x x f x f x f x f +⇒=+⇒=+-⨯=+-⨯=⇒+ ()21f x x =+高频考点四:求函数的值域【典例8】(2019·浙江省镇海中学高一期中)函数()()10f x x x x=+<的值域为( )A .[)2,+∞B .(][),22,-∞+∞ C .(],2-∞-D .R【答案】C 【解析】当0x <时,0x ->,()12f x x x ⎛⎫∴=---≤-=- ⎪⎝⎭(当且仅当1x x -=-,即1x =-时取等号),()f x ∴的值域为(],2-∞-.故选:C .【典例9】(2020·甘肃省武威十八中高三期末(理))高斯是德国著名的数学家,近代数学奠基者之一,享有“数学王子”的称号,他和阿基米德、牛顿并列为世界三大数学家,用其名字命名的“高斯函数”为:设x ∈R ,用[]x 表示不超过x 的最大整数,则[]y x =称为高斯函数,例如:[]3.54-=-,[]2.12=,已知函数()112x xe f x e =-+,则函数()y f x ⎡⎤=⎣⎦的值域是__________ 【答案】{}1,0- 【解析】依题意()111111221x x xe f x e e +-=-=-++,由于11xe +>,故11112212x e -<-<+,即()f x 的值域为11,22⎛⎫- ⎪⎝⎭,所以函数()y f x ⎡⎤=⎣⎦的值域是{}1,0-. 故填:{}1,0-.【典例10】(2020·辽河油田第二高级中学高二月考)函数()f x x =的值域是________________. 【答案】1,2⎡⎫-+∞⎪⎢⎣⎭【解析】函数()f x x ,令0t t =≥则21122x t =-, 则()2211112222f t t t t t =+-=+-()21112t =+-,0t ≥. 由二次函数性质可知,在[)0,t ∈+∞内单调递增,所以当0t =即12x =-时取得最小值,最小值为12-,因而()1,2x f ⎡⎫∈-+∞⎪⎢⎣⎭, 故答案为:1,2⎡⎫-+∞⎪⎢⎣⎭. 【规律方法】函数值域的常见求法: (1)配方法配方法是求“二次函数型函数”值域的基本方法,形如F (x )=a [f (x )]2+bf (x )+c (a ≠0)的函数的值域问题,均可使用配方法. (2)数形结合法若函数的解析式的几何意义较明显,如距离、斜率等,可用数与形结合的方法. (3)基本不等式法:要注意条件“一正,二定,三相等”.(可见上一专题) (4)利用函数的单调性①单调函数的图象是一直上升或一直下降的,因此若单调函数在端点处有定义,则该函数在端点处取最值,即若y =f (x )在[a ,b ]上单调递增,则y 最小=f (a ),y 最大=f (b ); 若y =f (x )在[a ,b ]上单调递减,则y 最小=f (b ),y 最大=f (a ).②形如y =ax +b +dx +c 的函数,若ad >0,则用单调性求值域;若ad <0,则用换元法.③形如y =x +k x (k >0)的函数,若不能用基本不等式,则可考虑用函数的单调性,当x >0时,函数y =x +kx (k >0)的单调减区间为(0,k ],单调增区间为[k ,+∞).一般地,把函数y =x +kx (k >0,x >0)叫做对勾函数,其图象的转折点为(k ,2k ),至于x <0的情况,可根据函数的奇偶性解决. *(5)导数法利用导函数求出最值,从而确定值域.高频考点五:分段函数及其应用【典例11】(2019·永济中学高一月考)已知5,6()(2),6x xf xf x x-≥⎧=⎨+<⎩,则(3)f为()A.2 B.3 C.4 D.5【答案】A【解析】(3)(32)(52)752f f f=+=+=-=故选:A【典例12】(2018届湖北省5月)设函数,若,则实数的值为()A. B. C. 或 D.【答案】B【解析】因为,所以所以选B.【典例13】(2018年新课标I卷文)设函数,则满足的x的取值范围是()A. B. C. D.【答案】D【解析】将函数的图象画出来,观察图象可知会有,解得,所以满足的x的取值范围是,故选D.【典例14】(2020·上海高三)若函数()6,23log ,2a x x f x x x -+≤⎧=⎨+>⎩(0a >且1a ≠)的值域是[)4,+∞,则实数a 的取值范围是__________.【答案】(]1,2【解析】 由于函数()()6,2{0,13log ,2a x x f x a a x x -+≤=>≠+>的值域是[)4,+∞,故当2x ≤时,满足()64f x x =-≥,当2x >时,由()3log 4a f x x =+≥,所以log 1a x ≥,所以log 2112a a ≥⇒<<,所以实数a 的取值范围12a <≤.【总结提升】1.“分段求解”是处理分段函数问题解的基本原则;2.数形结合往往是解答选择、填空题的“捷径”.【变式探究】1.(2020·辽宁省高三二模(理))设函数21log (2),1(),1x x x f x e x +-<⎧=⎨≥⎩,则(2)(ln 6)f f -+=( ) A .3B .6C .9D .12 【答案】C【解析】 由题意,函数21log (2),1(),1x x x f x e x +-<⎧=⎨≥⎩, 则ln 62(2)(ln 6)1log [2(2)]1269f f e -+=+--+=++=.2.(2020·浙江省高三二模)已知函数()231,0,2,0,x x f x x x x ⎧-≥=⎨--<⎩若存在唯一的整数x ,使得()()0x f x a ⋅-<成立,则实数a 的取值范围是( )A .12a ≤≤B .01a ≤<或28a <≤C .28a <≤D .11a -<<或28a <≤ 【答案】B【解析】如图所示,画出函数()f x 图像,当0x >时,()()0x f x a ⋅-<,即()f x a <,故()()12f a f <≤,即23131a -<≤-,即28a <≤;当0x =时,易知不满足;当0x <时,()()0x f x a ⋅-<,即()f x a >,故()01a f ≤<-,即()011a f ≤<-=.综上所述:01a ≤<或28a <≤.故选:B.3.(2018届河北省唐山市三模)设函数则使得成立的得取值范围是__________. 【答案】.由,得或, 得或,即得取值范围是, 故答案为. 4.(2020·江苏省高三月考)已知函数()2,0228,2x x x f x x x ⎧+<<=⎨-+≥⎩,若()()2f a f a =+,则1f a ⎛⎫ ⎪⎝⎭的值是_____.【答案】2【解析】由2x ≥时,()28f x x =-+是减函数可知,当2a ≥,则()()2f a f a ≠+,所以02a <<,由()(+2)f a f a =得 22(2)8a a a +=-++,解得1a =, 则21(1)112f f a ⎛⎫==+= ⎪⎝⎭. 故答案为:2.【易错提醒】因为分段函数在其定义域内的不同子集上其对应法则不同,而分别用不同的式子来表示,因此在求函数值时,一定要注意自变量的值所在子集,再代入相应的解析式求值.。
