函数概念与基本初等函数典型例题解析

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第二章 函数概念与基本初等函数 §2.1 映射、函数、反函数 7/16/2012二、疑难知识导析 1.对映射概念的认识(1) 与 是不同的,即 与 上有序的.或者说:映射是有方向的,(2) 输出值的集合是集合B 的子集.即集合B 中可能有元素在集合A 中找不到对应的输入值.集合A 中每一个输入值,在集合B 中必定存在唯一的输出值.或者说:允许集合B 中有剩留元素;允许多对一,不允许一对多. (3)集合A ,B 可以是数集,也可以是点集或其它类型的集合. 2.对函数概念的认识(2)注意定义中的集合 A ,B 都是非空的数集,而不能是其他集合; (3)函数的三种表示法:解析法,列表法,和图像法. 3.对反函数概念的认识 (1)函数y=()f x 只有满足是从定义域到值域上一一映射,才有反函数;(2)反函数的定义域和值域分别是原函数的值域和定义域,因此反函数的定义域一般不能由其解析式来求,而应该通过原函数的值域而得.(3)互为反函数的函数有相同的单调性,它们的图像关于y=x 对称. 三、经典例题导讲[例1]设M ={a ,b ,c },N ={-2,0,2},求(1)从M 到N 的映射种数; (2)从M 到N 的映射满足 f(a)>f(b)≥f(c),试确定这样的映射f的种数.[例2]已知函数()f x 的定义域为[0,1],求函数(1)f x +的定义域[例3]已知:*,x N∈5(6)()(2)(6)x x f x f x x -≥⎧=⎨+<⎩,求(3)f .[例4]已知()f x 的反函数是1()f x -,如果()f x 与1()f x -的图像有交点,那么交点必在直线y x =上,判断此命题是否正确?1161()log 16x y y x ==与的图像的交点中,点1111(,),2442(,)不在直线y x =上,由此可以说明“两互为反函数图像的交点必在直线y x =上”是不正确的.[例5]求函数2()46y f x x x ==-+,[1,5)x ∈的值域.[例6]已知()34f x x =+,求函数1(1)f x -+的解析式.[例7]根据条件求下列各函数的解析式: (1)已知()f x 是二次函数,若(0)0,(1)()1f f x f x x =+=++,求()f x .(2)已知(1)2f x x x +=+,求()f x (3)若()f x 满足1()2(),f x f ax x+=求()f x[例9]设()f x 是R 上的函数,且满足(0)1,f =并且对任意的实数,x y 都有()()(21)f x y f x y x y -=--+,求()f x 的表达式.四、典型习题导练1. 已知函数f(x),x ∈F ,那么集合{(x ,y)|y=f(x),x ∈F}∩{(x ,y)|x=1}中所含元素的个数是( ) A.0 B.1 C.0或1 D.1或22.对函数b ax x x f ++=23)(作代换x =g(t),则总不改变f (x )值域的代换是( )A.t t g 21log )(=B.t t g )21()(=C.g(t)=(t -1)2D.g(t)=cost3.方程f (x ,y)=0的曲线如图所示,那么方程f (2-x ,y)=0的曲线是 ( )4.函数f (x )=∑i =119|x -n |的最小值为A .190 B.171 C.90 D.455. 若函数f (x )=34-x mx (x ≠43)在定义域内恒有f [f (x )]=x ,则m 等于( )A.3B.23C.-23D.-36.已知函数()f x 满足:()()()f a b f a f b +=⋅,(1)2f =,则2222(1)(2)(2)(4)(3)(6)(4)(8)(1)(3)(5)(7)f f f f f f f f f f f f +++++++= .A B C D§2.2函数的性质三、经典例题导讲 [例1]判断函数1()3x y -=的单调性.[例2]判断函数1()(1)1x f x x x-=++的奇偶性. [定义域][例3] 判断22()log (1)f x x x =++的奇偶性.[例4]函数y=245x x --的单调增区间是_________.