2021届高考数学核按钮【新高考广东版】3.7 函数的图象

2021届高考数学核按钮【新高考广东版】3.7 函数的图象
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

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

???

??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

2

附加题 (山东省德州市2020届高三上期中)

已知函数f (x )=????

?|x -1|,x ∈(0,2],min{|x -1|,|x -3|},x ∈(2,4],

min{|x -3|,|x -5|},x ∈(4,+∞),

其中min{a ,b }表示a ,b 中较小的数.

(1)若f (x )=a 有且只有一个实根,则实数a 的取值范围是________;

(2)若关于x 的方程f (x -T )=f (x )(T >0)有且只有三个不同的实根,则实数T 的取值范围是

________.

解:(1)函数式化简后为

f (x )=????

?|x -1|,x ∈(0,2],

|x -3|,x ∈(2,4],|x -5|,x ∈(4,+∞),

作出函数图象,如图,f (x )在(0,1],[2,3],[4,5]上都是单调递减的,在[1,2],[3,4],[5,+∞)上都是单调递增的,f (2)=f (4)=f (6)=1,因此当a >1时,函数f (x )的图象与直线y =a 有且只有

一个交点,所以f (x )=a 有且只有一个实根.

(2)如图,把f (x )的图象向右平移,只有当a 段与d 段有一个交点,b 与e ,c 与f 各有一个交点,才能满足题意,这样有2<T <4.

故填(1,+∞);(2,4).

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