江苏专转本高数 第一节 映射与函数(二)
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江苏专转本高等数学考试大纲一、函数、极限和连续(一)函数(1)理解函数的概念:函数的定义,函数的表示法,分段函数。
(2)理解和掌握函数的简单性质:单调性,奇偶性,有界性,周期性。
(3)了解反函数:反函数的定义,反函数的图象。
(4)掌握函数的四则运算与复合运算。
(5)理解和掌握基本初等函数:幂函数,指数函数,对数函数,三角函数,反三角函数。
(6)了解初等函数的概念。
(二)极限(1)理解数列极限的概念:数列,数列极限的定义,能根据极限概念分析函数的变化趋势。
会求函数在一点处的左极限与右极限,了解函数在一点处极限存在的充分必要条件。
(2)了解数列极限的性质:唯一性,有界性,四则运算定理,夹逼定理,单调有界数列,极限存在定理,掌握极限的四则运算法则。
(3)理解函数极限的概念:函数在一点处极限的定义,左、右极限及其与极限的关系,x趋于无穷(x→∞,x→+∞,x→-∞)时函数的极限。
(4)掌握函数极限的定理:唯一性定理,夹逼定理,四则运算定理。
(5)理解无穷小量和无穷大量:无穷小量与无穷大量的定义,无穷小量与无穷大量的关系,无穷小量与无穷大量的性质,两个无穷小量阶的比较。
(6)熟练掌握用两个重要极限求极限的方法。
(三)连续(1)理解函数连续的概念:函数在一点连续的定义,左连续和右连续,函数在一点连续的充分必要条件,函数的间断点及其分类。
(2)掌握函数在一点处连续的性质:连续函数的四则运算,复合函数的连续性,反函数的连续性,会求函数的间断点及确定其类型。
(3)掌握闭区间上连续函数的性质:有界性定理,最大值和最小值定理,介值定理(包括零点定理),会运用介值定理推证一些简单命题。
(4)理解初等函数在其定义区间上连续,并会利用连续性求极限。
二、一元函数微分学(一)导数与微分(1)理解导数的概念及其几何意义,了解可导性与连续性的关系,会用定义求函数在一点处的导数。
(2)会求曲线上一点处的切线方程与法线方程。
(3)熟练掌握导数的基本公式、四则运算法则以及复合函数的求导方法。
第二章 函数§2.1 函数及其表示考情考向分析 以基本初等函数为载体,考查函数的表示法、定义域;分段函数以及函数与其他知识的综合是高考热点,题型既有填空题,又有解答题,中档偏上难度.1.函数与映射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,所有的输入值x 组成的集合A 叫做函数y =f (x )的定义域;对于A中的每一个x,都有一个输出值y与之对应.我们将所有输出值y组成的集合称为函数的值域.(2)函数的三要素:定义域、对应法则和值域.(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.3.分段函数若函数在其定义域的不同子集上,因对应法则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.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.概念方法微思考请你概括一下求函数定义域的类型.提示(1)分式型;(2)根式型;(3)对数式型;(4)指数函数、对数函数型;(5)三角函数型.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)对于函数f:A→B,其值域就是集合B.( ×)(2)若两个函数的定义域与值域相同,则这两个函数表示同一函数.( ×)(3)函数f(x)的图象与直线x=1最多有一个交点.( √)(4)若A=R,B={x|x>0},f:x→y=|x|,其对应是从A到B的映射.( ×)(5)分段函数是由两个或几个函数组成的.( ×)题组二教材改编2.[P26练习T6]函数f(x)=4-xx-1的定义域是________.答案(-∞,1)∪(1,4]3.[P30练习T2]函数y=f(x)的图象如图所示,那么,f(x)的定义域是________;值域是________;其中只有唯一的x值与之对应的y值的范围是________.答案[-3,0]∪[2,3][1,5] [1,2)∪(4,5]题组三易错自纠4.已知集合P ={x |0≤x ≤4},Q ={y |0≤y ≤2},下列各对应关系f 不能表示从P 到Q 的函数的是________.(填序号)①f :x →y =12x ;②f :x →y =13x ;③f :x →y =23x ;④f :x →y =x .答案 ③解析 对于③,因为当x =4时,y =23×4=83∉Q ,所以③不是从P 到Q 的函数.5.已知f (x )=x -1,则f (x )=____________. 答案 x 2-1(x ≥0)解析 令t =x ,则t ≥0,x =t 2, 所以f (t )=t 2-1(t ≥0), 即f (x )=x 2-1(x ≥0).6.