2021届高考数学核按钮【新高考广东版】3.7 函数的图象
3.7 函数的图象
1.作函数的图象的两种基本方法 (1)利用描点法作图,其一般步骤为: ①确定函数定义域;
②化简函数解析式;
③讨论函数的性质(奇偶性、单调性、周期性、最值等);
④描点并作出函数图象. (2)图象变换法. 2.图象变换的四种形式
(1)平移变换
①水平平移:y =f (x )的图象向左平移a (a >0)个单位长度,得到________的图象;y =f (x -a )(a >0)的图象可由y =f (x )的图象向________平移a 个单位长度而得到;
②竖直平移:y =f (x )的图象向上平移b (b >0)
个单位长度,得到________的图象;y =f (x )-b (b >0)的图象可由y =f (x )的图象向________平移b 个单位长度而得到.
总之,对于平移变换,记忆口诀为“左加右减,
上加下减”. (2)对称变换
①y =f (-x ),y =-f (x ),y =-f (-x )三个函数的图象与y =f (x )的图象分别关于 、 、 对称;
②若对定义域内的一切x 均有f (m +x )=f (m -x ),则y =f (x )的图象关于直线 对称.
(3)伸缩变换
①要得到y =Af (x )(A >0)的图象,可将y =f (x )
的图象上每点的纵坐标伸(A >1时)或缩(A <1时)到原来的______________;
②要得到y =f (ax )(a >0)的图象,可将y =f (x )的图象上每点的横坐标伸(a <1时)或缩(a >1时)到原来的_______________.
(4)翻折变换
①y =|f (x )|的图象作法:作出y =f (x )的图象,将
图象位于x 轴下方的部分以x 轴为对称轴翻折到x 轴上方,上方的部分不变; ②y =f (|x |)的图象作法:作出y =f (x )在y 轴右边的图象,以y 轴为对称轴将其翻折到左边得y =f (|x |)
在y 轴左边的图象,右边的部分不变.
自查自纠
2.(1)①y =f (x +a ) 右 ②y =f (x )+b 下 (2)①y 轴 x 轴 原点 ②x =m
(3)①A 倍 ②1
a
倍
1.若log a 2<0(a >0,且a ≠1),则函数f (x )=log a (x +1)的图象大致是 ( )
A B
C D 解:因为log a 2<0,所以0 2.函数y =1-1 x -1 的图象是 ( ) A B C D 解:将y =-1 x 的图象向右平移1个单位长度,再向上平移1个单位长度,即可得到函数y =1-1 x -1 的图象,选项B 符合题意.故选B. 3.(2019·全国卷Ⅰ)函数f (x )=sin x +x cos x +x 2在[-π,π]的图象大致为( ) A B C D 解:函数是奇函数,排除A ,又f (π)>0,排除B ,C.故选D. 4.已知函数f (x )的部分图象如图所示,若不等式-2 为________. 解:由图象可知x +t 的范围是(0,3),即不等式的解集为(-t ,3-t ),依题意可得t =1.故填1. 5.(2019·山东省烟台市高三(上)期末)已知函数 f (x )=???|lo g 2x -1|,0<x ≤4, 3-x ,x >4, 设a ,b ,c 是三个不相等的实数,且满足f (a )=f (b )=f (c ),则abc 的取值范围为________. 解:作出f (x )的图象如图, 当x >4时,由f (x )=3-x =0,得x =3,得x =9, 若a ,b ,c 互不相等,不妨设a 因为f (a )=f (b )=f (c ), 所以由图象可知1 即log 2(ab )=2,则ab =4,所以abc =4c , 因为4 所以abc 的取值范围是(16,36).故填(16,36). 类型一 作图 例1 作出下列函数的图象: (1)y =????12|x |; (2)y =|log 2(x +1)|; (3)y =2x -1 x -1; (4)y =x 2-2|x |-1. 