第6讲 幂函数与二次函数
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二次函数与幂函数知识点总结在数学课程中,二次函数和幂函数是一个经常被学习的知识点,在实际问题中也有着重要的应用。
因此,了解两者的特点及其之间的关系有助于学生更好的学习和掌握这两方面的知识,着重加强自己的数学基础知识。
本文针对二次函数和幂函数的概念、特点、关系及应用进行简单的介绍,以期对大家的理解有所帮助。
二次函数是指一类具有如下形式的函数:y = ax2 + bx + c,a≠0。
其中,a是二次项系数,b、c是常数项系数。
二次函数反映的是一定范围内物体经过某一特定点位于一定距离处的路径,它体现出了物体上升或下降的趋势。
二次函数的形状取决于a的正负,当a>0时,函数在原点处取得最大值,因此函数曲线为一个凹曲线;当a< 0时,函数在原点处取得最小值,曲线为凸曲线。
另一方面,幂函数的形式为:y=x^n,n为正整数。
它体现的是一种物体在相同路径上,所经过的距离随次数的增加而不断增加,曲线越向右,陡度越大。
如果n>1,则函数为凹曲线;如果n<1,则函数为凸曲线。
二次函数与幂函数之间还存在一定的联系,即可以将二次函数改写为幂函数的形式:y = ax2 + bx + c = a(x^2 + 2bx^(1/2) + c/a)。
在实际应用中,二次函数和幂函数都有其独特的应用,二次函数可以用来描述抛物线的运动轨迹。
另外,当a=-1时,二次函数可以用来计算球的落点位置、反弹高度等,在高尔夫球中得到广泛应用。
此外,幂函数也在实际中得到广泛应用,比如在经济学和财经学中,金融工具的收益率可以用幂函数来描述;另外,还可以用来概括基于时间的变化,比如种植植物的高度、排水的时间等。
从上面可以看出,二次函数和幂函数在实际应用中具有重要的意义。
通过认真研究,我们可以更好的理解这两类函数,从而更好地掌握两者之间的内在联系,以便在实践中更好地应用。
本文分析了二次函数和幂函数的概念、特点、关系及应用,并对实际应用中的重要性进行了阐述。
二次函数与幂函数的关系二次函数和幂函数是数学中常见的两种函数,它们之间存在一定关系。
这篇文章将介绍二次函数和幂函数的定义、图像、特点以及它们之间的关系。
首先,我们来回顾一下二次函数和幂函数的定义。
二次函数是指函数的最高次项为二次的多项式函数。
它的一般形式可以表示为:f(x) = ax^2 + bx + c其中,a、b、c是实数且a不等于0。
在这个函数中,x是自变量,f(x)是因变量。
幂函数是指函数的自变量和因变量之间的关系式为 y = x^a,其中a 是实数。
幂函数的图像通常是一个曲线,并且根据a的不同取值,可以得到不同的曲线形状。
接下来,我们来分析二次函数和幂函数的图像。
对于二次函数,它的图像通常是一个抛物线。
根据二次函数的系数a 的正负和大小,可以得到不同类型的抛物线。
当 a 大于0时,抛物线开口向上;当 a 小于0时,抛物线开口向下。
我们可以根据开口方向和顶点的位置来确定抛物线的图像。
例如,当 a 大于0且顶点位于y轴上方时,抛物线开口向上且顶点为最低点;当 a 小于0且顶点位于y轴下方时,抛物线开口向下且顶点为最高点。
而幂函数的图像则由指数 a 的大小来决定。
当 a 大于1时,函数的图像呈现出上升的斜线;当 a 等于1时,函数的图像是一条直线;当 0 小于 a 小于 1 时,函数的图像呈现出下降的斜线。
与二次函数不同的是,幂函数的图像没有顶点或拐点。
然而,二次函数和幂函数并不是完全独立的。
实际上,我们可以将二次函数视为一种特殊的幂函数。
具体来说,二次函数 f(x) = ax^2 + bx + c 可以写成 f(x) = a(x - h)^2 + k 的形式,其中 h 和 k 是实数,代表了二次函数图像的平移。
这种表达方式可以让我们更好地理解二次函数和幂函数之间的关系。
当平移的值 h 和 k 分别等于0时,即 h = 0 且 k = 0 时,二次函数变为f(x) = ax^2,这就是一个幂函数。
第6讲 幂函数与二次函数【2013年高考会这样考】 1.求二次函数的解析式. 2.求二次函数的值域与最值.3.利用幂函数的图象和性质分析解决有关问题. 【复习指导】本讲复习时,应从“数”与“形”两个角度来把握二次函数和幂函数的图象和性质,重点解决二次函数在闭区间上的最值问题,掌握求函数最值的常用方法:配方法、判别式法、不等式法、换元法、导数法等,注重分类讨论思想与数形结合思想的综合应用.基础梳理1.幂函数的定义一般地,形如y =x α(α∈R )的函数称为幂函数,其中底数x 是自变量,α为常数.2.幂函数的图象在同一平面直角坐标系下,幂函数y =x ,y =x 2,y =x 3,y =x 12,y =x -1的图象分别如右图. 3.幂函数的性质y =xy =x 2 y =x 3y =x 12y =x -1定义域 R R R [0,+∞){x |x ∈R 且x ≠0} 值 域 R [0,+∞)R [0,+∞) {y |y ∈R 且y ≠0} 奇偶性奇偶 奇非奇非偶奇单调性 增x ∈[0,+∞)时,增 x ∈(-∞,0]时,减增 增x ∈(0,+∞)时,减x ∈(-∞,0)时,减 定点(0,0),(1,1)(1,1)4.二次函数的图象和性质 解析式f (x )=ax 2+bx +c (a >0) f (x )=ax 2+bx +c (a <0)图象定义域 (-∞,+∞) (-∞,+∞) 值域⎣⎢⎡⎭⎪⎫4ac -b 24a ,+∞ ⎝⎛⎦⎥⎤-∞,4ac -b 24a单调性在x ∈⎣⎢⎡⎭⎪⎫-b 2a ,+∞上单调递增在x ∈⎝ ⎛⎦⎥⎤-∞,-b 2a 上单调递增在x ∈⎝ ⎛⎦⎥⎤-∞,-b 2a 上单调递减在x ∈⎣⎢⎡⎭⎪⎫-b 2a ,+∞上单调递减奇偶性 当b =0时为偶函数,b ≠0时为非奇非偶函数顶点 ⎝ ⎛⎭⎪⎫-b 2a,4ac -b 24a对称性 图象关于直线x =-b2a 成轴对称图形5.二次函数解析式的三种形式 (1)一般式:f (x )=ax 2+bx +c (a ≠0) (2)顶点式:f (x )=a (x -h )2+k (a ≠0) (3)两根式:f (x )=a (x -x 1)(x -x 2)(a ≠0)五个代表函数y =x ,y =x 2,y =x 3,y =x 12,y =x -1可做为研究和学习幂函数图象和性质的代表. 两种方法函数y =f (x )对称轴的判断方法(1)对于二次函数y =f (x )对定义域内所有x ,都有f (x 1)=f (x 2),那么函数y =f (x )的图象关于x =x 1+x 22对称.(2)对于二次函数y =f (x )对定义域内所有x ,都有f (a +x )=f (a -x )成立的充要条件是函数y =f (x )的图象关于直线x =a 对称(a 为常数).双基自测1.(2011·安徽)设f (x )是定义在R 上的奇函数,当x ≤0时,f (x )=2x 2-x ,则f (1)=( ).A .-3B .-1C .1D .3 解析 ∵f (x )为奇函数,∴f (1)=-f (-1)=-3. 答案 A2.(人教A 版教材例题改编)如图中曲线是幂函数y =x n 在第一象限的图象.已知n 取±2,±12四个值,则相应于曲线C 1,C 2,C 3,C 4的n 值依次为( ).A .-2,-12,12,2 B .2,12,-12,-2 C .-12,-2,2,12 D .2,12,-2,-12答案 B3.(2011·浙江)设函数f (x )=⎩⎨⎧-x ,x ≤0,x 2,x >0.若f (α)=4,则实数α等于( ).A .-4或-2B .-4或2C .-2或4D .-2或2解析 由⎩⎨⎧ α≤0,-α=4或⎩⎨⎧α>0,α2=4,得α=-4或α=2,故选B. 答案 B4.已知函数f (x )=x 2-2x +2的定义域和值域均为[1,b ],则b 等于( ). A .3 B .2或3 C .2 D .1或2 解析 函数f (x )=x 2-2x +2在[1,b ]上递增,由已知条件⎩⎨⎧f (1)=1,f (b )=b ,b >1,即⎩⎨⎧b 2-3b +2=0,b >1.解得b =2. 答案 C5.(2012·武汉模拟)若函数f (x )=(x +a )(bx +2a )(常数a 、b ∈R )是偶函数,且它的值域为(-∞,4],则该函数的解析式f (x )=________. 