第8讲分段函数【目标要求】1.通过具体实例了解分段函数的概念和意义,会求分段函数的值,绘制分段函数的图象和求分段函数的值域.2.加深运用数形结合解题的意识3.培养数学应用意识.地首先经过一段路程为5 km的下坡路,再经过一段路程为4 km的上坡路,最后经过一段路程为10 km的平路.某同学骑自行车从A地到B地,下坡路的骑车速度为30 km/h,上坡路的骑车速度12 km/h,平路的骑车速度为20 km/h,则该同学骑车从A地到B地的行驶时间t(h)关于行驶的路程S(km)的函数关系式为S=S(t).写出S=S(t)的函数关系式,并画出图象.基础练1.已知f(x)的图象如图所示,写出它的解析式.例1. 设函数f (x )=⎩⎨⎧>≤+2,2,2,22x x x x (1)求f (-4),f (2),f [f (1)],f (f (f (0))),(2)若f (a )=8,求a ;(3)求函数f (x )的值域;(4)解不等式f (x )≥1;(5)求f (2x +1)的解析式.变式练1. 已知函数f (x )=(1)求f (1-),f (f (f (-2)))的值;(2)求f (3x -1)的解析式;(3)若f (a )=,求a 的值; (4)求函数的值域;(5)解不等式f (x )<23例2.作出以下函数的图象(1)y=|x|; (2)y=|x-1|+2|x-2|; (3)y=|x2-4x+3|变式练2.作出下列函数的图象(1)y=|2x-1|-|x+1|; (2)y=x2-4|x|+3例3.为了节约用水,某市打算出台一项水费政策,规定:若每季度每人用水量不超过5吨,则每吨水的水费为1.2元;若超过5吨而不超过6吨,则超过部分的水费按原价的200%收费;若超过6吨而不超过7吨,则超过部分的水费按原价的400%收费.若某人本季度实际用水量为x(x≤7)吨,试计算本季度他应交的水费y(单位:元).变式练3.如图,等腰梯形OABC的上、下底边长分别为1、3,底角为∠COA=60°.记该梯形内部位于直线x=t(t>0)左侧部分的面积为f(t).试求f(t)的解析式并作出其图象.【小结】。
专题分段函数分段函数的定义域、值域、单调性★★★○○○○.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..分段函数的相关结论()分段函数虽由几个部分组成,但它表示的是一个函数.()分段函数的定义域等于各段函数的定义域的并集,值域等于各段函数的值域的并集.分段函数求值的解题思路求分段函数的函数值,要先确定要求值的自变量属于哪一段区间,然后代入该段的解析式求值,当出现(())的形式时,应从内到外依次求值.()设()=(\\(-(),≥,,<,))则((-))=( ).-()(·张掖高三模拟)已知函数()=(\\(\(\)(\\(())),≥,+,<,))则(+)的值为( ).(·西安模拟)已知函数()=(\\(,>,,≤,))若()=(),则实数的值为( ).-或..-.-[解析] ()==,因而()=,即()=,当>时,()==,因而=,当≤时,()==,因而=-,故选.[答案].设函数()=(\\(-,<,(),≥,))则使得()≤成立的的取值范围是.[解析]当<时,由-≤得≤+,∴<;当≥时,由≤得≤,∴≤≤.综上,符合题意的的取值范围是≤.[答案] (-∞,].(·新课标全国卷Ⅰ)已知函数()=(\\(-+,≤,+,>.))若()≥,则的取值范围是( ) .(-∞,] .(-∞,) .[-] .[-]解析:选=()的图象如图所示,=为过原点的一条直线,当()≥时,必有≤≤,其中是=-(≤)在原点处的切线的斜率,显然,=-.所以的取值范围是[-]..已知函数()=(\\(-,≤,,>,))则((-))=( )..解析:选由题意得(-)=--=,则((-))===..已知()=(\\(() π,≤,-+,>,))则的值为( ).-。
第3节分段函数【基础知识】1.在函数的定义域内,对于自变量x 的不同取值区间,有着不同的对应法则,这样的函数通常叫做分段函数.分段函数虽然由几部分组成,但它表示的是一个函数.2.分段函数是一个函数,而不是几个函数;3.分段函数的定义域是各段“定义域”的并集,其值域是各段“值域”的并集.【规律技巧】1.因为分段函数在其定义域内的不同子集上其对应法则不同,而分别用不同的式子来表示,因此在求函数值时,一定要注意自变量的值所在子集,再代入相应的解析式求值.2.“分段求解”是处理分段函数问题解的基本原则.3.研究分段函数的性质,需把求函数的定义域放在首位,即遵循“定义域优先”的原则.4. 含绝对值的函数是分段函数另一类表现形式.【典例讲解】例1、设函数f(x)=2-x,x ∈-∞,1,x 2,x ∈[1,+,若f(x)>4,则x 的取值范围是______.【方法技巧】求分段函数的函数值时,应根据所给自变量值的大小选择相应的解析式求解,有时每段交替使用求值.若给出函数值或函数值的范围求自变量值或自变量的取值范围,应根据每一段的解析式分别求解,但要注意检验所求自变量值或范围是否符合相应段的自变量的取值范围.【变式探究】已知f(x)的图象如图,则f(x)的解析式为________.例2已知实数0a ,函数1,21,2x a x x a x xf ,若a f a f 11,则a 的值为()A .B .C .D.【答案】A例3在2014年APEC 会议期间,北京某旅行社为某旅行团包机去旅游,其中旅行社的包机费为12000元,旅行团中每人的飞机票按以下方式与旅行社结算:若旅行团的人数在30人或30人以下,每张机票收费800元;若旅行团的人数多于30人,则给予优惠,每多1人,旅行团每张机票减少20元,但旅行团的人数最多不超过45人,当旅行社获得的机票利润最大时,旅行团的人数是A. 32人B. 35人C. 40人D. 45 人【答案】B 【针对训练】1、作出函数||()x f x xx的图象.【答案】见解析2、已知函数1,1(),1xex f x x x,那么(2)f 的值是()A .0 B. C.21eD .2【答案】D3、设函数,0,22xxx x xxf 若2af f ,则实数a 的取值范围是______【答案】2a 4、设函数246,0()6,0xx xf x x x,则不等式()(1)f x f 的解集是()A.B. C. D.【答案】A5、已知函数2log ,0,()3,0,xx x f x x ≤,则14ff.【答案】19【练习巩固】1.设)10()],6([)10(,2)(xxf f x x x f 则5f 的值为()A .10B .11C .12 D.13【答案】B【解析】这是分段函数,求值时一定注意自变量所在的范围,不同范围选用不同的表达式.(5)119151311f f f f f f f ,故选B .2.设()f x 是定义在R 上且周期为2的函数,在区间[11],上,0111()201xx ax f x bxx ≤≤≤,,,,其中a bR ,.若1322ff,则3a b 的值为.【答案】10 【解析】∵()f x 是定义在R 上且周期为2的函数,∴11f f ,即21=2b a ①.又∵311=1222ff a ,1322f f,∴141=23b a ②. 联立①②,解得,=2. =4a b 。
2015年高考数学第一轮复习:分段函数的计算主编:宁永辉 主编单位:永辉中学生学习中心题型一:求函数值。
例一:【2009年文科数学山东卷,T7】定义在R 上的函数)(x f 满足=)(x f ⎩⎨⎧>---≤-0),2()1(0),4(log 2x x f x f x x ,则)3(f 的值为( )A 、1-B 、2-C 、1D 、2【解析】:因为:03>;所以:)1()2()3(f f f -= ①;因为:02>;所以:)0()1()2(f f f -= ②; 因为:01>;所以:)1()0()1(--=f f f ③;因为:00≤;所以:2)04(log )0(2=-=f ;因为:01≤-,所以:5log )]1(4[log )1(22=--=-f ; 把5log )1(,2)0(2=-=f f 代入③式中:5log 2)1()0()1(2-=--=f f f ;把2)0(,5log 2)1(2=-=f f 代入②式中:5log 25log 2)0()1()2(22-=--=-=f f f ; 把5log 2)1(,5log )2(22-=-=f f 式中:2)5log 2(5log )1()2()3(22-=---=-=f f f ;例二:【2009文科数学辽宁卷,T6】已知函数)(x f 满足:4≥x ,则xx f )21()(=;当4<x 时)1()(+=x f x f ,则=+)3log 2(2f ( ) A 、241 B 、121 C 、81 D 、83 【解析】:因为:43log 22<+;所以:)3log 3()3log 2(22+=+f f ;因为:43log 32>+;所以:2413181)21(81)21()21()21()3log 3(31log 3log 33log 322122=⨯=⨯=⋅==++f ; 所以:241)3log 3()3log 2(22=+=+f f ; 例三:【2010年文科数学湖北卷】已知函数3log ,0()2,0xx x f x x >⎧=⎨≤⎩则1(())9f f =A 、4B 、41 C 、4- D 、41- 【解析】因为:091>;所以:291log )91(3-==f ;)2())91((-=f f f ; 因为:02≤-;所以:412)2(2==--f ; 所以:41)2())91((=-=f f f ;0,lg >x x 例四:【2011年文科数学陕西卷】设=)(x f ,则=-))2((f f 。