解:(1)先作出y =????12x 的图象,保留y =????12x 图 象中x ≥0的部分,再作出y =????12x 的图象中x >0部 分关于y 轴的对称部分,即得y =????12|x |的图象,如图①实线部分. ① ② (2)将函数y =log 2x 的图象向左平移一个单位,再将x 轴下方的部分沿x 轴翻折上去,即可得到函数y =|log 2(x +1)|的图象,如图②. (3)因为y =2+1x -1,故函数图象可由y =1 x 图 象向右平移1个单位,再向上平移2个单位即得, 如图③. ③ ④ (4)y =? ??x 2-2x -1,x ≥0, x 2+2x -1,x <0.其图象如图④. 点拨 画函数图象的一般方法:①直接法,当 函数解析式(或变形后的解析式)是熟悉的基本函数 时,就可根据这些函数的特征描出图象的关键点直接作出;②图象变换法,若函数图象可由基本函数 的图象经过平移、翻折、对称得到,可利用图象变 换作出,应注意平移变换与伸缩变换的顺序对变换 单位及解析式的影响. 变式1 作出下列函数的图象: (1)y =|x 2-4x +3|; (2)y =2x +1x +1 ; (3)y =10|lg x |. 解:(1)先画出函数y =x 2-4x +3的图象,再将其x 轴下方的图象翻折到x 轴上方,如图①. (2)y =2x +1x +1=2-1x +1 ,可由y =-1x 的图象向 左平移1个单位,再向上平移2个单位得到,如图 ②. (3)y =10|lg x |=???? ?x ,x ≥1,1x ,0<x <1 如图③所示. ① ② ③ 类型二 识图 例2 (1)设函数f (x )=2x ,则如图所示的函数图象对应的函数是 ( ) A.y =f (|x |) B.y =-|f (x )| C.y =-f (-|x |) D.y =f (-|x |) 解:图中是函数y =-2-|x |的图象,即函数y = -f (-|x |)的图象.故选C. (2)(2018·浙江)函数y =2|x |sin2x 的图象可能是( ) A B C D 解:函数y =2|x |sin2x 是奇函数,故排除A ,B 选项.不论x 取何值,2|x |始终大于0.当x ∈? ?? ?? 0,π2时, sin2x >0,故y =2|x |sin2x >0,图象在x 轴的上方;当 x ∈? ????π2,π时,sin2x <0,故y =2|x |sin2x <0,图象在x 轴的下方,选项D 符合.故选D. (3)(2018·蚌埠二模)函数y =x 3 3x 4 -1 的图象大 致是( ) A B C D 解:由题意,函数在(-∞,-1),(0,1)上的函数值为负,在(-1,0),(1,+∞)上的函数值为正,仅选项A 符合.故选A. 点拨 抓住函数的性质,定性分析:①从函数 的定义域,判断图象的左右位置,从函数的值域判断图象的上下位置;②从函数的单调性判断图象的 变化趋势;③从周期性判断图象的循环往复;④从函数的奇偶性判断图象的对称性.抓住图象的特征,定量计算:从函数的特征点入手,利用特征点、特殊值的计算分析等解决问题. 变式2 (1)已知图①中的图象对应的函数为y =f (x ),则图②中的图象对应的函数可能为( ) A.y =f (|x |) B.y =|f (x )| C.y =f (-|x |) D.y =-f (|x |) 解:y =f (-|x |)=?????f (-x ),x ≥0, f (x ),x <0. 故选C. (2)(2019·黑龙江大庆实验中学高考模拟)已知 函数f (x )的图象如图所示,则函数f (x )的解析式可能是 ( ) A.f (x )=(4x +4- x )|x | B.f (x )=(4x -4- x )log 2|x | C.f (x )=(4x +4- x )log 2|x | D.f (x )=(4x +4- x )log 12|x | 解:由图可知,函数f (x )是偶函数,且f (1)=0, f (x )=(4x +4-x )|x |是偶函数,但是f (1)≠0,不满 足题意; f (x )=(4x -4-x )log 2|x |是奇函数,不满足题意; f (x )=(4x +4-x )lo g 2|x |是偶函数,f (1)=0满足题 意; f (x )=(4x +4-x )lo g 12 |x |是偶函数,f (1)=0,但 x ∈(0,1)时,f (x )>0,不满足题意.