解析 f (x )=bx 2+(ab +2a )x +2a 2由已知条件ab +2a =0,又f (x )的值域为(-∞,4],则⎩⎨⎧a ≠0,b =-2,2a 2=4.因此f (x )=-2x 2+4.答案 -2x 2+4考向一 二次函数的图象【例1】►(2010·安徽)设abc >0,二次函数f (x )=ax 2+bx +c 的图象可能是( ).[审题视点] 分类讨论a >0,a <0.解析 若a >0,则bc >0,根据选项C 、D ,c <0,此时只有b <0,二次函数的对称轴方程x =-b2a >0,选项D 有可能;若a <0,根据选项A ,c <0,此时只能b >0,二次函数的对称轴方程x =-b2a >0,与选项A 不符合;根据选项B ,c >0,此时只能b <0,此时二次函数的对称轴方程x =-b2a <0,与选项B 不符合.综合知只能是选项D. 答案 D分析二次函数的图象,主要有两个要点:一个是看二次项系数的符号,它确定二次函数图象的开口方向;二是看对称轴和最值,它确定二次函数的具体位置.对于函数图象判断类似题要会根据图象上的一些特殊点进行判断,如函数图象与正半轴的交点、函数图象的最高点与最低点等.【训练1】 已知二次函数f (x )的图象如图所示,则其导函数f ′(x )的图象的大致形状是( ).解析 由函数f (x )的图象知:当x ∈(-∞,1]时,f (x )为减函数,∴f ′(x )≤0;当x ∈[1,+∞)时,f (x )为增函数,∴f ′(x )≥0.结合选项知选C.答案 C考向二 二次函数的性质【例2】►函数f (x )=x 2-2x +2在闭区间[t ,t +1](t ∈R )上的最小值记为g (t ). (1)试写出g (t )的函数表达式; (2)作g (t )的图象并写出g (t )的最小值.[审题视点] 分类讨论t 的范围分别确定g (t )解析式. 解 (1)f (x )=(x -1)2+1.当t +1≤1,即t ≤0时,g (t )=t 2+1. 当t <1<t +1,即0<t <1时,g (t )=f (1)=1 当t ≥1时,g (t )=f (t )=(t -1)2+1综上可知g (t )=⎩⎨⎧t 2+1≤0,t ≤0,1,0<t <1,t 2-2 t +2,t ≥1.(2)g (t )的图象如图所示,可知g (t )在(-∞,0]上递减,在[1,+∞)上递增,因此g (t )在[0,1]上取到最小值1.(1)二次函数y =ax 2+bx +c ,在(-∞,+∞)上的最值可由二次函数图象的顶点坐标公式求出;(2)二次函数y =ax 2+bx +c ,在[m ,n ]上的最值需要根据二次函数y =ax 2+bx +c 图象对称轴的位置,通过讨论进行求解. 【训练2】 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], ∴x =1时,f (x )取得最小值1; x =-5时,f (x )取得最大值37.(2)函数f (x )=(x +a )2+2-a 2的图象的对称轴为直线x =-a , ∵y =f (x )在区间[-5,5]上是单调函数, ∴-a ≤-5或-a ≥5,故a 的取值范围是a ≤-5或a ≥5.考向三 幂函数的图象和性质【例3】►已知幂函数f (x )=xm 2-2m -3(m ∈N *)的图象关于y 轴对称,且在(0,+∞)上是减函数,求满足(a +1)-m 3<(3-2a )-m3的a 的取值范围.[审题视点] 由幂函数的性质可得到幂指数m 2-2m -3<0,再结合m 是整数,及幂函数是偶数可得m 的值. 解 ∵函数在(0,+∞)上递减, ∴m 2-2m -3<0,解得-1<m <3. ∵m ∈N *,∴m =1,2. 又函数的图象关于y 轴对称, ∴m 2-2m -3是偶数, 而22-2×2-3=-3为奇数, 12-2×1-3=-4为偶数, ∴m =1.而f (x )=x -13在(-∞,0),(0,+∞)上均为减函数, ∴(a +1)-13<(3-2a )-13等价于a +1>3-2a >0 或0>a +1>3-2a 或a +1<0<3-2a . 解得a <-1或23<a <32. 故a的取值范围为⎩⎨⎧⎭⎬⎫a |a <-1或23<a <32.本题集幂函数的概念、图象及单调性、奇偶性于一体,综合性较强,解此题的关键是弄清幂函数的概念及性质.解答此类问题可分为两大步:第一步,利用单调性和奇偶性(图象对称性)求出m 的值或范围;第二步,利用分类讨论的思想,结合函数的图象求出参数a 的取值范围.【训练3】 幂函数y =x a ,当a 取不同的正数时,在区间[0,1]上它们的图象是一族美丽的曲线(如图).设点A (1,0),B (0,1),连接AB ,线段AB 恰好被其中的两个幂函数y =x α,y =x β的图象三等分,即有|BM |=|MN |=|NA |.那么,αβ=( ). A .1 B .2 C .3D .无法确定解析 法一 由条件得M ⎝ ⎛⎭⎪⎫13,23,N ⎝ ⎛⎭⎪⎫23,13,由一般性,可得13=⎝ ⎛⎭⎪⎫23α,23=⎝ ⎛⎭⎪⎫13β,即α=log 2313,β=log 1323.所以αβ=log 2313·log 1323=lg 13lg 23·lg 23lg 13=1.法二 由解法一,得13=⎝ ⎛⎭⎪⎫23α,23=⎝ ⎛⎭⎪⎫13β,则⎝ ⎛⎭⎪⎫13αβ=⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫13βα=⎝ ⎛⎭⎪⎫23a =13,即αβ=1. 答案 A规范解答4——如何求解二次函数在某个闭区间上的最值【问题研究】 二次函数在闭区间上的最值问题,一定要根据对称轴与区间的相对位置关系确定最值,当函数解析式中含有参数时,要根据参数的取值情况进行分类讨论,避免漏解.【解决方案】 对于二次函数f (x )=ax 2+bx +c (a ≠0)而言,首先确定对称轴,然后与所给区间的位置关系分三类进行讨论.【示例】►(本题满分12分)(2011·济南模拟)已知f (x )=-4x 2+4ax -4a -a 2在区间[0,1]内有最大值-5,求a 的值及函数表达式f (x ).求二次函数f (x )的对称轴,分对称轴在区间的左侧、中间、右侧讨论.[解答示范] ∵f (x )=-4⎝ ⎛⎭⎪⎫x -a 22-4a ,∴抛物线顶点坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫a 2,-4a .(1分)①当a2≥1,即a ≥2时,f (x )取最大值-4-a 2. 令-4-a 2=-5,得a 2=1,a =±1<2(舍去);(4分)②当0<a 2<1,即0<a <2时,x =a2时, f (x )取最大值为-4a .令-4a =-5,得a =54∈(0,2);(7分) ③当a2≤0,即a ≤0时,f (x )在[0,1]内递减, ∴x =0时,f (x )取最大值为-4a -a 2, 令-4a -a 2=-5,得a 2+4a -5=0,解得a =-5或a =1,其中-5∈(-∞,0].(10分) 综上所述,a =54或a =-5时,f (x )在[0,1]内有最大值-5. ∴f (x )=-4x 2+5x -10516或f (x )=-4x 2-20x -5.(12分)求解本题易出现的问题是直接利用二次函数的性质——最值在对称轴处取得,忽视对称轴与闭区间的位置关系,不进行分类讨论. 【试一试】 设函数y =x 2-2x ,x ∈[-2,a ],求函数的最小值g (a ).[尝试解答] ∵函数y =x 2-2x =(x -1)2-1,∴对称轴为直线x =1,而x =1不一定在区间[-2,a ]内,应进行讨论.当-2<a <1时,函数在[-2,a ]上单调递减,则当x =a 时,y min =a 2-2a ;当a ≥1时,函数在[-2,1]上单调递减,在[1,a ]上单调递增,则当x =1时,y min =-1.综上,g (a )=⎩⎨⎧a 2-2a ,-2<a <1,-1,a ≥1.。
选择规律如下:
(1)已知三个点的坐标,选用一般式;
(2)已知顶点坐标、对称轴、最大(小)值,选用顶点式;
(3)已知与x轴两交点的坐标,选用零点式。
2.求幂函数解析式的方法
幂函数的解析式是一个幂的形式,且需满足:
(1)指数为常数;
(2)底数为自变量;
(3)系数为 1.