设函数f (x )=⎩⎨⎧(x +1)2,x <1,4-x -1,x ≥1,则使得f (x )≥1的自变量x 的取值范围为____________.答案 (-∞,-2]∪[0,10] 解析 ∵f (x )是分段函数, ∴f (x )≥1应分段求解.当x <1时,f (x )≥1⇒(x +1)2≥1⇒x ≤-2或x ≥0, ∴x ≤-2或0≤x <1.当x ≥1时,f (x )≥1⇒4-x -1≥1, 即x -1≤3,∴1≤x ≤10. 综上所述,x ≤-2或0≤x ≤10, 即x ∈(-∞,-2]∪[0,10].第1课时 函数的概念与解析式题型一 函数的概念1.已知A ={1,2,3,k },B ={4,7,a 4,a 2+3a },a ∈N *,k ∈N *,x ∈A ,y ∈B ,f :x →y =3x +1是从定义域A 到值域B 的一个函数,求a ,k 的值. 解 由对应法则知,1→4,2→7,3→10,k →3k +1. 由a 4≠10,故a 2+3a =10,解得a =2或a =-5(舍去), 所以a 4=16.于是3k +1=16,所以k =5. 2.有以下判断:①f (x )=|x |x 与g (x )=⎩⎪⎨⎪⎧1,x ≥0,-1,x <0表示同一函数;②f (x )=x 2-2x +1与g (t )=t 2-2t +1表示同一函数;③若f (x )=|x -1|-|x |,则f ⎝ ⎛⎭⎪⎫f ⎝ ⎛⎭⎪⎫12=0.其中判断正确的序号是________. 答案 ②解析 对于①,由于函数f (x )=|x |x的定义域为{x |x ∈R 且x ≠0},而函数g (x )=⎩⎪⎨⎪⎧1,x ≥0,-1,x <0的定义域是R ,所以二者不是同一函数,故①不正确;对于②,f (x )与g (t )的定义域、值域和对应法则均相同,所以f (x )和g (t )表示同一函数,故②正确;对于③,由于f ⎝ ⎛⎭⎪⎫12=⎪⎪⎪⎪⎪⎪12-1-⎪⎪⎪⎪⎪⎪12=0,所以f ⎝ ⎛⎭⎪⎫f ⎝ ⎛⎭⎪⎫12=f (0)=1,故③不正确. 综上可知,正确的判断是②.3.已知映射f :A →B ,其中A =B =R ,对应法则f :x →y =-x 2+2x ,对于实数k ∈B ,在集合A 中不存在元素与之对应,则k 的取值范围是________. 答案 (1,+∞)解析 由题意知,方程-x 2+2x =k 无实数根,即x 2-2x +k =0无实数根. ∴Δ=4(1-k )<0,∴k >1时满足题意.思维升华函数的值域可由定义域和对应法则唯一确定;当且仅当定义域和对应法则都相同的函数才是同一函数.值得注意的是,函数的对应法则是就结果而言的(判断两个函数的对应法则是否相同,只要看对于函数定义域中的任意一个相同的自变量的值,按照这两个对应法则算出的函数值是否相同). 题型二 求函数的解析式例1 (1)设二次函数y =f (x )的最大值为13,且f (3)=f (-1)=5,求f (x )的解析式;(2)已知f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1-x 1+x =1-x 21+x 2,求f (x )的解析式. 解 (1)方法一 由f (3)=f (-1),知抛物线y =f (x )的对称轴为x =1, 故设f (x )=a (x -1)2+13(a <0),将点(3,5)的坐标代入,求得a =-2. 故f (x )=-2(x -1)2+13=-2x 2+4x +11. 方法二 由f (3)=f (-1)=5, 可设f (x )-5=a (x -3)(x +1)(a <0),即f (x )=a (x 2-2x -3)+5=a (x -1)2-4a +5, 故-4a +5=13,得a =-2,从而f (x )=-2(x -1)2+13=-2x 2+4x +11. (2)令1-x 1+x =t ,因1-x 1+x =-1+2x +1≠-1,故t ≠-1,且x =1-t 1+t.由f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1-x 1+x =1-x 21+x 2, 得f (t )=1-⎝ ⎛⎭⎪⎫1-t 1+t 21+⎝ ⎛⎭⎪⎫1-t 1+t 2=2t 1+t 2(t ≠-1).于是得f (x )=2x1+x2,其定义域是{x |x ≠-1}. 思维升华函数解析式的求法(1)待定系数法:若已知函数的类型,可用待定系数法;(2)换元法:已知复合函数f (g (x ))的解析式,可用换元法,此时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.跟踪训练1(1)已知函数f (x )是二次函数,且满足f (2x +1)+f (2x -1)=16x 2-4x +6,则f (x )=________. 