故选C. (3)(2019·江西名校联考)函数f (x )=x 2+ln(e -x )·ln(e +x )的大致图象为 ( ) A B C D 解:因为函数f (x )的定义域为(-e ,e),且f (-x )=x 2+ln(e +x )·ln(e -x )=f (x ),所以函数f (x )为偶函数,排除C ;因为x →e 时,f (x )→-∞,所以排除B ,D.故选A. 类型三 用图 例3 (1)已知f (x )=???|ln x |,x >0, 2|x |,x ≤0, 则函数y = 2f 2(x )-3f (x )+1的零点个数是________. 解:由2f 2(x )-3f (x )+1=0得f (x )=12或f (x )=1, 作出函数y =f (x )的图象. 由图象知y =12与y =f (x )的图象有2个交点,y =1与y =f (x )的图象有3个交点. 因此函数y =2f 2(x )-3f (x )+1的零点有5个.故 填5. (2)(2018·衡水中学6月训练)已知实数a ,b ,c ,2a =-log 2a ,????12b =-log 12b ,????12c =c -23,则( ) A.b >c >a B.c >b >a C.b >a >c D.c >a >b 解:由题意可知,a 是函数y =2x 与y =log 12 x 的交点的横坐标,b 是函数y =???? 12x 与y =log 2x 的交点的横坐标.c 是y =????12x 与y =x -23 的交点的横坐 标,在同一个平面直角坐标系中,作出函数y =2x , y =log 12 x ,y =????12x ,y =log 2x ,y =x -23的图象,结 合图象,得b >a >c.故选C. (3)(2019·衡阳市高三第一次联考)若函数f (x )的图象上存在两个不同点A ,B 关于原点对称,则称A ,B 两点为一对“优美点”,记作(A ,B ),规定(A , B )和(B ,A )是同一对“优美点”.已知f (x )=?? ?|cos x |,x ≥0, -lg (-x ),x <0, 则函数f (x ) 的图象上共存在 “优美点” ( ) A.14对 B.3对 C.5对 D.7对 解:与y =-lg(-x )的图象关于原点对称的函数是y =lg x ,函数f (x )的图象上的优美点的对数,即方程|cos x |=lg x (x >0)的解的个数,也是函数y =|cos x |与y =lg x 的图象的交点个数,在同一直角坐标 系中分别作函数y =|cos x |与y =lg x 的图象,如图. f (3π)=1,f (-10)=-1,而9<3π<10,故由 图可知,共有7个交点,函数f (x )的图象上存在“优 美点”共有7对.故选D. 点拨 函数图象应用广泛,是研究函数性质不 可或缺的工具.数形结合应以快、准为前提,充分利用“数”的严谨和“形”的直观,互为补充,互相渗透. 变式3 (1)(2018·深圳质检)设函数y =2x -1 x -2 , 关于该函数图象的命题如下: ①一定存在两点,这两点的连线平行于x 轴; ②任意两点的连线都不平行于y 轴; ③关于直线y =x 对称; ④关于原点中心对称. 其中正确的是________.(填写所有正确命题的编号) 解:y =2x -1x -2=2(x -2)+3x -2=2+3 x -2,图象 如图所示,x =2及y =2是其渐近线,则①不正确, ②正确.y =2+3x -2 由y =3 x 向右、向上平移2个单 位得到,由y =3 x 关于y =x 对称知③正确,④不正 确.故仅②③正确.