x高中数学-分段函数及题型【解析】4x 3 (x0)例1 •求函数f(x)x 3 (0 x 1)的最大值.x 5 (x1)【解析】当x时,fmax(x)f(0)3,当 0 x 1 时,f max (X ) f (1) 4,当 x 1 时,x 51 5 4,综上有f max (x)4 .【经典例题赏析】例2.在同一平面直角坐标系中 x 0,f( x)(x)2( 1) x 2(x0, x 0, f( x)x)2( x1)任意 x R 都有 f( x)f (x),所以f(x)为偶函数.例4 •判断函数 f(x)x 3 x (x 0)2 x的单调性.(x 0)1) f (x),当 x2x (x 1) f (x)因此,对于函数y f(x)和y g(x)的图象关于直线 y x 对称,现将y g(x)的图象沿x 轴向左平移2个单位 ,再沿y 轴向上平移1个单位,所得的图象是由两条线段组成的折线 (如图所示),则函数f (x)的表达式为(B. C. 2x 2 (1x 0) x 22 (0x 2) y i f k2x 2 (1 x 0) 3'/x 2 2 (0x 2)2 “7 2x 2 (1 x 2)/x 21 (2 x 4) -2 -1o12x 6 (1 x 2)x2 3 (2 x 4)例3 •判断函数f(x)x 2(x 1)x 2(x(x 0) 的奇偶性.1)(x0)答案A.)f(x)f(x)f(x)► x D. f(x)【解析】显然f(x)连续.当x 0时,f (x) 3x 21 1恒成立,所以f(x)是单调递增函数,当x 0时,在R 上是单调递增函数 例5•写岀函数 f(x) |12x| |2 x|的单调减区间.3x 1 (x2)【解析】f (x)3 x (; x 2),画图易知单调减区间为(,;]3x 1(x 2)2 x 1 (x0)例6 •设函数f(X )1,若f (x 0) 1,则x 0得取值范围是()答案Dx 2(x 0)故选A 项.A.( 1,1)B.( 1,)C.( J2)(x1)2(x 1)例7 •设函数 f(x)4 - ,x 1(x 1)范围为()A •(,2] [0,10]B(0, ) D- ( , 1) (1,)则使得f (x) 1的自变量x 的取值 (,2] [0,1]f '(x)2x 0恒成立,f (x)也是单调递增函数所以f (x)在R 上是单调递增函数或画图易知f(x)C. ( , 2] [1,10]【解析】D. [ 2,0] [1,10]2当 x 1 时,f (X )1 (x 1)x 2或x 0 , 所以x2或 0 x 1 ,当 x 1 时,f(x) 14 、、x 1 1 1 3 x 10,所以1 x 10,综上所述x 2或 0 x 10,t 20,4.某商品在近30天内每件的销售价格(元)与时间(天)的函数关系是p t 100,该商品的日销售量 Q (件)与时间t (天)的函数关系是 Q t 40 (0 t 金额的最大值,并指岀日销售金额最大的一天是30天中的第几天?2、 针对性课堂训练x 的图象是1 .函数y 函数 A . B. C. y ig x ( 是偶函数,在区间是偶函数,在区间是奇函数,在区间是奇函数,在区间画岀函数y |x 3x 2( 4 3x 2(1 x(0, (0,,0)上单调递增 ,0)上单调递减)上单调递增 )上单调递减1| 1) 3)|2x3 1在区间[4,3)的图象0 t 25,t N, 25 t 30,t N.30, t N ),求这种商品的日销售。
【知识要点】分段函数问题是高中数学中常见的题型之一,也是高考经常考查的问题.主要考查分段函数的解析式、求值、解不等式、奇偶性、值域(最值)、单调性和零点等问题.1、 求分段函数的解析式,一般一段一段地求,最后综合.即先分后总.注意分段函数的书写格式为:1122()()()()n n n f x x D f x x D f x x D f x x D ∈⎧⎪∈⎪=⎨∈⎪⎪∈⎩,不要写成1122()()()()n n ny f x x D y f x x D f x x D y f x x D =∈⎧⎪=∈⎪=⎨∈⎪⎪=∈⎩.注意分段函数的每一段的自变量的取值范围的交集为空集,并集为函数的定义域D .一般左边的区域写在上面,右边的区域写在下面.2、分段函数求值,先要看自变量在哪一段,再代入那一段的解析式计算.如果不能确定在哪一段,就要分类讨论.注意小分类要求交,大综合要求并.3、分段函数解不等式和分段函数求值的方法类似,注意小分类要求交,大综合要求并.4、分段函数的奇偶性的判断,方法一:定义法.方法二:数形结合.5、分段函数的值域(最值),方法一:先求每一段的最大(小)值,再把每一段的最大(小)值比较,即得到函数的最大(小)值. 方法二:数形结合.6、分段函数的单调性的判断,方法一:数形结合,方法二:先求每一段的单调性,再写出整个函数的单调性.7、分段函数的零点问题,方法一:解方程,方法二:图像法,方法三:方程+图像法. 和一般函数的零点问题的处理方法是一样的.虽然分段函数是一种特殊的函数,在处理这些问题时,方法其实和一般的函数大体是一致的. 【方法讲评】【例1】已知函数)(x f 对实数R x ∈满足)1()1(,0)()(+=-=-+x f x f x f x f ,若当[)1,0∈x 时,21)23(),1,0()(-=≠>+=f a a b a x f x .(1)求[]1,1-∈x 时,)(x f 的解析式;(2)求方程0log )(4=-x x f 的实数解的个数.(2) )()2()1()1(,0)()(x f x f x f x f x f x f =+∴+=-=-+ )(x f ∴是奇函数,且以2为周期.方程0log )(4=-x x f 的实数解的个数也就是函数x y x f y 4log )(==和的交点的个数.在同一直角坐标系中作出这俩个函数的图像,由图像得交点个数为2,所以方程0log )(4=-x x f 的实数解的个数为2.【点评】(1)本题的第一问,根据题意要把[1,1]-分成三个部分,即(1,0),1,(0,1)x x x ∈-=±∈,再一段一段地求. 在求函数的解析式时,要充分利用函数的奇偶性、对称性等. (2)本题第2问解的个数,一般利用数形结合解答.【检测1】已知定义在R 上的函数()()22f x x =-.(Ⅰ)若不等式()()223f x t f x +-<+对一切[]0,2x ∈恒成立,求实数t 的取值范围;(Ⅱ)设()g x =,求函数()g x 在[]0,(0)m m >上的最大值()m ϕ的表达式.【例2】已知函数()()22log 3,2{21,2x x x f x x ---<=-≥ ,若()21f a -= ,则()f a = ( )A. 2-B. 0C. 2D. 9【解析】当22a -< 即0a >时, ()()211log 3211,22a a a ---=⇒+==- (舍); 当22a -≥ 即0a ≤时, ()2222111log 42a a f a ---=⇒=-⇒=-=- ,故选A.【点评】(1)要计算(2)f a -的值,就要看自变量2a -在分段函数的哪一段,但是由于无法确定,所以要就2222a a -<-≥和分类讨论. (2)分类讨论时,注意数学逻辑,小分类要求交,大综合要求并.当0a >时 ,解得12a =-,要舍去.【例3】【2017山东,文9】设()()121,1x f x x x <<=-≥⎪⎩,若()()1f a f a =+,则1f a ⎛⎫=⎪⎝⎭( ) A. 2 B. 4 C. 6 D. 8【点评】(1)要化简()()1f a f a =+,必须要讨论a 的范围,要分1a ≥和01a <<讨论.