3.幂函数y=xα的图象与性质,由于α值的不同而比较复杂,一般从两个方面考查:
①α的正负:当α>0时,图象过原点,在第一象限的
图象上升;当α<0时,图象不过原点,在第一象限的图象下降,反之也成立.
②幂函数的指数与图象特征的关系
(1)幂函数的形式是y=xα(α∈R),其中只有一个参数α,因此只需一个条件即可确定其解析式.
(2)判断幂函数y=xα(α∈R)的奇偶性时,当α是分数时,一般将其先化为根式,再判断.
(3)若幂函数y=xα在(0,+∞)上单调递增,则α>0,若在(0,+∞)上单调递减,则α<0.
4.二次函数的图象及性质的应用
(1)图象识别问题。
幂函数与二次函数讲义一、知识梳理1.幂函数(1)幂函数的定义一般地,形如y=x α的函数称为幂函数,其中x是自变量,α是常数.(2)常见的5种幂函数的图象(3)常见的5种幂函数的性质函数特征性质y=x y=x2y=x3y=12x y=x-1定义域R R R[0,+∞){x|x∈R,且x≠0}值域R[0,+∞)R[0,+∞){y|y∈R,且y≠0}奇偶性奇偶奇非奇非偶奇2.二次函数(1)二次函数解析式的三种形式:一般式:f(x)=ax2+bx+c(a≠0).顶点式:f(x)=a(x-m)2+n(a≠0),顶点坐标为(m,n).零点式:f(x)=a(x-x1)(x-x2)(a≠0),x1,x2为f(x)的零点.(2)二次函数的图象和性质解析式f(x)=ax2+bx+c(a>0)f(x)=ax2+bx+c(a<0)图象定义域值域单调性对称性函数的图象关于x=-b2a对称(1)幂函数的图象一定会出现在第一象限内,一定不会出现在第四象限,至于是否出现在第二、三象限内,要看函数的奇偶性.(2)幂函数的图象过定点(1,1),如果幂函数的图象与坐标轴相交,则交点一定是原点. (3)当α>0时,y =x α在[0,+∞)上为增函数; 当α<0时,y =x α在(0,+∞)上为减函数. 2.若f (x )=ax 2+bx +c (a ≠0),则当⎩⎪⎨⎪⎧a >0,Δ<0时恒有f (x )>0,当⎩⎪⎨⎪⎧a <0,Δ<0时,恒有f (x )<0.二、基础检验题组一:思考辨析1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”) (1)二次函数y =ax 2+bx +c ,x ∈[a ,b ]的最值一定是4ac -b 24a.( ) (2)二次函数y =ax 2+bx +c ,x ∈R 不可能是偶函数.( )(3)在y =ax 2+bx +c (a ≠0)中,a 决定了图象的开口方向和在同一直角坐标系中的开口大小.( ) (4)函数y =212x 是幂函数.( )(5)如果幂函数的图象与坐标轴相交,则交点一定是原点.( ) (6)当n <0时,幂函数y =x n 是定义域上的减函数.( ) 题组二:教材改编2.已知幂函数f (x )=k ·x α的图象过点)22,21(,则k +α等于( ) A.12 B .1 C.32D .2 3.已知函数f (x )=x 2+4ax 在区间(-∞,6)内单调递减,则a 的取值范围是( ) A .a ≥3 B .a ≤3 C .a <-3 D .a ≤-3题组三:易错自纠 4.幂函数f (x )=21023a a x-+(a ∈Z )为偶函数,且f (x )在区间(0,+∞)上是减函数,则a 等于( )A .3B .4C .5D .65.已知函数y =ax 2+bx +c ,如果a >b >c 且a +b +c =0,则它的图象可能是( )6.已知函数y =x 2-2x +3在闭区间[0,m ]上有最大值3,最小值2,则m 的取值范围为_____.三、典型例题1.幂函数y=f(x)经过点(3,3),则f(x)是()A.偶函数,且在(0,+∞)上是增函数B.偶函数,且在(0,+∞)上是减函数C.奇函数,且在(0,+∞)上是减函数D.非奇非偶函数,且在(0,+∞)上是增函数2.若四个幂函数y=x a,y=x b,y=x c,y=x d在同一坐标系中的图象如图所示,则a,b,c,d的大小关系是()A.d>c>b>a B.a>b>c>dC.d>c>a>b D.a>b>d>c3.若12(21)m >122(1)m m+-,则实数m的取值范围是思维升华:(1)幂函数的形式是y=xα(α∈R),其中只有一个参数α,因此只需一个条件即可确定其解析式.(2)在区间(0,1)上,幂函数中指数越大,函数图象越靠近x轴(简记为“指大图低”),在区间(1,+∞)上,幂函数中指数越大,函数图象越远离x轴.(3)在比较幂值的大小时,必须结合幂值的特点,选择适当的函数,借助其单调性进行比较,准确掌握各个幂函数的图象和性质是解题的关键.题型二:二次函数的解析式典例(1)已知二次函数f(x)=x2-bx+c满足f(0)=3,对∀x∈R,都有f(1+x)=f(1-x)成立,则f(x)的解析式为________________.(2)已知二次函数f(x)与x轴的两个交点坐标为(0,0)和(-2,0)且有最小值-1,则f(x)=________.思维升华:求二次函数解析式的方法跟踪训练(1)已知二次函数f(x)=ax2+bx+1(a,b∈R,a≠0),x∈R,若函数f(x)的最小值为f(-1)=0,则f(x)=________.(2)若函数f(x)=(x+a)(bx+2a)(a,b∈R)是偶函数,且它的值域为(-∞,4],则该函数的解析式f(x)=________.题型三:二次函数的图象和性质命题点1:二次函数的图象典例:对数函数y=log a x(a>0且a≠1)与二次函数y=(a-1)x2-x在同一坐标系内的图象可能是()命题点2:二次函数的单调性典例 函数f (x )=ax 2+(a -3)x +1在区间[-1,+∞)上是递减的,则实数a 的取值范围是 引申探究若函数f (x )=ax 2+(a -3)x +1的单调减区间是[-1,+∞),则a =________. 命题点3:二次函数的最值典例 已知函数f (x )=ax 2+2ax +1在区间[-1,2]上有最大值4,求实数a 的值. 引申探究将本例改为:求函数f (x )=x 2+2ax +1在区间[-1,2]上的最大值. 命题点4:二次函数中的恒成立问题典例 (1)已知函数f (x )=x 2-x +1,在区间[-1,1]上,不等式f (x )>2x +m 恒成立,则实数m 的取值范围是____. (2)已知a 是实数,函数f (x )=2ax 2+2x -3在x ∈[-1,1]上恒小于零,则实数a 的取值范围为________. 思维升华:解决二次函数图象与性质问题时要注意:(1)抛物线的开口,对称轴位置,定义区间三者相互制约,要注意分类讨论;(2)要注意数形结合思想的应用,尤其是给定区间上的二次函数最值问题,先“定性”(作草图),再“定量”(看图求解).(3)由不等式恒成立求参数取值范围的思路及关键解题思路:一是分离参数;二是不分离参数.两种思路都是将问题归结为求函数的最值或值域. 跟踪训练 (1)设abc >0,二次函数f (x )=ax 2+bx +c 的图象可能是( )(2)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________.