[例5] 已知奇函数f (x )是定义在(-3,3)上的减函数,且满足不等式f (x -3)+f (x 2-3)<0,求x 的取值范围.A ={x |2<x <6},[例7]若f(x)=21++x ax 在区间(-2,+∞)上是增函数,求a 的取值范围a >21 [例8] 已知函数f (x )在(-1,1)上有定义,f (21)=-1,当且仅当0<x <1时f (x )<0,且对任意x 、y ∈(-1,1)都有f (x )+f (y )=f (xy y x ++1),试证明:(1)f (x )为奇函数;(2)f (x )在(-1,1)上单调递减 四、典型习题导练1.某学生离家去学校,由于怕迟到,所以一开始就跑步,等跑累了,再走余下的路,下图中y 轴表示离学校的距离,x 轴表示出发后的时间,则适合题意的图形是( )2. 若函数)(x f 是定义在R 上的偶函数,在 ]0,(-∞上是减函数,且(2)0f = ,则使得x x f 的0)(<的取值范围是( )A.)2,(-∞B. ),2(+∞C. ),2()2,(+∞--∞D.(-2,2)3. 若函数)2(log )(22a x x x f n ++=是奇函数,则a = .4. 已知)(x f y =是定义在R 上的单调函数,实数21x x ≠,,1,121λλλ++=-≠x x a λλβ++=112x x ,若|)()(||)()(|21βαf f x f x f -<-,则( )A.0<λB.0=λC.10<<λD.1≥λ.5.已知()f x 是定义在R 上的奇函数,且当(0,)x ∈+∞时,()f x=(1x +,求()f x .§2.3 基本初等函数一、知识导学 1.二次函数的概念、图像和性质.(1)注意解题中灵活运用二次函数的一般式2()(0)f x ax bx c a =++≠二次函数的顶点式2()()(0)f x a x m n a =-+≠和二次函数的坐标式12()()()(0)f x a x x x x a =--≠2.指数函数x y a =(0,1)a a >≠和对数函数log a y x =(0,1)a a >≠的概念和性质.(1)有理指数幂的意义、幂的运算法则: ①mn m n aa a +⋅=;②()m n mn a a =;③()n n n ab a b =(这时m,n 是有理数)对数的概念及其运算性质、换底公式.log ()log log ;log log log a a a aa a MM N M N M N N⋅=+=-1log log ;log log n a a a a M n M M n==;log log log c a c bb a=二、疑难知识导析 (1a ,6.幂函数y x α=的性质,要注意α的取值变化对函数性质的影响.(1)当奇奇=α时,幂函数是奇函数;(2)当奇偶=α时,幂函数是偶函数;(3)当偶奇=α时,定义域不关于原点对称,幂函数为非奇非偶函数.三、经典例题导讲 [例1]已知18log 9,185,b a ==求36log 451818183621818181818log 45log 5log 9log 451818log 36log 4log 92log ()2log ()99b a b a b aa a a++++=====+-++[例2]分析方程2()0f x ax bx c =++=(0a >)的两个根都大于1的充要条件.[例3]求函数361265x x y =-⋅-的单调区间.单调递减区间是(,1]-∞,单调递增区间为[1,)+∞[例4]已知)2(log ax y a -=在[0,1]上是x 的减函数,则a 的取值范围是1<a <2[例5]已知函数()log (3)a f x ax =-.(1)当[0,2]x ∈时()f x 恒有意义,求实数a 的取值范围.(2)是否存在这样的实数a 使得函数()f x 在区间[1,2]上为减函数,并且最大值为1,如果存在,试求出a 的值;如果不存在,请说明理由.[例6]已知函数f (x )=1421lg 2+-⋅++a a ax x , 其中a 为常数,若当x ∈(-∞, 1]时, f (x )有意义,求实数a 的取值范围.分析:参数深含在一个复杂的复合函数的表达式中,欲直接建立关于a 的不等式(组)非常困难,故应转换思维角度,设法从原式中把a 分离出来,重新认识a 与其它变元(x )的依存关系,利用新的函数关系,常可使原问题“柳暗花明”.解:14212+-⋅++a a a x x >0, 且a 2-a +1=(a -21)2+43>0, ∴ 1+2x+4x·a >0, a >)2141(x x +-, 当x ∈(-∞, 1]时, y =x 41与y =x 21都是减函数,∴ y =)2141(x x +-在(-∞, 1]上是增函数,)2141(x x +-max =-43,∴ a >-43, 故a 的取值范围是(-43, +∞).