当1a≥时,可以解方程2(1)2(11)a a -=+-,得方程没有解.也可以直接由2(1)y x =-单调性得到()()1f a f a ≠+.【检测2】已知函数210()0xx f x x -⎧-≤⎪=>,若0[()]1f f x =,则0x = .【例3】已知函数则的解集为( )A.B.C.D.【点评】(1)本题中()f x 的自变量x 不确定它在函数的哪一段,所以要分类讨论. (2)当20x -<<时,计算()f x -要注意确定x -的范围,02x <-<,所以求()f x -要代入第一段的解析式.数学思维一定要注意逻辑和严谨. (3)分类讨论时,一定要注意数学逻辑,小分类要求交,大综合要求并.【检测3】已知函数()()()22log 2,02,{2,20,x x f x f x x --+≤<=---<<则()2f x ≤的解集为__________.【检测4】【2017课标3,理15】设函数10()20x x x f x x +≤⎧=⎨>⎩,,,,则满足1()()12f x f x +->的x 的取值范围是_________.【例4】判断函数⎩⎨⎧>+-<+=)0()0()(22x x x x x x x f 的奇偶性 【解析】由题得函数的定义域关于原点对称.设0,x <2()f x x x =+,则0x ->,222()()()()f x x x x x x x f x -=---=--=-+=- 设0,x >2()f x x x =-+则0x -<,222()()()()f x x x x x x x f x -=--=-=--+=- 所以函数()f x 是奇函数.【点评】(1)对于分段函数奇偶性的判断,也是要先看函数的定义域,再考虑定义,由于它是分段函数,所以要分类讨论. (2)注意,当0x <时,求()f x -要代入下面的解析式,因为0x ->,不是还代入上面一段的解析式.【检测5】已知函数()f x 是定义在R 上的奇函数,且当0x ≥时22)(+=x xx f . (1)求()f x 的解析式;(2)判断()f x 的单调性(不必证明);(3) 若对任意的t R ∈,不等式0)2()3(22≤++-t t f t k f 恒成立,求k 的取值范围.【例5】若函数62()3log 2a x x f x x x -+≤⎧=⎨+>⎩(01)a a >≠且的值域是[4,)+∞,则实数a 的取值范围是 .【点评】(1)分段函数求最值(值域),方法一:先求每一段的最大(小)值,再把每一段的最大(小)值比较,即得到函数的最大(小)值. 方法二:数形结合.(2)本题既可以用方法一,也可以利用数形结合分析解答. (3)对于对数函数log a y x =,如果没有说明a 与1的大小关系,一般要分类讨论.【检测6】设()()2,014,0x a x f x x a x x ⎧-≤⎪=⎨+++⎪⎩,>若()0f 是()f x 的最小值,则a 的取值范围为( ) A. []2,3- B. []2,0- C. []1,3 D. []0,3【检测7】已知函数()()222log 23,1{1,1x ax a x f x x x -+≥=-<的值域为R ,则常数a 的取值范围是( )A. ][()1123-,,B. ][()12-∞+∞,,C. ()[)1123-,,D. (,0]-∞{}[)123,【例6】若()()3,1{log ,1a a x a x f x x x --<=> 是(),-∞+∞上的增函数,那么a 的取值范围是( ).A. ()1,+∞B. 3,32⎡⎫⎪⎢⎣⎭C. (),3-∞D. ()1,3【点评】(1)函数是一个分段函数是增函数必须满足两个条件,条件一:分段函数的每一段必须是增函数;条件二:左边一段的最大值必须小于等于右边一段的最小值. 函数是一个分段函数是减函数必须满足两个条件,条件一:分段函数的每一段必须是减函数;条件二:左边一段的最小值必须大于等于右边一段的最大值. (3)一个分段函数是增函数,不能理解为只需每一段是增函数. 这是一个必要不充分条件.【检测8】已知函数()[)()232,0,32,,0x x f x x a a x ⎧∈+∞⎪=⎨+-+∈-∞⎪⎩在区间(),-∞+∞上是增函数,则常数a 的取值范围是 ( )A .()1,2B .(][),12,-∞+∞C .[]1,2D .()(),12,-∞+∞【例7】已知函数()21,0,{log ,0,x x f x x x +≤=>则函数()()1y ff x =+的所有零点构成的集合为__________.【点评】(1)分段函数的零点问题,一般有三种方法,方法一:解方程,方法二:图像法,方法三:方程+图像法. 和一般函数的零点问题的处理方法是一样的. (2)本题由于函数()()1y f f x =+的图像不方便作出,所以选择解方程的方法解答. (3)在函数()()1y f f x =+中,由于没有确定x 的取值范围,所以要分类讨论.【例8()()g x f x k =-仅有一个零点,则k 的取值范围是________.【解析】函数()()22,1{91,1x xf x x x x >=-≤ ,若函数()()g x f x k =- 仅有一个零点,即()f x k = ,只有一个解,在平面直角坐标系中画出, ()y f x =的图象,结合函数图象可知,方程只有一个解时,)4,23⎛⎫ ⎪⎝⎭ )4,23⎛⎫⎪⎝⎭.【点评】(1)直接画()()g x f x k =-的图像比较困难,所以可以利用方程+图像的方法. 分离参数得到()f x k =,再画图数形结合分析. 学.科.网【例9】已知函数关于的方程,有不同的实数解,则的取值范围是( )A. B.C. D.【解析】【点评】本题考查了类二次方程实数根的相关问题,以及数形结合思想方法的体现,这种嵌入式的方程形式也是高考考查的热点,这种嵌入式的方程首先从二次方程的实数根入手,一般因式分解后都能求实根,得到和,然后再根据导数判断函数的单调性和极值等性质,画出函数的图象,若直线和函数的交点个数得到参数的取值范围.【检测9】已知函数()()1114{(1)x x f x lnx x +≤=>,则方程()f x ax =恰有两个不同的实根时,实数a 的取值范围是( )(注: e 为自然对数的底数)A. 10,e ⎛⎫ ⎪⎝⎭B. 10,4⎛⎫ ⎪⎝⎭C. 11,4e ⎡⎫⎪⎢⎣⎭D. 1,e 4⎡⎫⎪⎢⎣⎭高中数学常见题型解法归纳及反馈检测第15讲:分段函数中常见题型解法参考答案【反馈检测1答案】(Ⅰ)11t -<<(Ⅱ)()222,011,112,1m m m m m m m m ϕ⎧-+<≤⎪⎪=<≤+⎨⎪->⎪⎩方法二:不等式恒成立等价于恒成立 .即等价于对一切恒成立,即恒成立,得恒成立, 当时,,,因此,实数t 的取值范围是11t -<<.【反馈检测2答案】或1【反馈检测2详细解析】当时,,则,即 ;当时,,则,即。
分段函数的性质与应⽤分段函数是函数中比较复杂的一种函数,其要点在于自变量取不同范围的值时所使用的解析式不同,所以在解决分段函数的问题时要时刻盯着自变量的范围是否在发生变化。
即“分段函数——分段看”一、基础知识:1、分段函数的定义域与值域——各段的并集2、分段函数单调性的判断:先判断每段的单调性,如果单调性相同,则需判断函数是连续的还是断开的,如果函数连续,则单调区间可以合在一起,如果函数不连续,则要根据函数在两段分界点出的函数值(和临界值)的大小确定能否将单调区间并在一起。
3、分段函数对称性的判断:如果能够将每段的图像作出,则优先采用图像法,通过观察图像判断分段函数奇偶性。
如果不便作出,则只能通过代数方法比较()(),f x f x -的关系,要注意,x x -的范围以代入到正确的解析式。
4、分段函数分析要注意的几个问题(1)分段函数在图像上分为两类,连续型与断开型,判断的方法为将边界值代入每一段函数(其中一段是函数值,另外一段是临界值),若两个值相等,那么分段函数是连续的。
否则是断开的。
例如:()221,34,3x x f x x x -£ì=í->î,将3x =代入两段解析式,计算结果相同,那么此分段函数图像即为一条连续的曲线,其性质便于分析。
