(完整word版)分段函数专题非常全面
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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 -≤⎧=⎨->⎩,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 -≤⎧=⎨->⎩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 -+≥⎧=⎨-+<⎩5、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。
分段函数例题讲解“黄金1号”玉米种子的价格为5元/kg.。
如果一次购买2kg 以上的种子,超过2kg部分的种子价格打8折。
(1)填写下表:(2)写出购买量关于付款金额的函数解析式,并画出函数的图象。
1xkg种子的付款金额为y 元。
自变量的取值范围是。
当02x≤≤时,y=,此时的图象为一条线段,故画它的图象必须取它的两个端点O(,)和A(,),如图线段就是它的图象。
当2x>时,y=,此时的图象为一条射线,故画它的图象必须取它的端点A(,),再另外适当地取一点B(,),如图射线就是它的图象。
把以上两种情况合起来就可以写成如下的分段函数表达式:{________________(02)________________(2)x x y ≤≤>= (3) 根据函数图像解决下列问题一次购买种子,需付款多少元?一次购买3kg 种子,需付款多少元?课堂拓展在长方形ABCD 中,AB =3,BC =4,动点P 从点A 开始按A→B→C→D 的方向运动到点D.如图,设动点P 所经过的路程为x ,△APD 的面积为y.(当点P 与点A 或D 重合时,y =0)(1)写出y 与x 的函数表达式;(2)画出此函数的图象.课后练习1.某移动公司采用分段计费的方法来计算话费,月通话时间x (分钟)与相应话费y (元)之间的函数图象如图所示: (1)月通话为100分钟时,应交话费 元;(2)当x ≥100时,求y 与x 之间的函数关系式;(3)月通话为280分钟时,应交话费多少元?2.一个实验室在0:00-2:00保持20℃的恒温,在2:00-4:00匀速升温,每小时升温5℃。
写出实验室温度T(单位:℃)关于时间t(单位:h)的函数解析式,并画出函数图象。
分段函数知识点总结一、分段函数的定义分段函数是指在定义域上将函数分成若干段,每一段上使用不同的函数表达式来描述函数的行为。
它可以是由有限个函数组成的,也可以是由无限个函数组成的。
一般来说,分段函数的定义域可以被划分成有限个不相交的区域,每个区域内使用不同的函数表达式描述函数的行为。
例如,一个简单的分段函数可以是这样的:\[f(x) = \begin{cases}2x, & \text{ if } x < 0 \\x^2, & \text{ if } x \geq 0\end{cases}\]在这个例子中,定义域被分成两段:$x < 0$和$x \geq 0$,分别在这两个区域内使用不同的函数表达式来描述函数的行为。
二、分段函数的图像分段函数的图像通常是由多个部分组成的,每个部分对应于函数定义域中的一个区域。
因此,对于一个有限段的分段函数,其图像是由一些部分图像组成的;对于一个无限段的分段函数,则可能包含无限个部分图像。
以前面的例子$f(x) = \begin{cases}2x, & \text{ if } x < 0 \\x^2, & \text{ if } x \geq 0\end{cases}$为例,其图像可以通过分别画出$y = 2x$和$y = x^2$的图像来得到。
当然,我们也可以直接画出$f(x)$的图像,只需在$x = 0$处将两个部分对接起来即可。
对于无限段的分段函数,我们可能无法通过直接画出所有部分图像来得到完整的图像,但是我们可以通过分析函数表达式的性质来对函数的整体行为有所了解。
三、分段函数的性质分段函数可以具有各种不同的性质,这取决于定义域内不同区域上使用的函数表达式。
首先,在定义域的各个区域内,分段函数可以具有不同的函数性质。
在一个区域上,它可能是线性的;在另一个区域上,它可能是二次的,甚至是高次的多项式函数;在另一个区域上,它可能是指数函数、对数函数或者三角函数等。
分段函数的几种常见题型及解法分段函数是指自变量在两个或两个以上不同的范围内, 有不同的对应法则的函数, 它是一个函数, 却又常常被学生误认为是几个函数; 它的定义域是各段函数定义域的并集, 其值域也是各段函数值域的并集. 由于它在理解和掌握函数的定义、函数的性质等知识的程度的考察上有较好的作用, 时常在高考试题中“闪亮”登场, 笔者就几种具体的题型做了一些思考, 解析如下:1.求分段函数的定义域和值域例1.求函数1222[1,0];()(0,2);3[2,);x x f x xx x +∈-⎧⎪=-∈⎨⎪∈+∞⎩的定义域、值域.【解析】作图, 利用“数形结合”易知()f x 的定义域为[1,)-+∞, 值域为(1,3]-.2.求分段函数的函数值例2.(05年浙江理)已知函数2|1|2,(||1)()1,(||1)1x x f x x x --≤⎧⎪=⎨>⎪+⎩求12[()]f f .【解析】因为311222()|1|2f =--=-, 所以312223214[()]()1()13f f f =-==+-.3.求分段函数的最值例3.