点评:发掘、提炼多变元问题中变元间的相互依存、相互制约的关系、反客为主,主客换位,创设新的函数,并利用新函数的性质创造性地使原问题获解,是解题人思维品质高的表现.本题主客换位后,利用新建函数y =)2141(xx +-的单调性转换为函数最值巧妙地求出了实数a 的取值范围.此法也叫主元法. 四、典型习题导练 1. 函数b x a x f -=)(的图像如图,其中a 、b 为常数,则下列结论正确的是( )A.0,1<>b aB.0,1>>b aC.0,10><<b a D.0,10<<<b a2、已知2lg(x -2y)=lgx+lgy,则yx 的值为( ) A.1 B.4C.1或4D.4 或 83、方程2)1(log 2=++x x a (0<a<1)的解的个数为( )A.0B.1C.2D.34、函数f(x)与g(x)=(21)x的图像关于直线y=x 对称,则f(4-x 2)的单调递增区间是 ( )A.[)+∞,0 B.(]0,∞-C.[)2,0 D.(]0,2-5、图中曲线是幂函数y =x n在第一象限的图像,已知n 可取±2,±12四个值,则相应于曲线c1、c2、c3、c4的n 依次为( ) A.-2,-12,12,2 B .2,12,-12,-2 C. -12,-2,2,12 D. 2,12,-2, -126. 求函数y = log 2 (x 2-5x+6) 的定义域、值域、单调区间. 7. 若x 满足03log 14)(log 24221≤+-x x ,求f(x)=2log 2log 22x x最大值和最小值.8.已知定义在R 上的函数()2,2x x af x =+a 为常数 (1)如果()f x =()f x -,求a 的值;(2)当()f x 满足(1)时,用单调性定义讨论()f x 的单调性.§2.4 函数与方程一、知识导学1.函数的零点与方程的根的关系: 一般地,对于函数()y f x =(x D ∈)我们称方程()0f x =的实数根x 也叫做函数的零点,即函数的零点就是使函数值为零的自变量的值. 求综合方程f (x )=g (x )的根或根的个数就是求函数()()y f x g x =-的零点.2.函数的图像与方程的根的关系: 一般地,函数()y f x =(x D ∈)的图像与x 轴交点的横坐标就是()0f x =的根.综合方程f (x )=g (x )的根,就是求函数y =f (x )与y =g (x )的图像的交点或交点个数,或求方程()()y f x g x =-的图像与x 轴交点的横坐标.3.判断一个函数是否有零点的方法: 如果函数()y f x =在区间[a,b]上图像是连续不断的曲线,并且有()()0f a f b ⋅<,那么,函数()y f x =在区间(a,b )上至少有一个零点,即至少存在一个数(,)c a b ∈使得()0f c =,这个c 也就是方程()0f x =的一个根.对于我们学习的简单函数,可以借助()y f x =图像判断解的个数,或者把()f x 写成()()g x h x -,然后借助()y g x =、()y h x =的图像的交点去判断函数()f x 的零点情况.4. 二次函数、一元二次方程、二次函数图像之间的关系: 二次函数2y ax bx c =++的零点,就是二次方程20ax bx c ++=的根,也是二次函数2y ax bx c =++的图像与x 轴交点的横坐标. 5. 二分法:对于区间[a,b]上的连续不断,且()()0f a f b ⋅<的函数()y f x =,通过不断地把函数的零点所在的区间一分为二,使区间的两个端点逐步逼近零点,进而得到零点近似值的方法叫做二分法. 三、经典例题导讲 [例1]已知函数2()3f x x ax a =++-若[2,2]x ∈-时,()f x ≥0恒成立,求a 的取值范围.综上,得-7≤a ≤2 [例2]已知210mx x ++=有且只有一根在区间(0,1)内,求m 的取值范围.综上所得,m <-2 四、典型习题导练 1. 方程023=-+x x的实根的个数是()A. 0B. 1C. 2D. 3.2.已知抛物线2()27y f x x mx m ==++-与x 轴的两个交点在(1,0)两旁,则关于x 的方程221(1)504x m x m ++++=的根的情况是( )A.有两个正数根 B.有两个负数根 C.有一个正数根和一个负数根 D.无实数根 3.