故填②③. (2)(2018·安徽江淮十校4月联考K)若直角坐标 系内A ,B 两点满足:①点A ,B 都在函数f (x )的图 象上;②点A ,B 关于原点对称,则称点对(A ,B ) 是函数f (x )的一个“和谐点对”,(A ,B )与(B ,A ) 可看作一个“和谐点对”.已知函数f (x )= ?????x 2 +2x ,x <0, 2e x ,x ≥0, 则f (x )的“和谐点对”有 ( ) A.1个 B.2个 C.3个 D.4个 解:作出函数y =x 2+2x (x <0)关于原点对称的图象,观察它与函数y =2 e x (x ≥0)的图象的交点个数 即可,由图象可得交点个数为2,即f (x )的“和谐点对”有2个.故选B . (3)已知函数f (x )(x ∈R )满足f (2-x )=4-f (x +4),若函数y =2x +2x -3与y =f (x )图象的交点为(x 1,y 1),(x 2,y 2),…,(x m ,y m ),则∑i =1m (x i +y i )= ( ) A.3m B.5m C.6m D.10m 解:因为f (2-x )=4-f (x +4), 即f (2-x )+f (x +4)=4, 令t =2-x ,x =2-t ,则有f (t )+f (6-t )=4(利用“若函数f (x )满足f (x )+f (2a -x )=2b ,则函数f (x )的图象关于点(a ,b )成中心对称图形”),所以f (x )的图象关于点(3,2)对称. 因为y = 2x +2x -3=2(x -3)+8x -3=2+8 x -3 也关于点(3,2)对称, 所以x 1+x 2+x 3+…+x m =m 2×6=3m , y 1+y 2+y 3+…+y m =m 2 ×4=2m , 则∑i =1 m (x i +y i )=x 1+x 2+x 3+…+x m +y 1+y 2+y 3 +…+y m =5m.故选B. 1.涉及函数图象问题的主要考查形式 (1)知图选(求)式. (2)知式选(作)图. (3)图象变换. (4)图式结合等. 对基本初等函数,要“胸有成图”, 会“依图 判性”,进而达到对图“能识会用”. 2.识图与用图 (1)识图:对于给定的图象,要能从图象的左、右、上、下分布的范围、变化趋势、对称性等方面,研究函数的定义域、值域、单调性、奇偶性、周期性、最大值、最小值等. (2)用图:函数图象形象地显示了函数的性质,为研究数量关系问题提供了“形”的直观性,它是探求解题途径,使问题成功获解的重要依托.函数图象主要应用于以下方面:①求函数的解析式;②求函数的定义域;③求函数的值域;④求函数的最值;⑤判断函数的奇偶性;⑥求函数的单调区间;⑦解不等式;⑧证明不等式;⑨探求关于方程根的分布问题;⑩比较大小;?求函数周期;?求参数范围等. 3.图象对称性的证明 (1)证明函数的对称性,即证明其图象上的任意一点关于对称中心(或对称轴)的对称点仍在图象上. (2)证明曲线C1与C2的对称性,即证明C1上任一点关于对称中心(或对称轴)的对称点在C2上,反之亦然. 1.(2019·河北衡水二中月考)若函数f(x)=a x-b的图象如图所示,则() A.a>1,b>1 B.a>1,0 C.01 D.0 解:由图象从左向右下降,知0 2.(2019·全国卷Ⅲ)函数y= 2x3 2x+2-x在[-6,6] 的图象大致为() A B C D 解:设y=f(x)= 2x3 2x+2-x ,则f(-x)= 2(-x)3 2-x+2x =-2x3 2x+2-x =-f(x),所以f(x)是奇函数,图象关于原点对称,排除选项C. 又f(4)=2×43 24+2-4 >0,排除选项D; f(6)= 2×63 26+2-6 ≈7,排除选项A. 故选B. 3.(2019·陕西咸阳一中期中)函数f(x)=2|x|-x2的图象大致为() A B C D 解:由题意知,当x>0时,f′(x)=2x ln2-2x,当x→0时,2x→1,2x→0,f′(x)>0,说明函数f(x)的图象在y轴右侧开始时是递增的,故排除选项A,B,D.故选C. 4.