再比如()221,31,3x x f x x x -£ì=í->î中,两段解析式结果不同,进而分段函数的图像是断开的两段。
(2)每一个含绝对值的函数,都可以通过绝对值内部的符号讨论,将其转化为分段函数。
例如:()13f x x =-+,可转化为:()13,113,1x x f x x x -+³ì=í-+<î5、遇到分段函数要时刻盯住变量的范围,并根据变量的范围选择合适的解析式代入,若变量的范围并不完全在某一段中,要注意进行分类讨论6、如果分段函数每一段的解析式便于作图,则在解题时建议将分段函数的图像作出,以便必要时进行数形结合。
2.9函数模型及其应用必备知识预案自诊知识梳理1.常见的函数模型(1)一次函数模型:f(x)=kx+b(k,b为常数,k≠0);(2)二次函数模型:f(x)=ax2+bx+c(a,b,c为常数,a≠0);(3)反比例函数模型:f(x)=kk(k为常数,k≠0);(4)指数型函数模型:f(x)=ab x+c(a,b,c为常数,a≠0,b〉0,b≠1);(5)对数型函数模型:f(x)=m log a x+n(m,n,a为常数,m≠0,a〉0,a≠1);(6)幂型函数模型:f(x)=ax n+b(a,b,n为常数,a≠0);(7)分段函数模型:y={k1(k),k∈k1,k2(k),k∈k2,k3(k),k∈k3;(8)对勾函数模型:y=x+kk(a为常数,a>0)。
2。
指数、对数、幂函数模型的性质比较性质函数y=a x(a>1)y=log a x(a〉1)y=xα(α〉0)在(0,+∞)内的增减性增长速度越来越快越来越慢相对平稳图像的变化随x的增大逐渐表现为与平行随x的增大逐渐表现为与平行随α值变化而各有不同值的比较存在一个x0,当x〉x0时,有log a x<xα〈a x考点自诊1。
判断下列结论是否正确,正确的画“√”,错误的画“×"。
(1)幂函数增长比一次函数增长更快。
() (2)在(0,+∞)内,随着x的增大,y=a x(a〉1)的增长速度会超过并远远大于y=xα(α〉0)的增长速度.()(3)指数型函数模型,一般用于解决变化较快,短时间内变化量较大的实际问题。
()(4)f(x)=x2,g(x)=2x,h(x)=log2x,当x∈(4,+∞)时,恒有h(x)〈f(x)〈g(x)。
()(5)“指数爆炸”是指数型函数y=a·b x+c(a>0,b>1)增长速度越来越快的形象比喻。
()2。
(2020山东潍坊临朐模拟二,3)某辆汽车每次加油都把油箱加满,下表记录了该车相邻两次加油时的情况。
高考数学一轮复习考点知识专题讲解函数的概念及其表示考点要求1.了解函数的含义,会求简单函数的定义域和值域.2.在实际情景中,会根据不同的需要选择恰当的方法(如图象法、列表法、解析法)表示函数.3.了解简单的分段函数,并会简单的应用.知识梳理1.函数的概念一般地,设A,B是非空的实数集,如果对于集合A中的任意一个数x,按照某种确定的对应关系f,在集合B中都有唯一确定的数y和它对应,那么就称f:A→B为从集合A 到集合B的一个函数,记作y=f(x),x∈A.2.函数的三要素(1)函数的三要素:定义域、对应关系、值域.(2)如果两个函数的定义域相同,并且对应关系完全一致,则这两个函数相等.3.函数的表示法表示函数的常用方法有解析法、图象法和列表法.4.分段函数若函数在其定义域的不同子集上,因对应关系不同而分别用几个不同的式子来表示,这种函数称为分段函数.常用结论1.直线x =a 与函数y =f (x )的图象至多有1个交点.2.在函数的定义中,非空数集A ,B ,A 即为函数的定义域,值域为B 的子集. 3.分段函数虽由几个部分组成,但它表示的是一个函数.分段函数的定义域等于各段函数的定义域的并集,值域等于各段函数的值域的并集. 思考辨析判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)若两个函数的定义域和值域相同,则这两个函数是同一个函数.(×) (2)函数y =f (x )的图象可以是一条封闭曲线.(×) (3)y =x 0与y =1是同一个函数.(×) (4)函数f (x )=⎩⎨⎧x -1,x ≥0,x 2,x <0的定义域为R .(√)教材改编题1.下列各曲线表示的y 与x 之间的关系中,y 不是x 的函数的是()答案C2.下列各组函数相等的是()A .f (x )=x 2-2x -1(x ∈R ),g (s )=s 2-2s -1(s ∈Z )B .f (x )=x -1,g (x )=x 2-1x +1C .f (x )=x 2,g (x )=⎩⎨⎧x ,x ≥0,-x ,x <0D .f (x )=-x 3,g (x )=x -x 答案C3.(2022·长沙质检)已知函数f (x )=⎩⎨⎧3x,x ≤0,log 3x ,x >0,则f ⎝ ⎛⎭⎪⎫f⎝ ⎛⎭⎪⎫12等于() A .-1B .2C.3D.12答案D解析∵f ⎝ ⎛⎭⎪⎫12=log 312<0,∴f ⎝⎛⎭⎪⎫f⎝ ⎛⎭⎪⎫12=31log 23=12.题型一 函数的定义域 例1(1)函数f (x )=lg(x -1)+1x -2的定义域为() A .(1,+∞) B .(1,2)∪(2,+∞) C .[1,2)∪(2,+∞) D .[1,+∞) 答案B解析要使函数有意义,则⎩⎨⎧x -1>0,x -2≠0,解得x >1且x ≠2,所以f (x )的定义域为(1,2)∪(2,+∞).(2)若函数f (x )的定义域为[0,2],则函数f (x -1)的定义域为________. 答案[1,3]解析∵f (x )的定义域为[0,2], ∴0≤x -1≤2,即1≤x ≤3, ∴函数f (x -1)的定义域为[1,3]. 教师备选1.(2022·西北师大附中月考)函数y =lg(x 2-4)+x 2+6x 的定义域是() A .(-∞,-2)∪[0,+∞) B .(-∞,-6]∪(2,+∞) C .(-∞,-2]∪[0,+∞) D .(-∞,-6)∪[2,+∞) 答案B解析由题意,得⎩⎨⎧x 2-4>0,x 2+6x ≥0,解得x >2或x ≤-6.因此函数的定义域为(-∞,-6]∪(2,+∞). 2.已知函数f (x )=x 1-2x,则函数f (x -1)x +1的定义域为() A .(-∞,1) B .(-∞,-1)C .(-∞,-1)∪(-1,0)D .(-∞,-1)∪(-1,1) 答案D解析令1-2x >0, 即2x <1,即x <0.∴f (x )的定义域为(-∞,0). ∴函数f (x -1)x +1中,有⎩⎨⎧x -1<0,x +1≠0,解得x <1且x ≠-1. 故函数f (x -1)x +1的定义域为(-∞,-1)∪(-1,1). 思维升华 (1)求给定函数的定义域:由函数解析式列出不等式(组)使解析式有意义. (2)求复合函数的定义域①若f (x )的定义域为[m ,n ],则在f (g (x ))中,由m ≤g (x )≤n 解得x 的范围即为f (g (x ))的定义域.②若f (g (x ))的定义域为[m ,n ],则由m ≤x ≤n 得到g (x )的范围,即为f (x )的定义域. 跟踪训练1(1)函数f (x )=11-4x2+ln(3x -1)的定义域为() A.⎝ ⎛⎦⎥⎤13,12B.⎝ ⎛⎭⎪⎫13,12 C.⎣⎢⎡⎭⎪⎫-12,14D.⎣⎢⎡⎦⎥⎤-12,12 答案B解析要使函数f (x )=11-4x2+ln(3x -1)有意义,则⎩⎨⎧1-4x 2>0,3x -1>0⇒13<x <12. ∴函数f (x )的定义域为⎝ ⎛⎭⎪⎫13,12.(2)已知函数f (x )的定义域为[-2,2],则函数g (x )=f (2x )+1-2x 的定义域为__________. 答案[-1,0]解析由条件可知,函数的定义域需满足⎩⎨⎧-2≤2x ≤2,1-2x≥0,解得-1≤x ≤0,所以函数g (x )的定义域是[-1,0]. 题型二 函数的解析式例2(1)(2022·哈尔滨三中月考)已知f ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +1=lg x ,则f (x )的解析式为______.