求函数43(0)()3(01)5(1)x x f x x x x x +≤⎧⎪=+<≤⎨⎪-+>⎩的最大值.【解析】当0x ≤时, max ()(0)3f x f ==, 当01x <≤时, max ()(1)4f x f ==, 当1x >时, 5154x -+<-+=, 综上有max ()4f x =.4.求分段函数的解析式例4.在同一平面直角坐标系中, 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( )222(10).()2(02)xx x A f x x +-≤≤⎧=⎨+<≤⎩ 222(10).()2(02)xx x B f x x --≤≤⎧=⎨-<≤⎩ 222(12).()1(24)xx x C f x x -≤≤⎧=⎨+<≤⎩ 226(12).()3(24)xx x D f x x -≤≤⎧=⎨-<≤⎩ 【解析】当[2,0]x ∈-时, 121y x =+, 将其图象沿x 轴向右平移2个单位, 再沿y 轴向下平移1个单位, 得解析式为1122(2)111y x x =-+-=-, 所以()22([1,0])f x x x =+∈-, 当[0,1]x ∈时, 21y x =+, 将其图象沿x 轴向右平移2个单位, 再沿y 轴向下平移1个单位, 得解析式2(2)1124y x x =-+-=-, 所以12()2([0,2])f x x x =+∈, 综上可得222(10)()2(02)x x x f x x +-≤≤⎧=⎨+<≤⎩, 故选A .5.作分段函数的图像 例5.函数|ln ||1|x y ex =--的图像大致是( )y xACD6.求分段函数得反函数例6已知()y f x =是定义在R 上的奇函数, 且当0x >时, ()31xf x =-, 设()f x 得反函数为()y g x =, 求()g x 的表达式.【解析】设0x <, 则0x ->, 所以()31xf x --=-, 又因为()f x 是定义在R 上的奇函数,所以()()f x f x -=-, 且(0)0f =, 所以()13xf x -=-, 因此31(0)()0(0)13(0)x x x f x x x -⎧->⎪==⎨⎪-<⎩, 从而可得33log (1)(0)()0(0)log (1)(0)x x g x x x x +>⎧⎪==⎨⎪--<⎩.7.判断分段函数的奇偶性例7.判断函数22(1)(0)()(1)(0)x x x f x x x x ⎧-≥⎪=⎨-+<⎪⎩的奇偶性.【解析】当0x >时, 0x -<, 22()()(1)(1)()f x x x x x f x -=---+=-=, 当0x =时,(0)(0)0f f -==, 当0x <, 0x ->, 22()()(1)(1)()f x x x x x f x -=---=-+=因此, 对于任意x R ∈都有()()f x f x -=, 所以()f x 为偶函数.8.判断分段函数的单调性例8.判断函数32(0)()(0)x x x f x xx ⎧+≥⎪=⎨-<⎪⎩的单调性.【解析】显然()f x 连续. 当0x ≥时, '2()311f x x =+≥恒成立, 所以()f x 是单调递增函数, 当0x <时, '()20f x x =->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 在R 上是单调递增函数.例9.写出函数()|12||2|f x x x =++-的单调减区间.【解析】121231()()3(2)31(2)x x f x x x x x -+≤-⎧⎪=+-<<⎨⎪-≥⎩, 画图易知单调减区间为12(,]-∞-.9.解分段函数的方程例10.(01年上海)设函数812(,1]()log (1,)x x f x x x -⎧∈-∞=⎨∈+∞⎩, 则满足方程1()4f x =的x 的值为【解析】 若142x-=, 则222x--=, 得2(,1]x =∉-∞, 所以2x =(舍去), 若1814log x =,则1481x =, 解得3(1,)x =∈+∞, 所以3x =即为所求.10.解分段函数的不等式例11.设函数1221(0)()(0)x x f x xx -⎧-≤⎪=⎨⎪>⎩,若xy0()1f x >, 则0x 得取值范围是( ).(1,1)A - .(1,)B -+∞ .(,2)(0,)C -∞-⋃+∞ .(,1)(1,)D -∞-⋃+∞【解析1】首先画出()y f x =和1y =的大致图像, 易知0()1f x >时, 所对应的0x 的取值范围是(,1)(1,)-∞-⋃+∞.【解析2】因为0()1f x >, 当00x ≤时, 0211x-->, 解得01x <-, 当00x >时, 1201x >, 解得01x >, 综上0x 的取值范围是(,1)(1,)-∞-⋃+∞. 故选D.例12.设函数2(1)(1)()4(1)x x f x x ⎧+<⎪=⎨-≥⎪⎩, 则使得()1f x ≥的自变量x 的取值范围为( )A .(,2][0,10]-∞-⋃ B. (,2][0,1]-∞-⋃ C. (,2][1,10]-∞-⋃ D. [2,0][1,10]-⋃ 【解析】当1x <时, 2()1(1)120f x x x x ≥⇔+≥⇔≤-≥或, 所以21x x ≤-≤<或0, 当1x ≥时, ()141310f x x ≥⇔⇔⇔≤, 所以110x ≤≤, 综上所述, 2x ≤-或010x ≤≤, 故选A 项.【点评:】以上分段函数性质的考查中, 不难得到一种解题的重要途径, 若能画出其大致图像, 定义域、值域、最值、单调性、奇偶性等问题就会迎刃而解, 方程、不等式等可用数形结合思想、等价转化思想、分类讨论思想及函数思想来解, 使问题得到大大简化, 效果明显.。