(2018·甘肃省庆阳市月考)已知函数f(x)=x a,g(x)=a x,h(x)=log a x(其中a>0,a≠1),在同一坐标系中画出其中两个函数在第一象限内的图象,其中正确的是() A B C D 解:对于A ,其中指数函数的底数大于1,而 幂函数的指数小于0,故A 不对;对于B ,其中幂 函数的指数大于1,对数函数的底数也大于1,故B 对;对于C ,其中指数函数的底数大于1,而对数 函数的底数小于1,故C 不对;对于D ,其中幂函数的指数大于1,而指数函数的底数小于1,故D 不对.综上,B 正确.故选B. 5.(2019·山东青岛二中期末)已知f (x )=? ??-2x ,-1≤x ≤0, x ,0<x ≤1,则下列函数的图象错误的是 ( ) y =f (x -1)的图象 y =f (-x )的图象 A B y =|f (x )|的图象 y =f (|x |)的图象 C D 解:在坐标平面内画出函数y =f (x )的图象,将 函数y =f (x )的图象向右平移1个单位长度,得到函 数y =f (x -1)的图象,因此A 正确;作函数y =f (x ) 的图象关于y 轴的对称图形,得到y =f (-x )的图象,因此B 正确;y =f (x )在[-1,1]上的值域是[0,2],因此y =|f (x )|的图象与y =f (x )的图象重合,因此C 正确;y =f (|x |)的定义域是[-1,1],且是偶函数, 当0≤x ≤1时,y =f (|x |)=x ,这部分的图象不是一 条线段,因此选项D 不正确.故选D. 6.(2019·湖北武汉模拟)已知f (x )=2x -1,g (x ) =1-x 2.规定:当|f (x )|≥g (x )时,h (x )=|f (x )|;当|f (x )| A.有最小值-1,最大值1 B.有最大值1,无最小值 C.有最小值-1,无最大值 D.有最大值-1,无最小值 解:如图,画出y =|f (x )|=|2x -1|与y =g (x )=1 -x 2的大致图象,两图象相交于A ,B 两点.在A ,B 两侧,|f (x )|≥g (x ),故h (x )=|f (x )|;在A ,B 之间, |f (x )| 图象为图中的实线部分,因此h (x )有最小值-1,无 最大值.故选C. 7.(安徽省六校2020届高三上第一次素质测试)某罐头加工厂库存杧果m kg ,今年又购进n kg 新杧 果后,欲将杧果总量的三分之一用于加工为杧果罐头.被加工为罐头的新杧果最多为f 1kg ,最少为f 2kg ,则下列图象中最能准确描述f 1,f 2分别与n 的关系的是 ( ) A B C D 解:要使得被加工为罐头的新芒果最少,则尽 量使用库存杧果,当m +n 3 ≤m ,即n ≤2m 时,f 2=0, 当m +n 3>m ,即n >2m 时,f 2=n +m 3-m = n -2m 3 ,对照图象舍去B ,D ; 要使得被加工为罐头的新杧果最多,则尽量使 用新杧果, 即当m +n 3≤n ,即n ≥m 2时,f 1=m +n 3,当 m +n 3>n ,即n <m 2时,f 1=n ,因为m 2<2m ,由A ,C 选项知,C 正确. 故选C. 8.【多选题】(山东潍坊2020届高三期中)已知 函数f (x )=???-x 2-2x ,x <0, f (x -2),x ≥0, 以下结论正确的是 ( ) A.f (-3)+f (2 019)=-3 B.f (x )在区间[4,5]上是增函数 C.若方程f (x )=kx +1恰有3个实根,则k ∈????-12 ,-14 D.若函数y =f (x )-b 在(-∞,4)上有6个零点x i (i =1,2,3,4,5,6),则∑i =1 6 x i f (x i )的取值范围是 (0,6) 解:函数f (x )的图象如图所示, 对于A ,f (-3)=-9+6=-3,f (2 019)=f (1) =f (-1)=1,所以f (-3)+f (2 019)=-2,故A 错误; 对于B ,由图象可知f (x )在区间[]4,5上是增函数,故B 正确; 对于C ,由图象可知k ∈????-12,-1 4时,直线y =kx +1与函数图象恰有3个交点,故C 正确; 对于D ,由图象可得,当函数y =f (x )-b 在 (-∞,4)上有6个零点x i (i =1,2,3,4,5,6),则0 9.