答案f (x )=lg 2x -1(x >1)解析令2x+1=t (t >1),则x =2t -1, 所以f (t )=lg2t -1(t >1), 所以f (x )=lg2x -1(x >1). (2)已知y =f (x )是二次函数,若方程f (x )=0有两个相等实根,且f ′(x )=2x +2,则f (x )=________.答案x 2+2x +1解析设f (x )=ax 2+bx +c (a ≠0), 则f ′(x )=2ax +b , ∴2ax +b =2x +2, 则a =1,b =2. ∴f (x )=x 2+2x +c , 又f (x )=0,即x 2+2x +c =0有两个相等实根. ∴Δ=4-4c =0,则c =1. 故f (x )=x 2+2x +1. 教师备选已知f (x )满足f (x )-2f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1x =2x ,则f (x )=________.答案-2x 3-43x解析∵f (x )-2f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1x =2x ,①以1x代替①中的x ,得f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1x -2f (x )=2x ,②①+②×2得-3f (x )=2x +4x,∴f (x )=-2x 3-43x. 思维升华 函数解析式的求法(1)配凑法;(2)待定系数法;(3)换元法;(4)解方程组法. 跟踪训练2(1)已知f (1-sin x )=cos 2x ,则f (x )=________. 答案-x 2+2x ,x ∈[0,2] 解析令t =1-sin x , ∴t ∈[0,2],sin x =1-t , ∴f (t )=1-sin 2x =1-(1-t )2 =-t 2+2t ,t ∈[0,2], ∴f (x )=-x 2+2x ,x ∈[0,2].(2)(2022·黄冈质检)已知f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2+1x 2=x 4+1x 4,则f (x )=__________.答案x 2-2,x ∈[2,+∞) 解析∵f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2+1x 2=⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2+1x 22-2,∴f (x )=x 2-2,x ∈[2,+∞). 题型三 分段函数例3(1)已知f (x )=⎩⎨⎧cosπx ,x ≤1,f (x -1)+1,x >1,则f ⎝ ⎛⎭⎪⎫43+f ⎝ ⎛⎭⎪⎫-43的值为()A.12B .-12C .-1D .1 答案D解析f ⎝ ⎛⎭⎪⎫43=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫43-1+1=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫13+1=cosπ3+1=32,f ⎝ ⎛⎭⎪⎫-43=cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫-4π3 =cos2π3=-12, ∴f ⎝ ⎛⎭⎪⎫43+f ⎝ ⎛⎭⎪⎫-43=32-12=1.(2)已知函数f (x )=⎩⎨⎧log 2x ,x ≥1,-x +1,x <1.若f (a )=2,则a 的值为________; 若f (a )<2,则a 的取值范围是________. 答案4或-1(-1,4) 解析若f (a )=2,则⎩⎨⎧a ≥1,log 2a =2或⎩⎨⎧a <1,-a +1=2,解得a =4或a =-1, 若f (a )<2,则⎩⎨⎧a ≥1,log 2a <2或⎩⎨⎧a <1,-a +1<2,解得1≤a <4或-1<a <1,即-1<a <4. 教师备选1.已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫πx +π6,x >1,⎝ ⎛⎭⎪⎫12x,x <1,则f (f (2022))等于()A .-32B.22C.32D. 2 答案B解析f (2022)=sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2022π+π6=sin π6=12,∴f (f (2022))=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫12=1212⎛⎫ ⎪⎝⎭=22.2.(2022·百校联盟联考)已知函数f (x )=⎩⎨⎧x 3,x ≥0,-x 2,x <0,若对于任意的x ∈R ,|f (x )|≥ax ,则a =________. 答案0解析当x ≥0时,|f (x )|=x 3≥ax ,即x (x 2-a )≥0恒成立,则有a ≤0; 当x <0时,|f (x )|=x 2≥ax ,即a ≥x 恒成立, 则有a ≥0,所以a =0.思维升华 分段函数求值问题的解题思路(1)求函数值:当出现f (f (a ))的形式时,应从内到外依次求值.(2)求自变量的值:先假设所求的值在分段函数定义区间的各段上,然后求出相应自变量的值,切记要代入检验.跟踪训练3(1)(2022·河北冀州一中模拟)设f (x )=⎩⎨⎧x +2x -3,x ≥1,x 2+1,x <1.则f (f (-1))=_______,f (x )的最小值是_______. 答案022-3 解析∵f (-1)=2,∴f (f (-1))=f (2)=2+22-3=0,当x ≥1时,f (x )=x +2x-3≥22-3,当且仅当x =2时取等号,f (x )min =22-3, 当x <1时,f (x )=x 2+1≥1,x =0时取等号, ∴f (x )min =1,综上有f (x )的最小值为22-3. (2)(2022·重庆质检)已知函数f (x )=⎩⎨⎧log 2x ,x >1,x 2-1,x ≤1,则f (x )<f (x +1)的解集为________. 答案⎝ ⎛⎭⎪⎫-12,+∞ 解析当x ≤0时,x +1≤1,f (x )<f (x +1), 等价于x 2-1<(x +1)2-1, 解得-12<x ≤0;当0<x ≤1时,x +1>1, 此时f (x )=x 2-1≤0,f (x +1)=log 2(x +1)>0,∴当0<x ≤1时,恒有f (x )<f (x +1);当x >1时,f (x )<f (x +1)⇔log 2x <log 2(x +1)恒成立. 综上知,不等式f (x )<f (x +1)的解集为⎝ ⎛⎭⎪⎫-12,+∞.课时精练1.(2022·重庆模拟)函数f (x )=3-xlg x的定义域是() A .(0,3) B .(0,1)∪(1,3) C .(0,3] D .(0,1)∪(1,3] 答案D解析∵f (x )=3-xlg x,∴⎩⎨⎧3-x ≥0,lg x ≠0,x >0,解得0<x <1或1<x ≤3,故函数的定义域为(0,1)∪(1,3].2.若函数y =f (x )的定义域为M ={x |-2≤x ≤2},值域为N ={y |0≤y ≤2},则函数y =f (x )的图象可能是()答案B解析A 中函数定义域不是[-2,2];C 中图象不表示函数;D 中函数值域不是[0,2].3.(2022·安徽江淮十校联考)设函数f (x )=⎩⎨⎧4x -12,x <1,a x,x ≥1,若f ⎝ ⎛⎭⎪⎫f ⎝ ⎛⎭⎪⎫78=8,则a 等于() A.12B.34C .1D .2 答案D解析f ⎝ ⎛⎭⎪⎫78=4×78-12=3,则f ⎝⎛⎭⎪⎫f⎝ ⎛⎭⎪⎫78=f (3)=a 3, 得a 3=8,解得a =2.4.