分段函数专题一.选择题(共7小题)1.下列关于分段函数的描述正确的是()①分段函数在每段定义域内都是一个独立的函数,因此分几段就是几个函数;②f(x)=|x|是一个分段函数;③f(x)=|x﹣2|不是分段函数;④分段函数的定义域都是R;⑤分段函数的值域都为R;⑥f(x)={x,x≥0−x,x<0,则f(1)=−1.A.①②⑥B.①④C.②D.③④⑤2.设f(x)={2e x−1,x<2log3(x2−1),x≥2,则f(f(2))的值为()A.0B.1C.2D.33.已知函数f(x)={|log x|,0<x≤10−12x+6,x>10,若a,b,c互不相等,且f(a)=f(b)=f(c),则abc的取值范围是()A.(1,10)B.(5,6)C.(10,12)D.(20,24)4.已知f(x)={x+2,x≤−1x2,−1<x<22x,x≥2,若f(x)=3,则x的值是()A.1 B.1或32C.1,32或±√3D.√35.函数f(x)={x2+bx+c,x≤02,x>0,若f(−4)=f(0),f(−2)=−2,则关于x的方程f(x)=x的解的个数为()A.1B.2C.3D.46.已知函数f(x)={(a−2)x−1,x≤1log a x,x>1,若f(x)在(﹣∞,+∞)上单调递增,则实数a的取值范围为()A.(1,2)B.(2,3)C.(2,3]D.(2,+∞)7.已知函数f(x)={x2+1,x≤0−2x,x>0使函数值为5的x的值是()A.﹣2B.2或﹣C.2或﹣2D.2或﹣2或﹣二.填空题(共2小题)8.已知函数f (x )={ax 2+2x +1,−2<x ≤0ax −3,x >0有3个零点,则实数a 的取值范围是 .9.已知函数f (x )={x +4,x <0x −4,x >0,则f [f (−3)]的值为 . 三.解答题(共6小题)10.已知函数f (x )=−x 2+|x|.(1)用分段函数的形式表示该函数并画出函数的图象;(2)求函数的单调区间;(3)求函数的最大值.11.如图,△OAB 是边长为2的正三角形,记△OAB 位于直线x =t (t >0)左侧的图形的面积为f (t ).试求函数f (t )的解析式,并画出函数y = f (t )的图象.12.已知函数f(x)={x+2,x≤−1x2,−1<x<22x,x≥2(1)在坐标系中作出函数的图象;(2)若f(a)=12,求a的取值集合.13.已知函数f(x)=2x−1,g(x)={x2,x≥0−1,x<0求f[g(x)]和g[f(x)]的解析式.14.设函数f(x)={x2+bx+c,−4≤x<0−x+3,0≤x≤4,且f(−4)=f(0),f(−2)=−1.(1)求函数f(x)的解析式;(2)画出函数f(x)的图象,并写出函数f(x)的定义域、值域.15.已知函数f(x)=−x2+2ax+3,xϵ[−2,4](1)求函数f(x)的最大值关于a的解析式y=g(a)(2)画出y=g(a)的草图,并求函数y=g(a)的最小值.分段函数专题答案一.选择题(共7小题)1.下列关于分段函数的描述正确的是( )①分段函数在每段定义域内都是一个独立的函数,因此分几段就是几个函数;②f (x )=|x |是一个分段函数;③f (x )=|x ﹣2|不是分段函数;④分段函数的定义域都是R ;⑤分段函数的值域都为R ;⑥f (x )={x,x ≥0−x,x <0,则f (1)=−1. A .①②⑥ B .①④ C .② D .③④⑤【答案】①分段函数在每段定义域内都是一个独立的函数,但这几段组合在一起是一个函数,故错误;②f (x )=|x |={x,x ≥0−x,x <0是一个分段函数,正确; ③f (x )=|x −2|={x −2,x ≥22−x,x <2是一个分段函数,错误; ④分段函数的定义域不都是R ,错误;⑤分段函数的值域不都为R ,错误;⑥f (x )={x,x ≥0−x,x <0,则f (1)=−1,错误. 故正确的命题为:②,故选:C2.设f (x )={2e x−1,x <2log 3(x 2−1),x ≥2,则f(f (2))的值为( ) A .0 B .1 C .2 D .3【答案】f(f (2))=f [log 3(22−1)]=f (1)=2e 1−1=2,故选C .3.已知函数f (x )={|log x |,0<x ≤10−12x +6,x >10,若a,b,c 互不相等,且f (a )=f (b )=f (c ),则abc 的取值范围是( )A .(1,10)B .(5,6)C .(10,12)D .(20,24)【答案】作出函数f (x )的图象如图,不妨设a <b <c ,则−log a =log b =−12c +6∈(0,1)ab =1,0<−12c +6<1则abc =c ∈(10,12).故选C .4.已知f (x )={x +2,x ≤−1x 2,−1<x <22x,x ≥2,若f (x )=3,则x 的值是( )A .1B .1或 32C .1, 32或±√3D .√3【答案】该分段函数的三段各自的值域为(−∞,1],[0,4),[4,+∞),而3∈[0,4),故所求的字母x 只能位于第二段.∴f (x )=x 2=3,x =±√3,而﹣1<x <2,∴x =√3故选D .5.