答案 2x 2-x +1解析 设二次函数f (x )=ax 2+bx +c (a ≠0),则a (2x +1)2+b (2x +1)+c +a (2x -1)2+b (2x -1)+c =16x 2-4x +6, 可得⎩⎪⎨⎪⎧8a =16,4b =-4,2a +2c =6,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =2,b =-1,c =1,则f (x )=2x 2-x +1.(2)已知f (3x +1)=2x 2-x +3,则f (1-x )=________________. 答案 2x 29+x3+3解析 令3x +1=t ,于是x =t -13,得f (t )=2⎝⎛⎭⎪⎫t -132-t -13+3=2t 29-7t 9+329, 所以f (x )=2x 29-7x 9+329,所以f (1-x )=2(1-x )29-7(x -1)9+329=2x 29+x3+3.题型三 分段函数命题点1 求分段函数的函数值例2(1)已知f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧log 3x ,x >0,a x+b ,x ≤0,且f (0)=2,f (-1)=3,则f (f (-3))=________.答案 2解析 由题意得f (0)=a 0+b =1+b =2,解得b =1;f (-1)=a -1+b =a -1+1=3,解得a =12.故f (-3)=⎝ ⎛⎭⎪⎫12-3+1=9,从而f (f (-3))=f (9)=log 39=2.(2)已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧⎝ ⎛⎭⎪⎫13x ,x ≥3,f (x +1),x <3,则f (2+log 32)的值为________.答案154解析 ∵2+log 31<2+log 32<2+log 33,即2<2+log 32<3,∴f (2+log 32)=f (2+log 32+1)=f (3+log 32),又3<3+log 32<4,∴f (3+log 32)=33log 213+⎛⎫⎪⎝⎭=⎝ ⎛⎭⎪⎫133×3log 213⎛⎫ ⎪⎝⎭=127×3log 21(3)-=127×3log 23-=127×31log 23=127×12=154,∴f (2+log 32)=154. 命题点2 分段函数与方程、不等式问题例3 已知函数f (x )=21,0,21,1x c cx x c c x -+<<⎧⎪⎨⎪+<⎩≤满足f (c 2)=98.(1)求常数c 的值; (2)解不等式f (x )>28+1. 解 (1)因为0<c <1,所以c 2<c . 由f (c 2)=98,得c 3+1=98,所以c =12.(2)由(1)得f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧12x +1,0<x <12,2-4x+1,12≤x <1.当0<x <12时,由12x +1>28+1,解得24<x <12; 当12≤x <1时,由2-4x+1>28+1, 解得12≤x <58.所以不等式的解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪⎪24<x <58. 思维升华 (1)分段函数的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.(2)分段函数与方程、不等式问题的求解思路依据不同范围的不同段分类讨论求解,最后将讨论结果并起来.跟踪训练2(1)已知实数a ≠0,函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧2x +a ,x <1,-x -2a ,x ≥1.若f (1-a )=f (1+a ),则a的值为________. 答案 -34解析 当a >0时,1-a <1,1+a >1, 由f (1-a )=f (1+a ),可得2(1-a )+a =-(1+a )-2a , 解得a =-32,不合题意;当a <0时,1-a >1,1+a <1, 由f (1-a )=f (1+a ),可得 -(1-a )-2a =2(1+a )+a ,解得a =-34,符合题意.综上,a =-34.(2)(2018·全国Ⅰ改编)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________. 答案 (-∞,0)解析 方法一 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).方法二 ∵f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧2-x,x ≤0,1,x >0,∴函数f (x )的图象如图所示.由图可知,当x +1≤0且2x ≤0时,函数f (x )为减函数,故f (x +1)<f (2x )转化为x +1>2x . 此时x ≤-1.当2x <0且x +1>0时,f (2x )>1,f (x +1)=1, 满足f (x +1)<f (2x ). 此时-1<x <0.