(2019·吉林省实验中学模拟)函数f (x )= x +1 x 的图象与直线y =kx +1交于不同的两点(x 1,y 1),(x 2,y 2),则y 1+y 2=________. 解:因为f (x )=x +1x =1 x +1,所以f (x )的图象关 于点(0,1)对称,而直线y =kx +1过(0,1)点,故两图象的交点(x 1,y 1),(x 2,y 2)关于点(0,1)对称,所以y 1+y 2 2 =1,即y 1+y 2=2.故填2. 10.(2019·福建双十中学模拟)设函数y =f (x +1)是定义在(-∞,0)∪(0,+∞)上的偶函数,在区间(-∞,0)上是减函数,且图象过点(1,0),则不等式(x -1)f (x )≤0的解集为________. 解:画出f (x )的大致图象如图所示. 不等式(x -1)f (x )≤0可化为??? ??x >1, f (x )≤0 或 ??? ??x <1, f (x )≥0. 由图可知符合条件的解集为{x |x ≤0或1 故填{x |x ≤0或1 11.(湖北鄂南高中2020届高三上10月月考) 已知f (x )=?????-sin π2x ,-2≤x ≤0, |ln x |,x >0, 若关于x 的方程f (x )=k 有四个实根x 1,x 2,x 3,x 4. (1)作出y =f (x )的图象; (2)写出实数k 的取值范围; (3)求x 1+x 2+x 3+x 4的取值范围. 解:(1)f (x )的函数图象如图所示. (2)由图及题意知0<k <1.故实数k 的取值范围是(0,1). (3)设x 1<x 2<x 3<x 4,则x 1+x 2=-2,且1 e <x 3 <1<x 4<e , 因为-ln x 3=ln x 4,所以ln(x 3x 4)=0,所以x 3x 4 =1, 所以x 1+x 2+x 3+x 4=-2+x 3+x 4=x 3+1 x 3 -2, 设g (x )=x +1x -2,x ∈????1e ,1,则g ′(x )=1-1x 2<0, 所以g (x )在???? 1e ,1上单调递减,所以0<g (x )<e +1 e -2, 所以x 1+x 2+x 3+x 4的取值范围是 ??? ?0,e +1e -2. 12.已知函数f (x )的图象与函数h (x )=x +1 x +2 的图象关于点A (0,1)对称. (1) 求f (x )的解析式; (2)若g (x )=f (x )+a x ,且g (x )在区间(0,2]上为 减函数,求实数a 的取值范围. 解:(1)设f (x )图象上任一点P (x ,y ),则点P 关于(0,1)点的对称点P ′(-x ,2-y )在h (x )的图象上, 即2-y =-x -1x +2,所以y =f (x )=x +1 x (x ≠0). (2)g (x )=f (x )+a x =x +a +1x ,g ′(x )=1-a +1x 2. 因为g (x )在(0,2]上为减函数,所以1-a +1 x 2≤ 0在(0,2]上恒成立,即a +1≥x 2在(0,2]上恒成立,所以a +1≥4,即a ≥3,故a 的取值范围是[3,+∞). 13.已知函数f (x )=???1-|x +1|,x ∈[-2,0], 2f (x -2),x ∈(0,+∞). (1)求函数f (x )在[-2,4]上的解析式; (2)若方程f (x )=x +a 在区间[-2,4]内有3个不等实根,求实数a 的取值范围. 解:(1)当-2≤x ≤4时, 函数f (x )=???? ?1-|x +1|,x ∈[-2,0],2-2|x -1|,x ∈(0,2),4-4|x -3|,x ∈[2,4]. (2)作出函数f (x )在区间[-2,4]上的图象如图.设y =x +a ,方程f (x )=x +a 在区间[-2,4]内有3个不等实根,即函数y =f (x )的图象与直线y =x +a 在区间[-2,4]上有3个交点.由图象易知,实数a 的取值范围是-2