函数f (x )={x 2+bx +c,x ≤02,x >0,若f (−4)=f (0),f (−2)=−2,则关于x 的方程f (x )=x 的解的个数为( )A .1B .2C .3D .4【答案】由题知(−4)2+b (−4)+c =c,(−2)2+b (−2)+c =−2,解得b =4,c =2故f (x )={x 2+bx +c,x ≤02,x >0, 当x ≤0时,由f (x )=x 得x 2+4x +2=x ,解得x =−1,或x =−2,即x ≤0时,方程f (x )=x 有两个解.又当x >0时,有x =2适合,故方程f (x )=x 有三个解.故选C .6.已知函数f (x )={(a −2)x −1,x ≤1log a x ,x >1,若f (x )在(﹣∞,+∞)上单调递增,则实数a 的取值范围为( )A .(1,2)B .(2,3)C .(2,3]D .(2,+∞)【答案】对数函数在x >1时是增函数,所以a >1,又f (x )=(a −2)x −1,x ≤1是增函数,∴a >2,并且x =1时(a −2)x −1≤0,即a −3≤0,所以2<a ≤3故选C7.已知函数f (x )={x 2+1,x ≤0−2x,x >0使函数值为5的x 的值是( ) A .﹣2 B .2或﹣ C .2或﹣2 D .2或﹣2或﹣【答案】由题意,当x ≤0时,f (x )=x 2+1=5,得x =±2,又x ≤0,所以x =﹣2; 当x >0时,f (x )=−2x =5,得x =−52,舍去.故选A二.填空题(共2小题)8.已知函数f (x )={ax 2+2x +1,−2<x ≤0ax −3,x >0有3个零点,则实数a 的取值范围是 .【答案】∵函数f (x )={ax 2+2x +1,−2<x ≤0ax −3,x >0有3个零点, ∴a >0 且y =x 2+2x +1在(﹣2,0)上有2个零点,∴{ a >0a (−2)2+2(−2)+1>02<1a <0∆=4−4a >0, 解得34<a <1,故答案为:(34,1).9.已知函数f (x )={x +4,x <0x −4,x >0,则f [f (−3)]的值为 .【答案】因为:f (x )={x +4,x <0x −4,x >0, ∴f (−3)=−3+4=1 f [f (−3)]=f (1)=1−4=−3.故答案为:−3.三.解答题(共6小题)10.已知函数f (x )=−x 2+|x|.(1)用分段函数的形式表示该函数并画出函数的图象;(2)求函数的单调区间;(3)求函数的最大值.【答案】【(1)∵f (x )=−x 2+|x |={−x 2−x,x <0−x 2+x,x ≥0 ∴函数f (x )的图象如下图所示:(2)由(1)中函数图象可得:函数f (x )的单调递增区间为:(−∞,−12]和[0,12],函数f (x )的单调递减区间为:[−12,0]和[−12,+∞).(3)(2)由(1)中函数图象可得:函数f (x )的最大值为14.11.如图,△OAB 是边长为2的正三角形,记△OAB 位于直线x =t (t >0)左侧的图形的面积为f (t ).试求函数f (t )的解析式,并画出函数y = f (t )的图象.【答案】(1)当0<t≤1时,如图,设直线x=t与△OAB分别交于C、D两点,则|OC|=t,又CDOC =BCOE=√3,∴|CD|=√3t,∴f(t)=12|0C|∙|CD|=12∙t∙√3t=√32t2(2)当1<t≤2时,如图,设直线x=t与△OAB分别交于M、N两点,则|AN|=2−t,又MNAN =BEAE=√3,∴MN=√3(2−t)∴f(t)=12∙2∙√3−12|AN|∙|MN|=√3−√32(2−t)2=−√32t2+2√3t−√3(3)当t>2时,f(t)=√3综上所述f(t)={√32t2,0<t≤1−√32t2+2√3t−√3,1<t≤2√3,t>212.已知函数f (x )={x +2,x ≤−1x 2,−1<x <22x,x ≥2(1)在坐标系中作出函数的图象;(2)若f (a )=12,求a 的取值集合.【答案】-(1)函数f (x )={x +2,x ≤−1x 2,−1<x <22x,x ≥2的图象如下图所示:(2)当a ≤−1时,f (a )=a +2=12,可得:a =−32;当−1<a <2时,f (a )=a 2=12,可得a =±√22; 当a ≥2时,f (a )=2a =12 ,可得:a =14(舍去);综上所述,a 的取值构成集合为{−32,−√22} 13.已知函数f (x )=2x −1,g (x )={x 2,x ≥0−1,x <0求f[g (x )]和g[f (x )]的解析式. 【答案】当x ≥0时,g (x )=x 2,f [g (x )]=2x 2−1,当x <0时,g (x )=−1,f [g (x )]=−3,∴f [g (x )]={2x 2−1,x ≥0−3,x <0∵当2x−1≥0,即x≥12时,g[f(x)]=(2x−1)2,当2x−1<0,即x<12时,g[f(x)]=−1,∴g[f(x)]={(2x−1)2,x≥12−1,x<1214.设函数f(x)={x2+bx+c,−4≤x<0−x+3,0≤x≤4,且f(−4)=f(0),f(−2)=−1.(1)求函数f(x)的解析式;(2)画出函数f(x)的图象,并写出函数f(x)的定义域、值域.