(3)设函数f (x )=ax 2-2x +2,对于满足1<x <4的一切x 值都有f (x )>0,则实数a 的取值范围为________.四、反馈练习1.幂函数y =24m mx-(m ∈Z )的图象如图所示,则m 的值为( )A .0B .1C .2D .3 2.若幂函数f (x )=(m 2-4m +4)·268m m x-+在(0,+∞)上为增函数,则m 的值为( )A .1或3B .1C .3D .23.若命题“ax 2-2ax +3>0恒成立”是假命题,则实数a 的取值范围是( ) A .a <0或a ≥3 B .a ≤0或a ≥3 C .a <0或a >3D .0<a <34.已知二次函数f (x )=2ax 2-ax +1(a <0),若x 1<x 2,x 1+x 2=0,则f (x 1)与f (x 2)的大小关系为( ) A .f (x 1)=f (x 2) B .f (x 1)>f (x 2) C .f (x 1)<f (x 2)D .与a 值有关5.若关于x 的不等式x 2-4x -2-a >0在区间(1,4)内有解,则实数a 的取值范围是( ) A .(-∞,-2) B .(-2,+∞) C .(-6,+∞)D .(-∞,-6)6.已知幂函数f (x )=x α,当x >1时,恒有f (x )<x ,则α的取值范围是____________. 7.若函数y =x 2-3x -4的定义域为[0,m ],值域为]4,425[--,则m 的取值范围是__________. 8.若f (x )=-x 2+2ax 与g (x )=ax +1在区间[1,2]上都是减函数,则a 的取值范围是________. 9.已知y =f (x )是偶函数,当x >0时,f (x )=(x -1)2,若当x ∈]212[--,时,n ≤f (x )≤m 恒成立,则m -n 的最小值为________.10.已知函数f (x )=x 2+(2a -1)x -3.(1)当a =2,x ∈[-2,3]时,求函数f (x )的值域;(2)若函数f (x )在[-1,3]上的最大值为1,求实数a 的值.11.已知在(-∞,1]上递减的函数f (x )=x 2-2tx +1,且对任意的x 1,x 2∈[0,t +1],总有|f (x 1)-f (x 2)|≤2,则实数t 的取值范围为( ) A .[-2,2] B .[1,2] C .[2,3]D .[1,2]12.当x ∈(1,2)时,不等式x 2+mx +4<0恒成立,则m 的取值范围是________. 13.若函数f (x )=x 2-a |x -1|在[0,+∞)上单调递增,则实数a 的取值范围是________.14.已知函数f (x )是定义在R 上的偶函数,且当x ≤0时,f (x )=x 2+2x .现已画出函数f (x )在y 轴左侧的图象,如图所示,请根据图象: (1)写出函数f (x )(x ∈R )的增区间; (2)写出函数f (x )(x ∈R )的解析式;(3)若函数g (x )=f (x )-2ax +2(x ∈[1,2]),求函数g (x )的最小值.。
二次函数与幂函数1.幂函数 (1)幂函数的定义形如y =x α(α∈R )的函数称为幂函数,其中x 是自变量,α为常数. (2)五种幂函数的图象(3)五种幂函数的性质定义域2.(1)二次函数的图象和性质(2)①一般式:y=ax2+bx+c(a≠0).②顶点式:y=a(x+h)2+k(其中a≠0,顶点坐标为(-h,k)).③两根式:y=a(x-x1)(x-x2)(其中a≠0,x1、x2是二次函数的图象与x轴的两个交点的横坐标).3.判断下列结论的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)函数f(x)=x2与函数f(x)=2x2都是幂函数.(×)(2)幂函数的图象都经过点(1,1)和点(0,0).(×)(3)幂函数的图象不经过第四象限.(√)(4)当α<0时,幂函数y=xα是定义域上的减函数.(×)(5)二次函数y=ax2+bx+c,x∈[a,b]的最值一定是4ac-b24a.(×)(6)二次函数y=ax2+bx+c,x∈R,不可能是偶函数.(×)(7)在y=ax2+bx+c(a≠0)中,a决定了图象的开口方向和在同一坐标系中的开口大小.(√)(8)当n>0时,幂函数y=x n是定义域上的增函数.(×)(9)若函数f(x)=(k2-1)x2+2x-3在(-∞,2)上单调递增,则k=±22.(×)(10)已知f(x)=x2-4x+5,x∈[0,3),则f(x)max=f(0)=5,f(x)min=f(3)=2.(×)考点一 二次函数解析式[例1]解析:由于f (x )有两个零点0和-2,所以可设f (x )=ax (x +2)(a ≠0), 这时f (x )=ax (x +2)=a (x +1)2-a , 由于f (x )有最小值-1, 所以必有⎩⎨⎧a >0,-a =-1.解得a =1.因此f (x )的解析式是f (x )=x (x +2)=x 2+2x . 答案:x 2+2x(2)已知二次函数f (x )满足f (2)=-1,f (-1)=-1,且f (x )的最大值是8,试确定此二次函数的解析式.解:法一:(利用一般式) 设f (x )=ax 2+bx +c (a ≠0). 由题意得⎩⎪⎨⎪⎧4a +2b +c =-1,a -b +c =-1,4ac -b 24a =8,解得⎩⎨⎧a =-4,b =4,c =7.∴所求二次函数为f (x )=-4x 2+4x +7. 法二:(利用顶点式)设f (x )=a (x -m )2+n (a ≠0).∵f (2)=f (-1), ∴拋物线的对称轴为x =2+(-1)2=12. ∴m =12.又根据题意函数有最大值8,∴n =8.∴y =f (x )=a 2)21(-x +8.∵f (2)=-1,∴a 2)212(-+8=-1,解得a =-4,∴f (x )=-42)21(-x +8=-4x 2+4x +7.法三:(利用零点式)由已知f (x )+1=0两根为x 1=2,x 2=-1,故可设f (x )+1=a (x -2)(x +1),即f (x )=ax 2-ax -2a -1.又函数有最大值y max =8,即4a (-2a -1)-a 24a =8.解得a =-4或a =0(舍).∴所求函数的解析式为f (x )=-4x 2+4x +7.[方法引航] 根据已知条件确定二次函数解析式,一般用待定系数法,规律如下:1.二次函数的图象过点(0,1),对称轴为x =2,最小值为-1,则它的解析式是________. 解析:设y =a (x -2)2-1,当x =0时,4a -1=1,a =12,∴y =12(x -2)2-1. 答案:y =12(x -2)2-12.若函数f (x )=(x +a )(bx +2a )(常数a ,b ∈R )是偶函数,且它的值域为(-∞,4],则该函数的解析式f (x )=________.解析:∵f (x )=bx 2+(ab +2a )x +2a 2是偶函数, ∴ab +2a =0(a ≠0),∴b =-2,当x =0时,2a 2=4,∴a 2=2,∴f (x )=-2x 2+4. 