综上,不等式f (x +1)<f (2x )的解集为(-∞,-1]∪(-1,0)=(-∞,0).1.已知集合A ={a ,b ,c },B ={1,2},那么可建立从A 到B 的映射个数是________,从B 到A 的映射个数是________. 答案 8 9解析 依题意,建立从A 到B 的映射,即集合A 中的每一个元素在集合B 中都能找到对应元素,从而从A 到B 的映射个数为23=8,从B 到A 的映射个数是32=9.2.已知一个函数的解析式为y =x 2,它的值域为{1,4},这样的函数有________个. 答案 9解析 列举法:定义域可能是{1,2}、{-1,2}、{1,-2}、{-1,-2}、{1,-2,2}、{-1,-2,2}、{-1,1,2}、{-1,1,-2}、{-1,1,-2,2}. 3.(2019·江苏省扬州中学月考)已知函数f (x )=xx 2+1,x ∈R ,若f (a )=14,则f (-a )=________. 答案 -14解析 因为f (x )=xx 2+1,则f (-x )=-xx 2+1=-f (x ),故函数为奇函数, 则f (-a )=-f (a )=-14.4.给出下列三个函数:①f (x )=1-x 2;②f (x )=log 2x ;③f (x )=x 2+1x 2+x +2.其中以实数2为函数值的函数是________.(填序号) 答案 ②解析 逐一验证方程f (x )=2在其定义域内是否有解. 5.已知f (x +1)=x +2x ,则f (x )=________. 答案 x 2-1(x ≥1)解析 令x +1=t ,则x =(t -1)2(t ≥1),代入原式得f (t )=(t -1)2+2(t -1)=t 2-1,所以f (x )=x 2-1(x ≥1).6.已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧log 2x ,x >0,3x+1,x ≤0,则f ⎝ ⎛⎭⎪⎫f ⎝ ⎛⎭⎪⎫14的值是________.答案109解析 因为函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧log 2x ,x >0,3x+1,x ≤0,14>0, 所以f ⎝ ⎛⎭⎪⎫14=log 214=-2<0, 所以f ⎝ ⎛⎭⎪⎫f ⎝ ⎛⎭⎪⎫14=f (-2)=3-2+1=109.7.(2019·江苏省海安高级中学月考)已知函数f (x )满足f ⎝⎛⎭⎪⎫2-1x +2f ⎝ ⎛⎭⎪⎫2+1x =3x ,则f (-2)=________. 答案 -34解析 由题意可得⎩⎪⎨⎪⎧f ⎝ ⎛⎭⎪⎫2-1x +2f ⎝ ⎛⎭⎪⎫2+1x =3x ,f ⎝ ⎛⎭⎪⎫2+1x +2f ⎝ ⎛⎭⎪⎫2-1x =-3x ,解得⎩⎪⎨⎪⎧f ⎝ ⎛⎭⎪⎫2-1x =-3x ,f ⎝ ⎛⎭⎪⎫2+1x =3x ,令2+1x =-2,可得x =-14,则f (-2)=3×⎝ ⎛⎭⎪⎫-14=-34. 8.已知f (x )是二次函数且f (0)=2,f (x +1)-f (x )=x -1,则f (x )=________.答案 12x 2-32x +2 解析 设f (x )=ax 2+bx +c (a ≠0),由f (0)=2,得c =2, f (x +1)-f (x )=a (x +1)2+b (x +1)+2-ax 2-bx -2=x -1,即2ax +a +b =x -1, ∴⎩⎪⎨⎪⎧ 2a =1,a +b =-1,即⎩⎪⎨⎪⎧ a =12,b =-32.∴f (x )=12x 2-32x +2. 9.设f (x )=⎩⎨⎧ x ,0<x <1,2(x -1),x ≥1,若f (a )=f (a +1),则f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1a =________. 答案 6 解析 由当x ≥1时f (x )=2(x -1)是增函数可知,若a ≥1,则f (a )≠f (a +1),所以0<a <1,由f (a )=f (a +1)得a =2(a +1-1),解得a =14,则f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1a =f (4)=2(4-1)=6. 10.已知f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1+x x =x 2+1x 2+1x ,则f (x )=________. 答案 x 2-x +1(x ≠1) 解析 f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1+x x =x 2+1x 2+1x =⎝ ⎛⎭⎪⎫x +1x 2-x +1x +1, 令x +1x=t (t ≠1),则f (t )=t 2-t +1, 即f (x )=x 2-x +1(x ≠1).11.