第2章基本初等函数导数及其应用第5讲二次函数与幂函数知能训练轻松闯关理北师大版
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第5讲 二次函数与幂函数1.(2016·蚌埠一模)设a >0,且a ≠1,则“函数f (x )=a x 在R 上是增函数”是“函数g (x )=x a 在R 上是增函数”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解析:选D.由函数f (x )=a x 在R 上是增函数知,a >1;当a =32时,g (x )的定义域为[0,+∞),不能满足g (x )=x a 在R 上是增函数;而当a =13时,g (x )=x 13在R 上是增函数,此时f (x )=⎝ ⎛⎭⎪⎫13x在R 上是减函数,故选D. 2.二次函数y =-x 2+4x +t 图像的顶点在x 轴上,则t 的值是( )A .-4B .4C .-2D .2解析:选A.二次函数图像的顶点在x 轴上,所以Δ=42-4×(-1)×t =0,解得t =-4.3.若函数f (x )=x 2+ax +b 的图像与x 轴的交点为(1,0)和(3,0),则函数f (x )( )A .在(-∞,2]上递减,在[2,+∞)上递增B .在(-∞,3)上递增C .在[1,3]上递增D .单调性不能确定解析:选A.由已知可得该函数的图像的对称轴为x =2,又二次项系数为1>0,所以f (x )在(-∞,2]上是递减的,在[2,+∞)上是递增的.4.已知x =ln π,y =log 52,z =e -12,则( ) A .x <y <z B .z <x <yC .z <y <xD .y <z <x解析:选D.幂函数y =x 12在(0,+∞)上为增函数,且2<e<3,所以2<e<3,所以13<z <12,即12<z <1.又y =log 52<log 55=12,x =ln π>ln e =1,故y <z <x . 5.已知二次函数f (x )满足f (2+x )=f (2-x ),且f (x )在[0,2]上是增函数,若f (a )≥f (0),则实数a 的取值范围是( )A .[0,+∞)B .(-∞,0]C .[0,4]D .(-∞,0]∪[4,+∞)解析:选C.由f (2+x )=f (2-x )可知,函数f (x )图像的对称轴为x =2+x +2-x 2=2,又函数f (x )在[0,2]上是递增的,所以由f (a )≥f (0)可得0≤a ≤4,故选C.6.(2016·西安八校联考)已知0<m <n <1,且1<a <b ,则下列各式一定成立的是( )A .b m >a nB .b m <a nC .m b >n aD .m b <n a解析:选D.令f (x )=x a ,因为a >1,所以f (x )在(0,+∞)上是递增的,因为0<m <n <1,所以m a <n a ;令g (x )=m x ,因为0<m <1,所以g (x )在R 上是递减的.因为1<a <b ,所以m a >m b ,所以m b <m a <n a ,所以m b <n a ,故选D.7.已知二次函数的图像过点(0,1),对称轴为x =2,最小值为-1,则它的解析式为________.解析:依题意可设f (x )=a (x -2)2-1,又其图像过点(0,1),所以4a -1=1,所以a =12. 所以f (x )=12(x -2)2-1. 答案:f (x )=12(x -2)2-1 8.(2016·南昌调研)已知函数f (x )=x 2-2ax +2a +4的定义域为R ,值域为[1,+∞),则a 的值为________.解析:由于函数f (x )的值域为[1,+∞),所以f (x )min =1.又f (x )= (x -a )2-a 2+2a +4,当x ∈R 时,f (x )min =f (a )=-a 2+2a +4=1,即a 2-2a -3=0,解得a =3或a =-1.答案:-1或39.已知函数f (x )=x -2m 2+m +3(m ∈Z )为偶函数,且f (3)<f (5),则m =________.解析:因为f (x )是偶函数,所以-2m 2+m +3应为偶数.又f (3)<f (5),即3-2m 2+m +3<5-2m 2+m +3,整理得⎝ ⎛⎭⎪⎫35-2m 2+m +3<1, 所以-2m 2+m +3>0,解得-1<m <32. 又m ∈Z ,所以m =0或1.当m =0时,-2m 2+m +3=3为奇数(舍去);当m =1时,-2m 2+m +3=2为偶数.故m 的值为1.答案:110.(2016·北京丰台区统一练习)已知函数f (x )是定义在R 上的偶函数,当x ≥0时,f (x )=x 2-2x ,如果函数g (x )=f (x )-m (m ∈R )恰有4个零点,则m 的取值范围是________. 解析:函数g (x )=f (x )-m (m ∈R )恰有4个零点,可转化为函数y =f (x )与函数y =m 的图像有四个交点,作出函数y =f (x )的图像,如图所示,可知当m ∈(-1,0)时满足要求.答案:(-1,0)11.