【答案】(1)∵f(−4)=f(0),f(−2)=−1,∴16−4b+c=3,4−2b+c=−1,解得:b=4,c=3,∴f(x)={x2+4x+3,−4≤x<0−x+3,0≤x≤4,(2)函数的定义域为[−4,4],当x<0时,y=x2+4x+3=(x+2)2﹣1由x<0可得,y≥﹣1当x≥0时,y=−x+3≤3∴﹣1≤y≤3∴函数的值域为[−1,3].其图象如图所示15.已知函数f(x)=−x2+2ax+3,xϵ[−2,4](1)求函数f(x)的最大值关于a的解析式y=g(a)(2)画出y=g(a)的草图,并求函数y=g(a)的最小值.【答案】(1)函数f(x)的对称轴为x=a,①当a<−2时,∵函数f(x)在[−2,4]上单调递减,∴y=g(a)=f(−2)=−4a−1,②当﹣2≤a≤4时,y=g(a)=f(a)=a2+3,③当a>4时,∵函数f(x)在[−2,4]上单调递增,∴y=g(a)=f(4)=8a−13,综上有y=g(a)={−4a−1,a<−2a2+3,−2<a≤4 8a−13,a>4,(2)作出y=g(a)的草图如右,观察知当a=1时y=g(a)有最小值4.。
认清分段函数,解决收费问题定义:一般地,如果有实数a1,a2,a3……k1,k,2k3……b1,b2,b3……且a1≤a2≤a3……函数Y与自变量X之间存在k1x+b1 x≤a1y = k2x+b2 a1≤x≤a2 ①的函数解析式,则称该函数解析式为X的分段函数。
K3x+b3 a2≤x≤a3…………应该指出:(一), 函数解析式①这个整体只是一个函数,并非是Y=K1X+b1 Y=K2X+b2……等几个不同函数的简单组合,而k1x+b1,k2x+b2……是函数Y的几种不同的表达式.。
所以上例中Y={这个整体只是一个函数,不能认为它是两个不同的函数,只能说110X和110×80%X是同一函数中的自变量X在两种不同取值范围内的不同表达式。
(二),由于k1,k2,k3……b1,b2,b3是实数,所以函数Y在X的某个范围内的特殊函数,如正比例函数和常数函数。
(三),由于问题的不同,当然分段函数也可能在自变量某范围内不是一次函数而是其他形式的函数,在这里我们不予讨论。
(四), 一次函数的分段函数是简单的分段函数。
分段函数应用题分段函数是指自变量在不同的取值范围内,其关系式(或图象)也不同的函数,分段函数的应用题多设计成两种情况以上,解答时需分段讨论。
在现实生活中存在着很多需分段计费的实际问题,因此,分段计算的应用题成了近几年中考应用题的一种重要题型。
收费问题与我们的生活息息相关,如水费问题、电费问题、话费问题等,这些收费问题往往根据不同的用量,采用不同的收费方式.以收费为题材的数学问题多以分段函数的形式出现在中考试题中,下面请看几例.一、话费中的分段函数例1 (四川广元)某移动公司采用分段计费的方法来计算话费,月通话时间x(分钟)与相应话费y(元)之间的函数图象如图1所示:(1)月通话为100分钟时,应交话费元;(2)当x≥100时,求y与x之间的函数关系式;(3)月通话为280分钟时,应交话费多少元?图1分析:本题是一道和话费有关的分段函数问题,通过图象可观察到,在0到100分钟之间月话费y(元)是月通话时间x(分钟)的正比例函数,当x≥100时, 月话费y(元)是月通话时间x(分钟)的一次函数.解:(1)观察图象可知月通话为100分钟时,应交话费40元;(2)设y与x之间的函数关系式为y=kx+b由图上知:x=100时,y=40;x=200时,时,y=60则有4010060200k bk b=+⎧⎨=+⎩,解之得1520kb⎧=⎪⎨⎪=⎩所求函数关系式为1205y x=+..(3)把x=280代入关系式1205y x=+,得128020765y∴=⨯+=即月通话为280分钟时,应交话费76元.二、水费中的分段函数例2(广东)某自来水公司为了鼓励居民节约用水,采取了按月用水量分段收费办法,某户居民应交水费y(元)与用水量x(吨)的函数关系如图2.(1)分别写出当0≤x≤15和x≥15时,y与x的函数关系式;(2)若某户该月用水21吨,则应交水费多少元?分析:本题是一道与收水费有关的分段函数问题.观察图象可知, 0≤x≤15时y是x 的正比例函数; x≥15时,y是x的一次函数.解: (1)当0≤x ≤15时,设y =kx ,把x =15,y =27代入,得27=15k ,所以k =591527=,所以y =59x ;当x ≥15时,设y =ax +b ,将x =15,y =27和x =20,y =39.5代入,得⎩⎨⎧=+=+5.3920,2715b a b a 解得a =2.5,b =-10.5所以y =2.5x -10.5 图2(2) 当该用户该月用21吨水时,三、电费中分段函数例3 (广东)今年以来,广东大部分地区的电力紧缺,电力公司为鼓励市民节约用电,采取按月用电量分段收费办法,若某户居民每月应交电费y (元)与用电量x (度)的函数图象是一条折线(如图3所示),根据图象解下列问题:(1)分别写出当0≤x ≤100和x ≥100时,y 与x 的函数关系式;(2)利用函数关系式,说明电力公司采取的收费标准;(3)若该用户某月用电62度,则应缴费多少元?若该用户某月缴费105元时,则该用户该月用了多少度电?图3分析:从函数图象上看图象分为两段,当0≤x ≤100时,电费y 是电量x 的正比例函数,当x ≥100时,y 是x 的一次函数,且函数图象经过点(100,65)和(130,89),设出相应的函数关系式,将点的坐标代入即可确定函数关系式,根据函数关系式可解决问题.解: (1)设当0≤x ≤100时,函数关系式为y =kx ,将x =100,y =65代入,得k =0.65,所以y =0.65x ;设当x ≥100时,函数关系式为y =a x +b,将x =100,y =65和x =130,y =89代入,得⎩⎨⎧=+=+.89130,65100b a b a 解得a=0.8,b=-15.所以y =0.8x -15综上可得0.65(0100)0.815(100)x x y x x ⎧=⎨-⎩≤≤≥ (2)用户月用电量在0度到100度之间时,每度电的收费的标准是0.65元;超出100度时,每度电的收费标准是0.80元.(3)用户月用电62度时,用户应缴费40.3元,若用户月缴费105元时,该户该月用了150度电.谈谈中考中的分段函数分段函数,是近几年中考数学中经常遇到的题型。