答案:-2x 2+4考点二 二次函数图象和性质[例2] 已知函数(1)当a =-2时,求f (x )的最值;(2)求实数a 的取值范围,使y =f (x )在区间[-4,6]上是单调函数; 解:(1)当a =-2时,f (x )=x 2-4x +3=(x -2)2-1,由于x ∈[-4,6], ∴f (x )在[-4,2]上单调递减,在[2,6]上单调递增,∴f (x )的最小值是f (2)=-1,又f (-4)=35,f (6)=15,故f (x )的最大值是35.(2)由于函数f (x )的图象开口向上,对称轴是x =-a ,所以要使f (x )在[-4,6]上是单调函数,应有-a ≤-4或-a ≥6,即a ≤-6或a ≥4.[方法引航] (1)二次函数在闭区间上的最值主要有三种类型:轴定区间定、轴动区间定、轴定区间动,不论哪种类型,解决的关键是考查对称轴与区间的关系,当含有参数时,要依据对称轴与区间的关系进行分类讨论;(2)二次函数的单调性问题则主要依据二次函数图象的对称轴进行分析讨论求解;(3)对于二次函数的综合应用,要综合应用二次函数与二次方程和二次不等式之间的关系进行转化.1.若本例已知条件不变,求f (x )的最小值. 解:f (x )=(x +a )2+3-a 2,关于x =-a 对称, ∵x ∈[-4,6].①当-a ≤-4,即a ≥4时,f (x )在[-4,6]上为增函数, ∴f (x )min =f (-4)=16-8a +3=19-8a②当-4<-a ≤6,即-6≤a <4时,只有当x =-a 时,f (x )min =3-a 2, ③当-a >6时,即a <-6时,f (x )在[-4,6]上为减函数, ∴f (x )min =f (6)=36+12a +3=39+12a . 综上,当a ≥4时,f (x )min =19-8a . 当-6≤a ≤4时,f (x )min =3-a 2. 当a <-6时,f (x )min =39+12a .2.若本例已知条件不变,f (x )=0在[-4,6]上有两个不相等实根,求a 的取值范围. 解:要使f (x )=0,在[-4,6]上有两个不等实根,需⎩⎨⎧f (-a )<0-4≤-a ≤6f (-4)≥0f (6)≥0即⎩⎨⎧3-a 2<0,-6≤a ≤4,19-8a ≥0,36+12a ≥0.解得,-134≤a <-3或3<a ≤198.3.若本例中f (x )>0在x ∈(0,6]上恒成立,求a 的取值范围. 解:x 2+2ax +3>0,在x ∈(0,6]上恒成立,即2a >-)3(x x +在x ∈(0,6]上恒成立,只需求u =-)3(xx +,x ∈(0,6]的最大值.∵x +3x ≥23,当且仅当x =3时,取等号.∴u max =-23, ∴2a >-23,∴a >- 3.考点三 幂函数图象与性质[例3] (1)幂函数y =f (x )的图象过点(4,2),则幂函数y =f (x )的图象是( )解析:∵幂函数y =f (x )的图象过点(4,2),∴f (x )=.答案:C(2)已知函数f (x )=(m 2-m -1)xm 2+m -3是幂函数,且x ∈(0,+∞)时,f (x )是增函数,则m 的值为( )A .-1B .2C .-1或2D .3 解析:∵函数f (x )=(m 2-m -1)·xm 2+m -3是幂函数, ∴m 2-m -1=1,解得m =-1或m =2. 又∵函数f (x )在(0,+∞)上为增函数, ∴m 2+m -3>0,∴m =2. 答案:B(3)已知f (x )=21x ,若0<a <b <1,则下列各式正确的是( )A .f (a )<f (b )<f )1(a <f )1(bB .f )1(a <f )1(b<f (b )<f (a )C .f (a )<f (b )<f )1(b <f )1(aD .f )1(a <f (a )<f )1(b<f (b )解析:∵0<a <b <1,∴0<a <b <1b <1a ,又f (x )=21x 为增函数, ∴f (a )<f (b )<f )1(b <f )1(a.答案:C[方法引航] (1)若幂函数y =x α(α∈R )是偶函数,则α必为偶数.当α是分数时,一般将其先化为根式,再判断.(2)若幂函数y =x α在(0,+∞)上单调递增,则α>0,若在(0,+∞)上单调递减,则α<0.,(3)在比较幂值的大小时,必须结合幂值的特点,选择适当的函数,借助其单调性进行比较.1.若四个幂函数y =x a ,y =x b ,y =x c ,y =x d 在同一坐标系中的图 象如图所示,则a ,b ,c ,d 的大小关系是( )A .d >c >b >aB .a >b >c >dC .d >c >a >bD .a >b >d >c解析:选B.幂函数a =2,b =12,c =-13,d =-1的图象,正好和题目所给的形式相符合,在第一象限内,x =1的右侧部分的图象,图象由下至上,幂指数增大,所以a >b >c >d .故选B. 2.若3131)23()1(---<+a a ,则实数a 的取值范围是________.解析:不等式3131)23()1(---<+a a 等价于a +1>3-2a >0或3-2a <a +1<0或a +1<0<3-2a . 解得a <-1或23<a <32.答案:(-∞,-1)∪)23,32([规范答题] “三个二次”间的转化二次函数与一元二次方程、一元二次不等式统称为“三个二次”,它们常有机结合在一起,而二次函数是“三个二次”的核心,通过二次函数的图象将其贯穿为一体.因此,有关二次函数的问题,常利用数形结合法、分类讨论法转化为方程与不等式来解决. [典例] (本题满分12分)已知f (x )=ax 2-2x (0≤x ≤1) (1)求f (x )的最小值;(2)若f (x )≥-1恒成立,求a 的范围; (3)若f (x )=0的两根都在[0,1]内,求a 的范围.[规范解答] (1)①当a =0时,f (x )=-2x 在[0,1]上递减, ∴f (x )min =f (1)=-2.②当a >0时,f (x )=ax 2-2x 的图象的开口方向向上,且对称轴为x =1a .2分ⅰ.当0<1a ≤1,即a ≥1时,f (x )=ax 2-2x 的图象的对称轴在[0,1]内,∴f (x )在]1,0[a上递减,在]1,1[a上递增. ∴f (x )min =f )1(a=1a -2a =-1a .4分ⅱ.当1a >1,即0<a <1时,f (x )=ax 2-2x 的图象的对称轴在[0,1]的右侧,∴f (x )在[0,1]上递减.∴f (x )min =f (1)=a -2.6分③当a <0时,f (x )=ax 2-2x 的图象的开口方向向下, 且对称轴x =1a <0,在y 轴的左侧, ∴f (x )=ax 2-2x 在[0,1]上递减. ∴f (x )min =f (1)=a -2.综上所述,f (x )min =⎩⎪⎨⎪⎧a -2,a <1,-1a ,a ≥1.8分(2)只需f (x )min ≥-1,即可.由(1)知,当a <1时,a -2≥-1,∴a ≥1(舍去); 当a ≥1时,-1a ≥-1恒成立,∴a ≥1.10分(3)由题意知f (x )=0时,x =0,x =2a (a ≠0), 0∈[0,1],∴0<2a ≤1,∴a ≥2.12分 [规范建议] (1)分清本题讨论的层次 第一层:函数类型a =0和a ≠0. 第二层:开口方向a >0和a <0.