下列函数中,与y =x 是相等函数的是() A .y =(x )2B .y =x 2 C .y =lg10x D .y =10lg x 答案C解析y =x 的定义域为x ∈R ,值域为y ∈R ,对于A 选项,函数y =(x )2=x 的定义域为[0,+∞),故不是相等函数;对于B 选项,函数y =x 2=||x ≥0,与y =x 的解析式、值域均不同,故不是相等函数; 对于C 选项,函数y =lg10x =x ,且定义域为R ,故是相等函数;对于D 选项,y =10lg x =x 的定义域为(0,+∞),与函数y =x 的定义域不相同,故不是相等函数.5.设函数f (x -2)=x 2+2x -2,则f (x )的表达式为() A .x 2-2x -2B .x 2-6x +6 C .x 2+6x -2D .x 2+6x +6 答案D解析令t =x -2,∴x =t +2,∴f (t )=(t +2)2+2(t +2)-2=t 2+6t +6, ∴f (x )=x 2+6x +6.6.函数f (x )=⎩⎨⎧2x-5,x ≤2,3sin x ,x >2,则f (x )的值域为()A .[-3,-1]B .(-∞,3]C .(-5,3]D .(-5,1] 答案C解析当x ≤2时,f (x )=2x -5, ∴0<2x ≤4,∴f (x )∈(-5,-1], 当x >2时,f (x )=3sin x , ∴f (x )∈[-3,3], ∴f (x )的值域为(-5,3].7.如图,点P 在边长为1的正方形的边上运动,M 是CD 的中点,当P 沿A -B -C -M 运动时,设点P 经过的路程为x ,△APM 的面积为y ,则函数y =f (x )的图象大致是()答案A解析由题意可得y =f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧12x ,0≤x <1,34-x4,1≤x <2,54-12x ,2≤x ≤52.画出函数f (x )的大致图象,故选A.8.具有性质:f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1x =-f (x )的函数,我们称为满足“倒负”变换的函数,下列函数满足“倒负”变换的函数的是() ①f (x )=x -1x ;②f (x )=ln 1-x1+x;③f (x )=1ex x-;④f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x ,0<x <1,0,x =1,-1x,x >1.A .②③B.①②④ C .②③④D.①④ 答案D解析对于①,f (x )=x -1x,f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1x =1x -x =-f (x ),满足题意; 对于②,f (x )=ln1-x1+x, 则f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1x =ln x -1x +1≠-f (x ),不满足;对于③,f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1x =111exx-=e x -1,-f (x )=1ex x--≠f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1x ,不满足;对于④,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,则f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1x =-f (x ),满足“倒负”变换.9.已知f (x 5)=lg x ,则f (100)=________. 答案25解析令x 5=100, 则x =15100=2510, ∴f (100)=25lg 10=25.10.函数f (x )=ln(x -1)+4+3x -x 2的定义域为________. 答案(1,4]解析依题意⎩⎨⎧x -1>0,4+3x -x 2≥0,解得1<x ≤4,∴f (x )的定义域为(1,4].11.已知函数f (x )=⎩⎨⎧(1-2a )x +3a ,x <1,ln x ,x ≥1的值域为R ,则实数a 的取值范围是________. 答案⎣⎢⎡⎭⎪⎫-1,12解析∵当x ≥1时,f (x )=ln x ≥ln1=0, 又f (x )的值域为R ,故当x <1时,f (x )的值域包含(-∞,0). 故⎩⎨⎧1-2a >0,1-2a +3a ≥0,解得-1≤a <12.12.设函数f (x )=⎩⎨⎧x ,x <0,1,x >0,则不等式xf (x )+x ≤2的解集是________.答案[-2,0)∪(0,1] 解析当x <0时,f (x )=x , 代入xf (x )+x ≤2得x 2+x -2≤0, 解得-2≤x <0; 当x >0时,f (x )=1,代入xf (x )+x ≤2,解得0<x ≤1. 综上有-2≤x <0或0<x ≤1.13.(2018·全国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) 答案D解析当x ≤0时,函数f (x )=2-x 是减函数,则f (x )≥f (0)=1.作出f (x )的大致图象如图所示,结合图象知,要使f (x +1)<f (2x ),当且仅当⎩⎨⎧x +1<0,2x <0,2x <x +1或⎩⎨⎧x +1≥0,2x <0,解得x <-1或-1≤x <0,即x <0. 14.设函数f (x )=⎩⎨⎧-x +λ,x <1(λ∈R ),2x,x ≥1,若对任意的a ∈R 都有f (f (a ))=2f (a )成立,则λ的取值范围是______. 答案[2,+∞) 解析当a ≥1时,2a ≥2.∴f (f (a ))=f (2a )=22a=2f (a )恒成立.当a <1时,f (f (a ))=f (-a +λ)=2f (a )=2λ-a , ∴λ-a ≥1,即λ≥a +1恒成立,由题意λ≥(a +1)max ,∴λ≥2, 综上,λ的取值范围是[2,+∞).15.已知函数f (x +1)的定义域为(-2,0),则f (2x -1)的定义域为() A .(-1,0) B .(-2,0) C .(0,1) D.⎝ ⎛⎭⎪⎫-12,0答案C解析由题意,知-1<x +1<1,则f (x )的定义域为(-1,1).令-1<2x -1<1,得0<x <1.∴f (2x -1)的定义域为(0,1).16.若函数f (x )满足:对定义域内任意的x 1,x 2(x 1≠x 2),有f (x 1)+f (x 2)>2f ⎝⎛⎭⎪⎫x 1+x 22,则称函数f (x )具有H 性质.则下列函数中不具有H 性质的是() A .f (x )=⎝ ⎛⎭⎪⎫12xB .f (x )=ln xC .f (x )=x 2(x ≥0)D .f (x )=tan x ⎝ ⎛⎭⎪⎫0≤x <π2答案B解析若对定义域内任意的x 1,x 2(x 1≠x 2),有f (x 1)+f (x 2)>2f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 1+x 22,则点(x 1,f (x 1)),(x 2,f (x 2))连线的中点在点⎝ ⎛⎭⎪⎫x 1+x 22,f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 1+x 22的上方,如图⎝ ⎛⎭⎪⎫其中a =f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 1+x 22,b =f (x 1)+f (x 2)2.根据函数f (x )=⎝ ⎛⎭⎪⎫12x ,f (x )=ln x ,f (x )=x 2(x ≥0),f (x )=tan x ⎝⎛⎭⎪⎫0≤x <π2的图象可知,函数f (x )=⎝ ⎛⎭⎪⎫12x ,f (x )=x 2(x ≥0),f (x )=tan x ⎝ ⎛⎭⎪⎫0≤x <π2具有H 性质,函数f (x )=ln x 不具有H 性质.。