已知函数f (x )=x 2+2ax +2,x ∈[-5,5].(1)当a =-1时,求函数f (x )的最大值和最小值;(2)求实数a 的取值范围,使y =f (x )在区间[-5,5]上是单调函数.解:(1)当a =-1时,f (x )=x 2-2x +2=(x -1)2+1,x ∈[-5,5],所以当x =1时,f (x )取得最小值1;当x =-5时,f (x )取得最大值37.(2)函数f (x )=(x +a )2+2-a 2的图像的对称轴为直线x =-a ,因为y =f (x )在区间[-5,5]上是单调函数,所以-a ≤-5或-a ≥5,即a ≤-5或a ≥5.故a 的取值范围是(-∞,-5]∪[5,+∞).12.已知函数f (x )=ax 2+bx +1(a ,b ∈R ),x ∈R .(1)若函数f (x )的最小值为f (-1)=0,求f (x )的解析式,并写出单调区间;(2)在(1)的条件下,f (x )>x +k 在区间[-3,-1]上恒成立,试求k 的范围.解:(1)由题意得f (-1)=a -b +1=0,a ≠0且-b2a=-1, 所以a =1,b =2.所以f (x )=x 2+2x +1,递减区间为(-∞,-1],递增区间为[-1,+∞).(2)f (x )>x +k 在区间[-3,-1]上恒成立,转化为x 2+x +1>k 在[-3,-1]上恒成立.设g (x )=x 2+x +1,x ∈[-3,-1],则g (x )在[-3,-1]上递减.所以g (x )min =g (-1)=1.所以k <1,即k 的取值范围为(-∞,1).1.(2016·安徽省淮南八校联考)已知函数f (x )=ax 2+2ax +4(0<a <3),若x 1<x 2,x 1+x 2=1-a ,则( )A .f (x 1)=f (x 2)B .f (x 1)<f (x 2)C .f (x 1)>f (x 2)D .f (x 1)与f (x 2)的大小不能确定解析:选B.由题意知,函数f (x )的图像开口向上,对称轴为x =-1,则当0<a <3时,x 1+x 22=1-a 2,-1<1-a 2<12.又x 1<x 2,故x 1比x 2离对称轴近,所以f (x 1)<f (x 2). 2.定义:如果在函数y =f (x )定义域内的给定区间[a ,b ]上存在x 0(a <x 0<b ),满足f (x 0)=f (b )-f (a )b -a,则称函数y =f (x )是[a ,b ]上的“平均值函数”,x 0是它的一个均值点,如y =x 4是[-1,1]上的平均值函数,0就是它的均值点.现有函数f (x )=-x 2+mx +1是[-1,1]上的平均值函数,则实数m 的取值范围是________.解析:因为函数f (x )=-x 2+mx +1是[-1,1]上的平均值函数,设x 0为均值点,所以f (1)-f (-1)1-(-1)=m =f (x 0), 即关于x 0的方程-x 20+mx 0+1=m 在(-1,1)内有实数根,解方程得x 0=1或x 0=m -1.所以必有-1<m -1<1,即0<m <2,所以实数m 的取值范围是(0,2).答案:(0,2)3.是否存在实数a ,使函数f (x )=x 2-2ax +a 的定义域为[-1,1]时,值域为[-2,2]?若存在,求a 的值;若不存在,说明理由.解:f (x )=(x -a )2+a -a 2.当a <-1时,f (x )在[-1,1]上为增函数,所以⎩⎪⎨⎪⎧f (-1)=1+3a =-2,f (1)=1-a =2⇒a =-1(舍去);当-1≤a ≤0时,⎩⎪⎨⎪⎧f (a )=a -a 2=-2,f (1)=1-a =2⇒a =-1; 当0<a ≤1时,⎩⎪⎨⎪⎧f (a )=a -a 2=-2,f (-1)=1+3a =2⇒a 不存在; 当a >1时,f (x )在[-1,1]上为减函数,所以⎩⎪⎨⎪⎧f (-1)=1+3a =2,f (1)=1-a =-2⇒a 不存在. 综上可得,a =-1.所以存在实数a =-1满足题设条件.4.已知函数f (x )=ax 2+bx +c (a >0,b ∈R ,c ∈R ).(1)若函数f (x )的最小值是f (-1)=0,且c =1,F (x )=⎩⎪⎨⎪⎧f (x ),x >0,-f (x ),x <0,求F (2)+F (-2)的值; (2)若a =1,c =0,且|f (x )|≤1在区间(0,1]上恒成立,试求b 的取值范围. 解:(1)由已知c =1,a -b +c =0,且-b 2a=-1, 解得a =1,b =2,所以f (x )=(x +1)2.所以F (x )=⎩⎪⎨⎪⎧(x +1)2,x >0,-(x +1)2,x <0. 所以F (2)+F (-2)=(2+1)2+[-(-2+1)2]=8.(2)由题意知f (x )=x 2+bx ,原命题等价于-1≤x 2+bx ≤1在(0,1]上恒成立,即b ≤1x -x 且b ≥-1x-x 在(0,1]上恒成立. 又当x ∈(0,1]时,1x -x 的最小值为0,-1x-x 的最大值为-2. 所以-2≤b ≤0.故b 的取值范围是[-2,0].。