分段函数知识点总结整理分段函数是一种函数表达式,其定义域被分为几个部分,在每个部分,函数的表达式都是不同的。
分段函数在实际问题中有着广泛的应用,而对于学习者而言,掌握分段函数的知识是非常重要的。
本文将通过总结和整理分段函数的知识点,帮助读者更好地理解和掌握这一部分的数学知识。
1.分段函数的基本概念分段函数是由若干个部分组成的函数,每个部分都有自己的定义域和函数表达式。
通常来说,一般形式的分段函数可以表示为:\[ f(x) = \begin{cases} f_1(x), & a_1 \leq x < b_1 \\ f_2(x), & a_2 \leq x < b_2 \\ \vdots \\f_n(x), & a_n \leq x < b_n \\ \end{cases} \]其中,\[ f_1(x), f_2(x), \cdots, f_n(x) \] 分别为不同的函数表达式,\[ a_1, b_1, a_2, b_2,\cdots, a_n, b_n \] 分别为定义域的分割点。
在每个分段区间,函数的表达式可能不同,也可能相同。
2. 分段函数的图像分段函数的图像通常是由若干个部分的图像组成的。
在每个分段区间内,函数的图像可能是一条直线、一个曲线或者其他形式。
需要注意的是,不同分段区间之间可能存在间断点,这些间断点通常需要特别关注。
3. 分段函数的定义域和值域在讨论分段函数的定义域和值域时,需要分别对每个函数表达式的定义域和值域进行分析。
需要注意的是,整个分段函数的定义域和值域需要考虑到每个部分的定义域和值域的并集或交集。
4. 分段函数的性质分段函数的性质通常是由其各个部分的函数表达式决定的。
当各个函数表达式的性质不同的时候,在整体上,分段函数可能具有一些特殊的性质。
例如,分段函数可能是一个单调递增的函数、单调递减的函数或者是非单调的函数。
5. 分段函数的应用分段函数在实际问题中有着广泛的应用。
2.11分段函数与绝对值函数——随着高考命题思维量的加大,分段函数成了新的热点和亮点,单设专题,以明析强化之一、明确复习目标了解分段函数的有关概念;掌握分段函数问题的处理方法二.建构知识网络1.分段函数:定义域中各段的x 与y 的对应法则不同,函数式是分两段或几段给出的. 分段函数是一个函数,定义域、值域都是各段的并集。
2.绝对值函数去掉绝对符号后就是分段函数.3.分段函数中的问题一般是求解析式、反函数、值域或最值,讨论奇偶性单调性等。
4.分段函数的处理方法:分段函数分段研究.三、双基题目练练手1.设函数f (x )=⎪⎩⎪⎨⎧≥--<+,114,1)1(2x x x x 则使得f (x )≥1的x 的取值范围为 ( )A.(-∞,-2]∪[0,10]B.(-∞,-2]∪[0,1]C.(-∞,-2]∪[1,10]D.[-2,0]∪[1,10] 2.(2006安徽)函数22,0,0x x y x x ≥⎧=⎨-<⎩ 的反函数是 ( ) A.,020xx y x ⎧≥⎪=< B.2,00x x y x ≥⎧⎪=<C.,020xx y x ⎧≥⎪=⎨⎪<⎩D.2,00x x y x ≥⎧⎪=⎨<⎪⎩3.(2007启东质检)已知21[1,0)()1[0,1]x x f x x x +∈-⎧=⎨+∈⎩,,,则下列函数图象错误..的是( )4.(2006全国Ⅱ)函数191()n f x x n ==-∑的最小值为 ( )(A )190 (B )171 (C )90 (D )455.(2005北京市西城模拟)已知函数f (x )=⎩⎨⎧<-≥-),2(2),2(2x x x 则f (lg30-lg3)=___________;不等式xf (x -1)<10的解集是_______________.6. (2006浙江)对R b a ∈,,记则{}⎩⎨⎧≥=b a b ba ab a <,,,max 则函数(){}()R x x x x f ∈-+=2,1max 的最小值是 .7.已知函数132(0)()3(01)log (1)xx f x x x x ⎧<⎪⎪=≤≤⎨>⎪⎩,当a <0时,f {f [f (a )]}=8.函数221(0)()(0)x x f x x x ⎧+≥⎪=⎨-<⎪⎩的值域 。
分段函数小专题一、概念1、分段函数的定义及内涵我们知道世界是不断变化发展的,因此作为描述这种变化的工具之一的函数也不可能一成不变,内部必然以一种变化的姿态来对应,这种姿态的一种表现形式就是分段函数。
何谓分段函数呢?就是一个单一函数解析式无法表达一个变化事物时,需要对该事物进行分析讨论,从而分段表达,这就是分段函数。
比如,在叙述一个数的绝对值意义时,就是按正数、负数和零来分开叙述的,写成函数,0()0,0,0x x f x x x x x >⎧⎪===⎨⎪-<⎩。