第三层:对称轴x =1a 与区间[0,1]的位置关系,左、内、右. (2)讨论后要有总结答案.[高考真题体验]1.(2016·高考全国丙卷)已知342=a ,323=b ,3125=c 则( ) A .b <a <c B .a <b <c C .b <c <a D .c <a <b解析:选A.,323442==a ,3231525==c 而函数32x y =在(0,+∞)上单调递增,所以323232543<<,即b <a <c ,故选A.2.(2015·高考山东卷)设a =0.60.6,b =0.61.5,c =1.50.6,则a ,b ,c 的大小关系是( ) A .a <b <c B .a <c <b C .b <a <c D .b <c <a解析:选C.由指数函数y =0.6x 在(0,+∞)上单调递减,可知0.61.5<0.60.6,由幂函数y =x 0.6在(0,+∞)上单调递增,可知0.60.6<1.50.6,所以b <a <c ,故选C.3.(2013·高考北京卷)下列函数中,既是偶函数又在区间(0,+∞)上单调递减的是( ) A .y =1x B .y =e -x C .y =-x 2+1 D .y =lg|x |解析:选C.A 中y =1x 是奇函数,A 不正确;B 中y =e -x =x e )1(是非奇非偶函数,B 不正确;C中y =-x 2+1是偶函数且在(0,+∞)上是单调递减的,C 正确;D 中y =lg|x |在(0,+∞)上是增函数,D 不正确.故选C.4.(2014·高考课标卷Ⅰ )设函数⎪⎩⎪⎨⎧≥<=-1,1,)(311x x x e x f x 则使得f (x )≤2成立的x 的取值范围是________.解析:f (x )≤2⇒⎩⎨⎧ x <1,e x -1≤2或⎪⎩⎪⎨⎧≤≥2131x x ⇒⎩⎨⎧ x <1,x ≤ln 2+1或⎩⎨⎧x ≥1,x ≤8⇒x <1或1≤x ≤8⇒x ≤8,故填(-∞,8].答案:(-∞,8]5.(2015·高考天津卷)已知a >0,b >0,ab =8,则当a 的值为________时,log 2a ·log 2(2b )取得最大值.解析:由已知条件得b =8a ,令f (a )=log 2a ·log 2(2b ),则f (a )=log 2a ·log 216a =log 2a (log 216-log 2a )=log 2a (4-log 2a )=-(log 2a )2+4log 2a =-(log 2a -2)2+4, 当log 2a =2,即a =4时,f (a )取得最大值. 答案:4课时规范训练 A 组 基础演练1.已知二次函数的图象如图所示,那么此函数的解析式可能是( )A .y =-x 2+2x +1B .y =-x 2-2x -1C .y =-x 2-2x +1D .y =x 2+2x +1解析:选C.设二次函数的解析式为f (x )=ax 2+bx +c (a ≠0),由题图象得:a <0,b <0,c >0.选C.2.若函数f (x )是幂函数,且满足f (4)=3f (2),则)21(f 的值为( )A.13B.12C.23D.43 解析:选A.设f (x )=x a, 又f (4)=3f (2),∴4a =3×2a ,解得a =log 23,∴)21(f =3log 2)21(3.一次函数y =ax +b 与二次函数y =ax 2+bx +c 在同一坐标系中的图象大致是( )解析:选C.若a >0,则一次函数y =ax +b 为增函数,二次函数y =ax 2+bx +c 的开口向上,故可排除A ;若a <0,一次函数y =ax +b 为减函数,二次函数y =ax 2+bx +c 开口向下,故可排除D ;对于选项B ,看直线可知a >0,b >0,从而-b 2a <0,而二次函数的对称轴在y 轴的右侧,故应排除B ,因此选C.4.如果函数f (x )=x 2+bx +c 对任意的实数x ,都有f (1+x )=f (-x ),那么( )A .f (-2)<f (0)<f (2)B .f (0)<f (-2)<f (2)C .f (2)<f (0)<f (-2)D .f (0)<f (2)<f (-2)解析:选D.由f (1+x )=f (-x )知f (x )的图象关于x =12对称,又抛物线开口向上,结合图象(图略)可知f (0)<f (2)<f (-2).5.若f (x )=x 2-ax +1有负值,则实数a 的取值范围是( )A .a ≤-2B .-2<a <2C .a >2或a <-2D .1<a <3解析:选C.∵f (x )=x 2-ax +1有负值,∴Δ=a 2-4>0,则a >2或a <-2.6.若方程x 2-11x +30+a =0的两根均大于5,则实数a 的取值范围是________. 解析:令f (x )=x 2-11x +30+a .结合图象有⎩⎨⎧ Δ≥0f (5)>0,∴0<a ≤14. 答案:0<a ≤147.若二次函数f (x )=ax 2-4x +c 的值域为[0,+∞),则a ,c 满足的条件是________.解析:由已知得⎩⎪⎨⎪⎧ a >0,4ac -164a=0,⇒⎩⎨⎧a >0,ac -4=0. 答案:a >0,ac =48.已知f (x )=4x 2-mx +5在[2,+∞)上是增函数,则实数m 的取值范围是________.解析:因为函数f (x )=4x 2-mx +5的单调递增区间为),8[+∞m ,所以m 8≤2,即m ≤16. 答案:(-∞,16]9.已知函数f (x )=-x 2+2ax +1-a 在x ∈[0,1]时有最大值2,求a 的值.解:函数f (x )=-x 2+2ax +1-a =-(x -a )2+a 2-a +1,对称轴方程为x =a .(1)当a <0时,f (x )max =f (0)=1-a ,∴1-a =2,∴a =-1.(2)当0≤a ≤1时,f (x )max =a 2-a +1,∴a 2-a +1=2,∴a 2-a -1=0,∴a =1±52(舍).(3)当a >1时,f (x )max =f (1)=a ,∴a =2.综上可知,a =-1或a =2.10.已知函数f (x )=ax 2+bx +1(a ,b 为实数,a ≠0,x ∈R ).(1)若函数f (x )的图象过点(-2,1),且方程f (x )=0有且只有一个根,求f (x )的表达式;(2)在(1)的条件下,当x ∈[-1,2]时,g (x )=f (x )-kx 是单调函数,求实数k 的取值范围. 解:(1)因为f (-2)=1,即4a -2b +1=1,所以b =2a .因为方程f (x )=0有且只有一个根,所以Δ=b 2-4a =0.所以4a 2-4a =0,所以a =1,所以b =2.所以f (x )=(x +1)2.(2)g (x )=f (x )-kx =x 2+2x +1-kx =x 2-(k -2)x +1=2)22(--k x +1-(k -2)24. 由g (x )的图象知:要满足题意,则k -22≥2或k -22≤-1,即k ≥6或k ≤0,∴所求实数k 的取值范围为(-∞,0]∪[6,+∞).B 组 能力突破1.若幂函数222)33(--⋅+-=m m x m m y 的图象不过原点,则m 的取值是( ) A .