若关于x 的方程2210axx --=在(0,1)内恰有一解,则a 的取值范围为()A. a <-1B. a >1C. -1<a <1D.0<a <14.已知函数d cx bx ax x f +++=23)(的图像如图所示,则b 的取值范围是()A.(-∞,0)B.(0,1)C.(1,2)D.(2,+∞) 5.已知函数=y )(x f 对一切实数都有)2()2(x f x f -=+成立,且方程)(x f =0恰有6个不同的实根,则这6个根的和是 . 6. 已知在二次函数的解析式2()f x ax bx c =++中,(1)f =-3,(0)f =-8,且它的两个零点间的距离等于2,求这个二次函数的解析式.§2.5 函数的综合运用三、经典例题导讲 [例1] 不等式 ).23(log )423(log 2)2(2)2(22+->--++x x x x x x[例5] 定义在R 上的函数()f x 满足:对任意实数,m n ,总有()()()f m n f m f n +=⋅,且当0x >时,()01f x <<.(1)试求()0f 的值;(2)判断()f x 的单调性并证明你的结论;解:(1)在()()()f m n f m f n +=⋅中,令1,0m n ==.得:()()()110f f f =⋅.因为()10f ≠,所以,()01f =.(2)要判断()f x 的单调性,可任取12,x x R ∈,且设12x x <.在已知条件()()()f m n f m f n +=⋅中,若取21,m n x m x +==,则已知条件可化为:()()()2121f x f x f x x =⋅-.由于210x x ->,所以()2110f x x >->.为比较()()21f x f x 、的大小,只需考虑()1f x 的正负即可.在()()()f m n f m f n +=⋅中,令m x =,n x =-,则得()()1f x f x ⋅-=. ∵ 0x>时,()01f x <<,∴ 当0x <时,()()110f x f x =>>-.又()01f =,所以,综上,可知,对于任意1x R ∈,均有()10f x >.∴()()()()2112110f x f x f x f x x -=--<⎡⎤⎣⎦.∴ 函数()f x 在R 上单调递减.[例6]设a 为实数,函数1||)(2+-+=a x x x f ,R x ∈(1)讨论)(x f 的奇偶性;(2)求)(x f 的最小值.解:(1)当0=a 时,函数)(1||)()(2x f x x x f =+-+-=-此时,)(x f 为偶函数当0≠a时,1)(2+=a a f ,1||2)(2++=-a a a f ,)()(a f a f -≠,)()(a f a f --≠此时)(x f 既不是奇函数,也不是偶函数(2)(i )当a x ≤时,43)21(1)(22++-=++-=a x a x x x f当21≤a,则函数)(x f 在],(a -∞上单调递减,从而函数)(x f 在],(a -∞上的最小值为1)(2+=a a f . 若21>a ,则函数)(x f 在],(a -∞上的最小值为a f +=43)21(,且)()21(a f f ≤.(ii )当a x ≥时,函数43)21(1)(22+-+=+-+=a x a x x x f若21-≤a ,则函数)(x f 在],(a -∞上的最小值为a f -=-43)21(,且)()21(a f f ≤-若21->a ,则函数)(x f 在),[+∞a 上单调递增,从而函数)(x f 在),[+∞a 上的最小值为1)(2+=a a f .综上,当21-≤a 时,函数)(x f 的最小值为a -43当2121≤<-a 时,函数)(x f 的最小值为12+a当21>a 时,函数)(x f 的最小值为a +43.四、典型习题导练 1.对函数b ax x x f ++=23)(作代换x =g(t),则总不改变f (x )值域的代换是 ( )A.t t g 21log )(=B.t t g )21()(=C.g(t)=(t -1)2D.g(t)=cost2.用铁管做一个形状为直角三角形的铁框架,要使直角三角形面积为1平方米,有下列四种长度的铁管,最合理(够用,浪费又最少)的是( )A.4.1米B.4.8米C.5米D.5.2米 3.函数|1|||ln --=x e y x 的图像大致是( )4.设x 1、x 2为方程4x 2-4mx +m +2=0的两个实根,当m =_________时,x 12+x 22有最小值_________.。