像这样的,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.[提醒]1、 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2、分段函数的作图:画出所有段的函数图像,注意取舍(一手铅笔一手橡皮)。
比如作,0()0,0,0x x f x x x x x >⎧⎪===⎨⎪-<⎩的图像:⎪⎩⎪⎨⎧>-≤++=0,0,22)(22x x x x x x g 的图像:二、题型分类题型一、分段函数求值例1、【2015新课标2理5】设函数211log (2),1,()2,1,x x x f x x -+-<⎧=⎨≥⎩,则2(2)(log 12)f f -+=() A.3B.6C.9D.12【分析】此题关键是看2-和2log 12与1的大小关系,从而决定分别代入哪个解析式进行求值计算。
友情提示:对数恒等式1a og N a N =。
变式:(2014江西4)已知函数2,0()()2,0x xa x f x a R x -⎧⋅≥=∈⎨<⎩,若[(1)]1f f -=,则=a ()1.4A 1.2B .1C .2D 例2、(2014安徽14)若函数()()R x x f ∈是周期为4的奇函数,且在[]2,0上的解析式为()⎩⎨⎧≤<≤≤-=21,sin 10),1(x x x x x x f π,则_______641429=⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛f f . 【分析】此题注意题干中的关键词“周期”、“奇函数”,在做本题时注意通过这两条性质把不在[]2,0内的两个自变量的值变换到范围内。
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 -≤⎧=⎨->⎩,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 -≤⎧=⎨->⎩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 -+≥⎧=⎨-+<⎩5、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。
二、典型例题例1:已知函数2211()1x x f x x ax x ⎧+<⎪=⎨+≥⎪⎩,若()04f f a =⎡⎤⎣⎦,则实数a =_____ 思路:从里向外一层层求值,()00212f =+= ()()()0242ff f a ∴==+所以4242a a a +=⇒= 答案:2a =例2:设函数()()cos ,011,0x x f x f x x π>⎧=⎨+-≤⎩,则103f ⎛⎫- ⎪⎝⎭的值为_________ 思路:由()f x 解析式可知,只有0x >,才能得到具体的数值,0x <时只能依靠()()11f x f x =+-向0x > 正数进行靠拢。
由此可得:107412123433333f f f f f ⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫-=--=--=--=- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭,而 221cos 332f π⎛⎫==- ⎪⎝⎭10932f⎛⎫∴-=- ⎪⎝⎭答案:92-小炼有话说:含有抽象函数的分段函数,在处理里首先要明确目标,即让自变量向有具体解析式的部分靠拢,其次要理解抽象函数的含义和作用(或者对函数图象的影响)比如在本题中:()()0,11x f x f x <=+-可以立即为间隔为1的自变量,函数值差1,其作用在于自变量取负数时,可以不断1+直至取到正数。
理解到这两点,问题自然迎刃而解。
例3:函数()34,22,21x x f x x x -≤⎧⎪=⎨>⎪-⎩,则不等式()1f x ≥的解集是( )A. ()5,1,3⎡⎫-∞+∞⎪⎢⎣⎭U B. []5,1,33⎡⎤-∞⎢⎥⎣⎦UC. 51,3⎡⎤⎢⎥⎣⎦D. 5,33⎡⎤⎢⎥⎣⎦思路:首先要把()1f x ≥转变为具体的不等式,由于()f x 是分段函数,所以要对x 的范围分类讨论以代入不同的解析式:当2x ≤时,()1341f x x ≥⇒-≥,可解得:1x ≤-或53x ≥。
所以1x ≤-或523x ≤≤;当2x >时,()211211f x x x ≥⇒≥⇒≥--解得3x ≤,所以23x <≤,综上所述:[]5,1,33x ⎡⎤∈-∞⎢⎥⎣⎦U答案:B例4:已知函数10()10x x f x x x -+<⎧=⎨-≥⎩,则不等式()1(1)1x x f x +++≤的解集是________ 思路:要想解不等式,首先要把()1f x +转变为具体的表达式,观察已知分段函数,10()10x x f x x x -+<⎧=⎨-≥⎩,x 占据()f 整个括号的位置,说明对于函数()f x 而言,括号里的式子小于0时,代入上段解析式,当括号里的式子大于0时,代入下段解析式。
故要对1x +的符号进行分类讨论。