-1≤m ≤2 B .m =1或m =2 C .m =2 D .m =1解析:选B.由幂函数性质可知m 2-3m +3=1,∴m =2或m =1.又幂函数图象不过原点,∴m 2-m -2≤0,即-1≤m ≤2,∴m =2或m =1.2.已知函数f (x )=x 2+x +c .若f (0)>0,f (p )<0,则必有( )A .f (p +1)>0B .f (p +1)<0C .f (p +1)=0D .f (p +1)的符号不能确定解析:选A.函数f (x )=x 2+x +c 的图象的对称轴为直线x =-12,又∵f (0)>0,f (p )<0,∴-1<p <0,p +1>0,∴f (p +1)>0.3.如图是二次函数y =ax 2+bx +c 图象的一部分,图象过点A (-3,0),对称轴为x =-1.给出下面四个结论:①b 2>4ac ;②2a -b =1;③a -b +c =0;④5a <b .其中正确的是( )A .②④B .①④C .②③D .①③解析:选B.由函数图象知,a <0,与x 轴有两个交点,∴b 2-4ac >0,即b 2>4ac .对称轴x =-b 2a=-1,∴2a -b =0. 当x =-1时,对应最大值,f (-1)=a -b +c >0.∵b =2a ,a <0,∴5a <2a ,即5a <b .4.已知幂函数f (x )=21-x ,若f (a +1)<f (10-2a ),则a 的取值范围是________.解析:∵f (x )=21-x =1x(x >0),易知x ∈(0,+∞)时为减函数,又f (a +1)<f (10-2a ), ∴⎩⎨⎧ a +1>0,10-2a >0,a +1>10-2a ,解得⎩⎨⎧ a >-1,a <5,a >3,∴3<a <5.答案:(3,5) 5.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.∴f (x )=(x +1)2.∴F (x )=⎩⎨⎧(x +1)2,x >0,-(x +1)2,x <0. ∴F (2)+F (-2)=(2+1)2+[-(-2+1)2]=8.(2)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1x-x的最小值为0,-1x-x的最大值为-2.∴-2≤b≤0.故b的取值范围是[-2,0].。
第6讲 幂函数与二次函数【2013年高考会这样考】 1.求二次函数的解析式. 2.求二次函数的值域与最值.3.利用幂函数的图象和性质分析解决有关问题. 【复习指导】本讲复习时,应从“数”与“形”两个角度来把握二次函数和幂函数的图象和性质,重点解决二次函数在闭区间上的最值问题,掌握求函数最值的常用方法:配方法、判别式法、不等式法、换元法、导数法等,注重分类讨论思想与数形结合思想的综合应用.基础梳理1.幂函数的定义一般地,形如y =x α(α∈R )的函数称为幂函数,其中底数x 是自变量,α为常数.2.幂函数的图象在同一平面直角坐标系下,幂函数y =x ,y =x 2,y =x 3,y =x 12,y =x -1的图象分别如右图.3.幂函数的性质y =xy =x 2 y =x 3y =x 12y =x -1定义域 R R R [0,+∞) {x |x ∈R 且x ≠0} 值 域 R [0,+∞)R [0,+∞) {y |y ∈R 且y ≠0}奇偶性奇偶奇非奇非偶奇单调性增x ∈[0,+∞)时,增 x ∈(-∞,0]时,减增增x ∈(0,+∞)时,减x ∈(-∞,0)时,减 定点(0,0),(1,1)(1,1)4.二次函数的图象和性质 解析式f (x )=ax 2+bx +c (a >0)f (x )=ax 2+bx +c (a <0)图象定义域 (-∞,+∞)(-∞,+∞)值域⎣⎡⎭⎫4ac -b 24a ,+∞ ⎝⎛⎦⎤-∞,4ac -b 24a单调性在x ∈⎣⎡⎭⎫-b2a ,+∞上单调递增 在x ∈⎝⎛⎦⎤-∞,-b2a 上单调递增 在x ∈⎝⎛⎦⎤-∞,-b2a 上单调递减 在x ∈⎣⎡⎭⎫-b2a ,+∞上单调递减 奇偶性 当b =0时为偶函数,b ≠0时为非奇非偶函数顶点 ⎝⎛⎭⎫-b 2a,4ac -b 24a对称性 图象关于直线x =-b2a成轴对称图形5.二次函数解析式的三种形式 (1)一般式:f (x )=ax 2+bx +c (a ≠0) (2)顶点式:f (x )=a (x -h )2+k (a ≠0) (3)两根式:f (x )=a (x -x 1)(x -x 2)(a ≠0)五个代表函数y =x ,y =x 2,y =x 3,y =x 12,y =x -1可做为研究和学习幂函数图象和性质的代表.两种方法函数y =f (x )对称轴的判断方法(1)对于二次函数y =f (x )对定义域内所有x ,都有f (x 1)=f (x 2),那么函数y =f (x )的图象关于x =x 1+x 22对称.(2)对于二次函数y =f (x )对定义域内所有x ,都有f (a +x )=f (a -x )成立的充要条件是函数y =f (x )的图象关于直线x =a 对称(a 为常数).双基自测1.(2011·安徽)设f (x )是定义在R 上的奇函数,当x ≤0时,f (x )=2x 2-x ,则f (1)=( ). A .-3 B .-1 C .1 D .3 解析 ∵f (x )为奇函数,∴f (1)=-f (-1)=-3. 答案 A2.(人教A 版教材例题改编)如图中曲线是幂函数y =x n 在第一象限的图象.已知n 取±2,±12四个值,则相应于曲线C 1,C 2,C 3,C 4的n 值依次为( ).A .-2,-12,12,2B .2,12,-12,-2C .-12,-2,2,12D .2,12,-2,-12答案 B3.(2011·浙江)设函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧-x ,x ≤0,x 2,x >0.若f (α)=4,则实数α等于( ).A .-4或-2B .-4或2C .-2或4D .-2或2解析 由⎩⎪⎨⎪⎧ α≤0,-α=4或⎩⎪⎨⎪⎧α>0,α2=4,得α=-4或α=2,故选B.答案 B4.已知函数f (x )=x 2-2x +2的定义域和值域均为[1,b ],则b 等于( ). A .3 B .2或3 C .2 D .1或2 解析 函数f (x )=x 2-2x +2在[1,b ]上递增, 由已知条件⎩⎪⎨⎪⎧f (1)=1,f (b )=b ,b >1,即⎩⎪⎨⎪⎧b 2-3b +2=0,b >1.解得b =2. 答案 C5.(2012·武汉模拟)若函数f (x )=(x +a )(bx +2a )(常数a 、b ∈R )是偶函数,且它的值域为(-∞,4],则该函数的解析式f (x )=________.解析 f (x )=bx 2+(ab +2a )x +2a 2由已知条件ab +2a =0,又f (x )的值域为(-∞,4], 则⎩⎪⎨⎪⎧a ≠0,b =-2,2a 2=4.因此f (x )=-2x 2+4.答案 -2x 2+4考向一 二次函数的图象【例1】►(2010·安徽)设abc >0,二次函数f (x )=ax 2+bx +c 的图象可能是( ).[审题视点] 分类讨论a >0,a <0.