已知f (x )=6x +14x -2,求f ⎝ ⎛⎭⎪⎫12011+f ⎝ ⎛⎭⎪⎫22011+…+f ⎝ ⎛⎭⎪⎫20112011的值. 解 因为f (x )=6x +14x -2, 则f (1-x )=6-6x +14-4x -2=7-6x 2-4x ,f (x )+f (1-x )=6x +14x -2+7-6x 2-4x =12x -64x -2=3, 所以f ⎝ ⎛⎭⎪⎫12011+f ⎝ ⎛⎭⎪⎫22011+…+f ⎝ ⎛⎭⎪⎫20112011=3×1005+72=60372. 12.行驶中的汽车在刹车时由于惯性作用,要继续往前滑行一段距离才能停下,这段距离叫做刹车距离.在某种路面上,某种型号汽车的刹车距离y (m)与汽车的车速x (km/h)满足下列关系:y =x 2200+mx +n (m ,n 是常数).如图是根据多次实验数据绘制的刹车距离y (m)与汽车的车速x (km/h)的关系图.(1)求y 关于x 的函数表达式;(2)如果要求刹车距离不超过25.2m ,求行驶的最大速度.解 (1)由题意及函数图象,得⎩⎪⎨⎪⎧ 402200+40m +n =8.4,602200+60m +n =18.6,解得m =1100,n =0,所以y =x 2200+x 100(x ≥0). (2)令x 2200+x 100≤25.2,得-72≤x ≤70. 因为x ≥0,所以0≤x ≤70.故行驶的最大速度是70km/h.13.设函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧ x 2+2x ,x <0,-x 2,x ≥0,若f (f (a ))≤3,则实数a 的取值范围是________.答案 (-∞, 3 ]解析 令f (a )=t ,则f (t )≤3等价于⎩⎪⎨⎪⎧ t <0,t 2+2t ≤3或⎩⎪⎨⎪⎧ t ≥0,-t 2≤3,解得t ≥-3,则f (a )≥-3等价于⎩⎪⎨⎪⎧ a <0,a 2+2a ≥-3或⎩⎪⎨⎪⎧ a ≥0,-a 2≥-3,解得a ≤3,则实数a 的取值范围是(-∞, 3 ].14.已知函数f (x )满足对任意的x ∈R 都有f ⎝ ⎛⎭⎪⎫12+x +f ⎝ ⎛⎭⎪⎫12-x =2成立,则f ⎝ ⎛⎭⎪⎫18+f ⎝ ⎛⎭⎪⎫28+…+f ⎝ ⎛⎭⎪⎫78=________. 答案 7解析 由f ⎝ ⎛⎭⎪⎫12+x +f ⎝ ⎛⎭⎪⎫12-x =2,得f ⎝ ⎛⎭⎪⎫18+f ⎝ ⎛⎭⎪⎫78=2,f ⎝ ⎛⎭⎪⎫28+f ⎝ ⎛⎭⎪⎫68=2,f ⎝ ⎛⎭⎪⎫38+f ⎝ ⎛⎭⎪⎫58=2,又f ⎝ ⎛⎭⎪⎫48=12⎣⎢⎡⎦⎥⎤f ⎝ ⎛⎭⎪⎫48+f ⎝ ⎛⎭⎪⎫48=12×2=1, ∴f ⎝ ⎛⎭⎪⎫18+f ⎝ ⎛⎭⎪⎫28+…+f ⎝ ⎛⎭⎪⎫78=2×3+1=7.15.已知具有性质:f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1x =-f (x )的函数,我们称f (x )为满足“倒负”变换的函数,下列函数:①f (x )=x -1x ; ②f (x )=2x; ③f (x )=log 2x ; ④f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧ x ,0<x <1,0,x =1,-1x ,x >1.其中满足“倒负”变换的函数是____________.(填序号)答案 ①③④解析 对于①,f (x )=x -1x ,f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1x =1x -x =-f (x ),满足;对于②,f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1x =12x ≠-2x ,不满足;对于③,f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1x =log 21x=-log 2x =-f (x ),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,故f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1x =-f (x ),满足. 综上,满足“倒负”变换的函数是①③④.16.如图,动点P 从矩形ABCD 的顶点A 开始,顺次经B ,C ,D 绕边界一周,已知AB =2,AD =1,设x 表示点P 的行程,y =PA ,求y 关于x 的解析式.解 当P 在AB 上运动时,y =x (0≤x ≤2);当P 在线段BC 上运动时,y =4+(x -2)2(2<x ≤3); 当P 在线段CD 上运动时,y =1+(5-x )2(3<x ≤5); 当P 在线段DA 上运动时,y =6-x (5<x ≤6),∴y =⎩⎪⎨⎪⎧ x ,0≤x ≤2,4+(x -2)2,2<x ≤3,1+(5-x )2,3<x ≤5,6-x ,5<x ≤6.。