(1)当101x x +<⇒<-时,()()111f x x x +=-++=-,不等式变为:()2111x x x x x -+≤⇒-<⇒∈∅(2)当101x x +≥⇒≥-时,()111f x x x +=+-=,不等式变为:()21121011x x x x x x ++≤⇒+-≤⇒--≤-+1,1x ⎡∴∈--⎣答案:1,1x ⎡∈--⎣例5:已知函数()2123,021,0x x x x f x x +⎧-++≤⎪=⎨+>⎪⎩,则不等式()()283f x f x x +<+的解集为___________思路:本题如果通过分类讨论将不等式变为具体不等式求解,则难点有二:一是要顾及28,3x x x ++的范围,则需要分的情况太多;二是具体的不等式可能是多项式与指数式混在一起的不等式,不易进行求解。
所以考虑先搁置代数方法,去分析()f x 的图像性质,发现()f x 的两段解析式均可作图,所以考虑作出()f x 的图像,从而发现()f x 是增函数,从而无论28,3x x x ++在哪个范围,()()228383f x f x x x x x +<+⇒+<+,从而解得:4x <-或2x >答案:()(),42,-∞-+∞U小炼有话说:含分段函数的不等式在处理上通常是两种方法:一种是利用代数手段,通过对x 进行分类讨论将不等式转变为具体的不等式求解(比如例3,例4)。
另一种是通过作出分段函数的图象,数形结合,利用图像的特点解不等式(比如例5)。
例6:已知函数()222,02,0x x x f x x x x ⎧+≥⎪=⎨-<⎪⎩.若()()()21f a f a f -+≤,则a 的取值范围是A .[)1,0-B .[]0,1C .[]1,1-D .[]2,2- 思路:本题可以对a 进行分类讨论,以将()()()21f a f a f -+≤变成具体不等式求解,但也可从,a a -的特点出发,考虑判断()f x 的奇偶性,通过作图可发现()f x 为偶函数,所以()()f a f a -=,所解不等式变为()()1f a f ≤,再由图像可得只需1a ≤,即11a -≤≤ 答案:C 小炼有话说:(1)本题判断函数()f x 的奇偶性可以简化运算,而想到这一点是源于抓住所解不等式中,a a -的特点。
由此可见,有些题目的思路源于式子中的一些暗示(2)由于()f x 两段图像均易作出,所以在判断()f x 奇偶性时用的是图像法。
对于某些不易作图的分段函数,在判断奇偶性时就需要用定义法了,下面以本题为例说说定义法如何判断:整体思想依然是找到()(),f x f x - ,只是在代入过程中要注意,x x -的范围:设()0,x ∈+∞,则(),0x -∈-∞,()()()()2222,22f x x x f x x x x x ∴=+-=--⋅-=+,所以()()f x f x =-,即()f x 为偶函数例7:已知函数22()12,()2f x x g x x x =-=-,若(),()()()(),()()g x f x g x F x f x f x g x ≥⎧=⎨<⎩,则()F x 的值域是_______________解析:()F x 是一个分段函数,其分段标准以()(),f x g x 的大小为界,所以第一步先确定好x 的取值,解不等式:()()22122f x g x x x x ≥⇒-≥-,解得:113x -≤≤,故()2212,13112,13x x xF xx x or x⎧--≤≤⎪⎪=⎨⎪-<->⎪⎩,分别求出每段最值,再取并集即可答案:7,9⎛⎤-∞⎥⎝⎦例8:已知函数(2)1(1)()log(1)aa x xf xx x--≤⎧=⎨>⎩,若()f x在(),-∞+∞单调递增,则实数a的取值范围是_________思路:若()f x在(),-∞+∞单调增,则在R上任取12x x<,均有()()12f x f x<,在任取中就包含12,x x均在同一段取值的情况,所以可得要想在R上单调增,起码每一段的解析式也应当是单调递增的,由此可得:201aa->⎧⎨>⎩,但仅仅满足这个条件是不够的。
还有一种取值可能为12,x x不在同一段取值,若也满足12x x<,均有()()12f x f x<,通过作图可发现需要左边函数的最大值不大于右边函数的最小值。
代入1x=,有左段≤右端,即21log103aa a--≤=⇒≤综上所述可得:(]2,3a∈答案:(]2,3例9:已知()[)[]21.1,01,0,1x xf xx x+∈-⎧⎪=⎨+∈⎪⎩,则下列选项错误的是()A. ①是()1f x-的图像 B. ②是()f x-的图像C. ③是()f x的图像 D. ④是()f x的图像思路:考虑先作出()f x 的图像(如右图所示),再按照选项进行验证即可:A. ()1f x -为()f x 向右平移一个单位,①正确;B. ()f x -为()f x 关于y 轴对称的图像,②正确;C. ()fx 为()f x 正半轴图像不变,负半轴作与()f x 正半轴关于y 轴对称的图像,③正确;D. ()f x 的图像为()f x 在x 轴上方的图像不变,下方图像沿x 轴对称翻折。
而()f x 图像均在x 轴上方,所以()f x 应与()f x 图像相同。
④错误 答案:D例10:函数()31,12sin ,12x x f x x x π⎧+>⎪=⎨≤⎪⎩ ,则下列结论正确的是( ) A. 函数()f x 在[)1,+∞上为增函数 B. 函数()f x 的最小正周期为4 C. 函数()f x 是奇函数 D. 函数()f x 无最小值思路:可观察到()f x 的图像易于作出,所以考虑先作图,再看由图像能否判断各个选项,如图所示可得:BC 选项错误,D 选项()f x 存在最小值()12f -=-,所以D 错误,A 选项是正确的 答案:A小炼有话说:(1)本题利用数形结合是最为简便的方法,一方面是因为()f x 本身便于作图,另一方面四个选项在图上也有具体的含义。