解析 若a >0,则bc >0,根据选项C 、D ,c <0,此时只有b <0,二次函数的对称轴方程x =-b2a >0,选项D 有可能;若a <0,根据选项A ,c <0,此时只能b >0,二次函数的对称轴方程x =-b2a >0,与选项A 不符合;根据选项B ,c >0,此时只能b <0,此时二次函数的对称轴方程x =-b2a <0,与选项B 不符合.综合知只能是选项D.答案 D分析二次函数的图象,主要有两个要点:一个是看二次项系数的符号,它确定二次函数图象的开口方向;二是看对称轴和最值,它确定二次函数的具体位置.对于函数图象判断类似题要会根据图象上的一些特殊点进行判断,如函数图象与正半轴的交点、函数图象的最高点与最低点等.【训练1】 已知二次函数f (x )的图象如图所示,则其导函数f ′(x )的图象的大致形状是( ).解析 由函数f (x )的图象知:当x ∈(-∞,1]时,f (x )为减函数,∴f ′(x )≤0;当x ∈[1,+∞)时,f (x )为增函数,∴f ′(x )≥0.结合选项知选C. 答案 C考向二 二次函数的性质【例2】►函数f (x )=x 2-2x +2在闭区间[t ,t +1](t ∈R )上的最小值记为g (t ). (1)试写出g (t )的函数表达式; (2)作g (t )的图象并写出g (t )的最小值.[审题视点] 分类讨论t 的范围分别确定g (t )解析式. 解 (1)f (x )=(x -1)2+1.当t +1≤1,即t ≤0时,g (t )=t 2+1. 当t <1<t +1,即0<t <1时,g (t )=f (1)=1 当t ≥1时,g (t )=f (t )=(t -1)2+1 综上可知g (t )=⎩⎪⎨⎪⎧t 2+1≤0,t ≤0,1,0<t <1,t 2-2 t +2,t ≥1.(2)g (t )的图象如图所示,可知g (t )在(-∞,0]上递减,在[1,+∞)上递增,因此g (t )在[0,1]上取到最小值1.(1)二次函数y =ax 2+bx +c ,在(-∞,+∞)上的最值可由二次函数图象的顶点坐标公式求出;(2)二次函数y =ax 2+bx +c ,在[m ,n ]上的最值需要根据二次函数y =ax 2+bx +c 图象对称轴的位置,通过讨论进行求解. 【训练2】 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],∴x =1时,f (x )取得最小值1; x =-5时,f (x )取得最大值37.(2)函数f (x )=(x +a )2+2-a 2的图象的对称轴为直线x =-a , ∵y =f (x )在区间[-5,5]上是单调函数, ∴-a ≤-5或-a ≥5,故a 的取值范围是a ≤-5或a ≥5.考向三 幂函数的图象和性质【例3】►已知幂函数f (x )=xm 2-2m -3(m ∈N *)的图象关于y 轴对称,且在(0,+∞)上是减函数,求满足(a +1)-m 3<(3-2a )-m3的a 的取值范围.[审题视点] 由幂函数的性质可得到幂指数m 2-2m -3<0,再结合m 是整数,及幂函数是偶数可得m 的值.解 ∵函数在(0,+∞)上递减, ∴m 2-2m -3<0,解得-1<m <3. ∵m ∈N *,∴m =1,2. 又函数的图象关于y 轴对称, ∴m 2-2m -3是偶数, 而22-2×2-3=-3为奇数, 12-2×1-3=-4为偶数, ∴m =1.而f (x )=x -13在(-∞,0),(0,+∞)上均为减函数,∴(a +1)-13<(3-2a )-13等价于a +1>3-2a >0或0>a +1>3-2a 或a +1<0<3-2a . 解得a <-1或23<a <32.故a 的取值范围为⎩⎨⎧⎭⎬⎫a |a <-1或23<a <32.本题集幂函数的概念、图象及单调性、奇偶性于一体,综合性较强,解此题的关键是弄清幂函数的概念及性质.解答此类问题可分为两大步:第一步,利用单调性和奇偶性(图象对称性)求出m 的值或范围;第二步,利用分类讨论的思想,结合函数的图象求出参数a 的取值范围.【训练3】 幂函数y =x a ,当a 取不同的正数时,在区间[0,1]上它们的图象是一族美丽的曲线(如图).设点A (1,0),B (0,1),连接AB ,线段AB 恰好被其中的两个幂函数y =x α,y =x β的图象三等分,即有|BM |=|MN |=|NA |.那么,αβ=( ). A .1 B .2 C .3D .无法确定解析 法一 由条件得M ⎝⎛⎭⎫13,23,N ⎝⎛⎭⎫23,13,由一般性,可得13=⎝⎛⎭⎫23α,23=⎝⎛⎭⎫13β,即α=log 2313,β=log 1323.所以αβ=log 2313·log 1323=lg 13lg 23·lg 23lg 13=1.法二 由解法一,得13=⎝⎛⎭⎫23α,23=⎝⎛⎭⎫13β,则⎝⎛⎭⎫13αβ=⎣⎡⎦⎤⎝⎛⎭⎫13βα=⎝⎛⎭⎫23a =13,即αβ=1. 答案 A规范解答4——如何求解二次函数在某个闭区间上的最值【问题研究】 二次函数在闭区间上的最值问题,一定要根据对称轴与区间的相对位置关系确定最值,当函数解析式中含有参数时,要根据参数的取值情况进行分类讨论,避免漏解. 【解决方案】 对于二次函数f (x )=ax 2+bx +c (a ≠0)而言,首先确定对称轴,然后与所给区间的位置关系分三类进行讨论.【示例】►(本题满分12分)(2011·济南模拟)已知f (x )=-4x 2+4ax -4a -a 2在区间[0,1]内有最大值-5,求a 的值及函数表达式f (x ).求二次函数f (x )的对称轴,分对称轴在区间的左侧、中间、右侧讨论.[解答示范] ∵f (x )=-4⎝⎛⎭⎫x -a22-4a , ∴抛物线顶点坐标为⎝⎛⎭⎫a 2,-4a .(1分) ①当a2≥1,即a ≥2时,f (x )取最大值-4-a 2.令-4-a 2=-5,得a 2=1,a =±1<2(舍去);(4分)②当0<a 2<1,即0<a <2时,x =a2时,f (x )取最大值为-4a .令-4a =-5,得a =54∈(0,2);(7分)③当a2≤0,即a ≤0时,f (x )在[0,1]内递减,∴x =0时,f (x )取最大值为-4a -a 2, 令-4a -a 2=-5,得a 2+4a -5=0,解得a =-5或a =1,其中-5∈(-∞,0].(10分) 综上所述,a =54或a =-5时,f (x )在[0,1]内有最大值-5.∴f (x )=-4x 2+5x -10516或f (x )=-4x 2-20x -5.(12分)求解本题易出现的问题是直接利用二次函数的性质——最值在对称轴处取得,忽视对称轴与闭区间的位置关系,不进行分类讨论.【试一试】 设函数y =x 2-2x ,x ∈[-2,a ],求函数的最小值g (a ).[尝试解答] ∵函数y =x 2-2x =(x -1)2-1,∴对称轴为直线x =1,而x =1不一定在区间[-2,a ]内,应进行讨论.当-2<a <1时,函数在[-2,a ]上单调递减,则当x =a 时,y min =a 2-2a ;当a ≥1时,函数在[-2,1]上单调递减,在[1,a ]上单调递增,则当x =1时,y min =-1.综上,g (a )=⎩⎪⎨⎪⎧a 2-2a ,-2<a <1,-1,a ≥1.。