分段函数的几个问题分段函数在教材中是以例题的形式出现的,并未作深入说明。
学生对此认识比较肤浅,本文就分段函数的有关问题整理、归纳如下:1、 分段函数的含义 所谓“分段函数”,习惯上指在定义域的不同部分,有不同的对应法则的函数。
对它应有以下两点基本认识:(1) 分段函数是一个函数,不要把它误认为是几个函数;(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。
[来源:学_科_网Z_X_X_K]2、 求分段函数的函数值例1已知函数132(0)()1)log (1)xx f x x x x ⎧<=≤≤>⎪⎩,求{[()]}f f f a (a <0)的值。
[来源:]分析 求分段函数的函数值时,首先应确定自变量在定义域中所在的范围,然后按相应的对应法则求值。
()f x 是分段函数,要求{[()]}f f f a ,需要确定[()]f f a 的取值范围,为此又需确定()f a 的取值范围,然后根据所在定义域代入相应的解析式,逐步求解。
解 ∵a <0, ∴()2a f a =, ∵0<2a<1,∴[()]f f a =(2)a f =3, ∵3>1,∴{[()]}f f f a=f=13log =-21,3、 求分段函数的解析式[来源:学科网]例2 已知奇函数()f x (x R ∈),当x >0时,()f x =x (5-x )+1.求()f x 在R 上的表达式。
解 ∵()f x 是定义域在R 上的奇函数, ∴(0)f =0.[来源:学科网ZXXK] 又当x <0时,-x >0,故有()f x -=-x [5-(-x )]+1=-x (5+x )+1。
[来源:学科网ZXXK]再由()f x 是奇函数,()f x =-()f x =x (5+x )-1.∴(5)1(0)()0(0)(5)1(0)x x x f x x x x x -+>⎧⎪==⎨⎪+-<⎩[来源:Z§xx§] 例3求函数()f x =2x +(2-6a )x +32a (0≤x ≤1)的最小值。
第3节 分段函数
【基础知识】
1.在函数的定义域内,对于自变量x 的不同取值区间,有着不同的对应法则,这样的函数通常叫做分段函数.分段函数虽然由几部分组成,但它表示的是一个函数.
2.分段函数是一个函数,而不是几个函数;
3.分段函数的定义域是各段“定义域”的并集,其值域是各段“值域”的并集.
【规律技巧】
1.因为分段函数在其定义域内的不同子集上其对应法则不同,而分别用不同的式子来表示,因此在求函数值时,一定要注意自变量的值所在子集,再代入相应的解析式求值.
2.“分段求解”是处理分段函数问题解的基本原则.
3.研究分段函数的性质,需把求函数的定义域放在首位,即遵循“定义域优先”的原则.
4. 含绝对值的函数是分段函数另一类表现形式.
【典例讲解】
例1、设函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧
2-x ,x ∈ -∞,1 ,x 2,x ∈[1,+∞ ,若f (x )>4,则x 的取值范围是______. 【方法技巧】求分段函数的函数值时,应根据所给自变量值的大小选择相应的解析式求解,有时每段交替使用求值.若给出函数值或函数值的范围求自变量值或自变量的取值范围,应根据每一段的解析式分别求解,但要注意检验所求自变量值或范围是否符合相应段的自变量的取值范围.
【变式探究】已知f (x )的图象如图,则f (x )的解析式为________.
例2已知实数0≠a ,函数()⎩
⎨⎧≥--<+=1,21,2x a x x a x x f ,若()()a f a f +=-11,则a 的值为( ) A .
B .
C .
D .
【答案】A
例3在2014年APEC 会议期间,北京某旅行社为某旅行团包机去旅游,其中旅行社的包机费为12000元,旅行团中每人的飞机票按以下方式与旅行社结算:若旅行团的人数在30人或30人以下,每张机票收费800元;若旅行团的人数多于30人,则给予优惠,每多1人,旅行团每张机票减少20元,但旅行团的人数最多不超过45人,当旅行社获得的机票利润最大时,旅行团的人数是
A. 32人
B. 35人
C. 40人
D. 45 人
【答案】B
【针对训练】
1、作出函数||()x f x x x
=+
的图象. 【答案】见解析
2、已知函数1,1(),1
x e x f x x x ⎧-≤=⎨>⎩,那么(2)f 的值是( )
A .0
B .
C .21e -
D .2
【答案】D
3、设函数()⎪⎩⎪⎨⎧≥-<+=0
,0,22x x x x x x f 若()()2≤a f f ,则实数a 的取值范围是______
【答案】a ≤
4、设函数246,0()6,0
x x x f x x x ⎧-+≥=⎨+<⎩,则不等式()(1)f x f >的解集是( ) A.
B.
C.
D.
【答案】A 5、已知函数2log ,0,()3,0,x x x f x x >⎧⎪=⎨⎪⎩
≤,则14f f ⎡⎤⎛⎫= ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦ . 【答案】19
【练习巩固】
1.设⎩
⎨⎧<+≥-=)10()],6([)10(,2)(x x f f x x x f 则()5f 的值为( ) A .10 B .11 C .12 D .13
【答案】B
【解析】这是分段函数,求值时一定注意自变量所在的范围,不同范围选用不同的表达式. ()()()()(5)119151311f f f f f f f =====⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦,故选B .
2.设()f x 是定义在R 上且周期为2的函数,在区间[11]-,上,
0111()201
x x ax f x bx x <+-⎧⎪=+⎨⎪+⎩≤≤≤,,,,其中a b ∈R ,.若1322f f ⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭
,则3a b +的值为 . 【答案】10 【解析】∵()f x 是定义在R 上且周期为2的函数,∴()()11f f -=,即21=
2b a +-+①. 又∵311=1222f f a ⎛⎫⎛⎫=--+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,1322f f ⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,
∴1
41=23
b a +-+②. 联立①②,解得,=2. =4a b -。
∴3=10a b +-.
3、已知)(x f 是定义在R 上的偶函数,当0≥x 时,x x x f 4)(2
-=
(1)求)2(-f
(2)求函数)(x f 的解析式;
(3)求[]5,0∈x 时,)(x f 的值域
【答案】(1)4-(2)224,0()4,0
x x x f x x x x ⎧-≥⎪=⎨+<⎪⎩(3)[]-4,5 【解析】(3)[]22
0,5()4(2)4x f x x x x ∈=-=--当时, [][]()022,5f x 所以,在,上时增函数,在上是减函数
(2)4,(0)0,(5)5f f f =-==又
[]()-4,5f x 所以,的值域为
4、已知()⎪⎩⎪⎨⎧>+--≤+-=0
,32,0,3422x x x x x x x f 不等式()()x a f a x f ->+2在[]1,+a a 上恒成立,则实数a 的取值范围是
A. ()0,2-
B. ()0,∞-
C. ()2,0
D. ()2,-∞-
【答案】D
【解析】
试题分析:()x f 为R 上的减函数,故()()x a a x x a f a x f -<+⇔->+22,从而a x <2,所以()a a <+12,得2-<a。