专题二 函数概念与基本初等函数 第五讲函数与方程 (1)
第二章 函数的概念与基本初等函数Ⅰ 共129页

第二章⎪⎪⎪函数的概念与基本初等函数Ⅰ 第一节 函数及其表示突破点(一) 函数的定义域1.函数与映射的概念(1)函数的定义域、值域:在函数y =f (x ),x ∈A 中,x 叫做自变量,x 的取值范围A 叫做函数的定义域;与x 的值相对应的y 值叫做函数值,函数值的集合{f (x )|x ∈A }叫做函数的值域.显然,值域是集合B 的子集.(2)函数的三要素:定义域、值域和对应关系.(3)相等函数:如果两个函数的定义域和对应关系完全一致,则这两个函数相等,这是判断两函数相等的依据.(1)分式函数中分母不等于零.本节主要包括3个知识点:1.函数的定义域;2.函数的表示方法;分段函数.(2)偶次根式函数的被开方式大于或等于0. (3)一次函数、二次函数的定义域均为R. (4)y =x 0的定义域是{x |x ≠0}.(5)y =a x (a >0且a ≠1),y =sin x ,y =cos x 的定义域均为R. (6)y =log a x (a >0且a ≠1)的定义域为(0,+∞). (7)y =tan x 的定义域为⎩⎨⎧ x ⎪⎪⎭⎬⎫x ≠k π+π2,k ∈Z .[例1] y =x -12x-log 2(4-x 2)的定义域是( ) A .(-2,0)∪(1,2) B .(-2,0]∪(1,2) C .(-2,0)∪[1,2)D .[-2,0]∪[1,2][解析] 要使函数有意义,必须⎩⎪⎨⎪⎧x -12x ≥0,x ≠0,4-x 2>0,∴x ∈(-2,0)∪[1,2).即函数的定义域是(-2,0)∪[1,2). [答案] C [易错提醒](1)不要对解析式进行化简变形,以免定义域发生变化.(2)当一个函数由有限个基本初等函数的和、差、积、商的形式构成时,定义域一般是各个基本初等函数定义域的交集.(3)定义域是一个集合,要用集合或区间表示,若用区间表示,不能用“或”连接,而应该用并集符号“∪”连接.求抽象函数的定义域对于抽象函数定义域的求解(1)若已知函数f (x )的定义域为[a ,b ],则复合函数f (g (x ))的定义域由不等式a ≤g (x )≤b 求出;(2)若已知函数f (g (x ))的定义域为[a ,b ],则f (x )的定义域为g (x )在x ∈[a ,b ]上的值域. [例2] 若函数y =f (x )的定义域是[0,2],则函数g (x )=f (2x )x -1的定义域为________.[解析] 由题意得,⎩⎪⎨⎪⎧x -1≠0,0≤2x ≤2,解得0≤x <1,即g (x )的定义域是[0,1).[答案] [0,1)[易错提醒]函数f [g (x )]的定义域指的是x 的取值范围,而不是g (x )的取值范围.已知函数定义域求参数[例3] (2017·杭州模拟)若函数f (x )=mx 2+mx +1的定义域为一切实数,则实数m 的取值范围是( )A .[0,4)B .(0,4)C .[4,+∞)D .[0,4][解析] 由题意可得mx 2+mx +1≥0恒成立. 当m =0时,1≥0恒成立;当m ≠0时,则⎩⎪⎨⎪⎧m >0,Δ=m 2-4m ≤0,解得0<m ≤4. 综上可得:0≤m ≤4. [答案] D[方法技巧]已知函数定义域求参数的思想方法已知函数的定义域,逆向求解函数中参数的取值,需运用分类讨论以及转化与化归的思想方法.转化与化归的思想方法是通过某种转化过程,将一个难以解决的问题转化为一个已经解决或者比较容易解决的问题,从而获解.基础联通 抓主干知识的“源”与“流” 1.[考点一]函数y =x ln(2-x )的定义域为( ) A .(0,2) B .[0,2) C .(0,1]D .[0,2]解析:选B 由题意知,x ≥0且2-x >0,解得0≤x <2,故其定义域是[0,2). 2.[考点一](2017·青岛模拟)函数y =1-x 22x 2-3x -2的定义域为( )A .(-∞,1]B .[-1,1]C .[1,2)∪(2,+∞)D.⎣⎡⎭⎫-1,-12∪⎝⎛⎦⎤-12,1解析:选D 由题意得⎩⎪⎨⎪⎧1-x 2≥0,2x 2-3x -2≠0,解得⎩⎪⎨⎪⎧-1≤x ≤1,x ≠2且x ≠-12,即-1≤x ≤1且x ≠-12, 所以函数的定义域为⎣⎡⎭⎫-1,-12∪⎝⎛⎦⎤-12,1.故选D. 3.[考点一]函数f (x )=1-|x -1|a x -1(a >0且a ≠1)的定义域为________.解析:由题意得⎩⎪⎨⎪⎧ 1-|x -1|≥0,a x -1≠0,解得⎩⎪⎨⎪⎧0≤x ≤2,x ≠0,即0<x ≤2,故所求函数的定义域为(0,2].答案:(0,2]4.[考点二]已知函数y =f (x 2-1)的定义域为[-3, 3 ],则函数y =f (x )的定义域为________.解析:∵y =f (x 2-1)的定义域为[-3, 3 ],∴x ∈[-3, 3 ],x 2-1∈[-1,2],∴y =f (x )的定义域为[-1,2].答案:[-1,2]5.[考点三]若函数f (x )=ax 2+abx +b 的定义域为{x |1≤x ≤2},则a +b 的值为________. 解析:函数f (x )的定义域是不等式ax 2+abx +b ≥0的解集.不等式ax 2+abx +b ≥0的解集为{x |1≤x ≤2},所以⎩⎪⎨⎪⎧a <0,1+2=-b ,1×2=b a ,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =-32,b =-3,所以a +b =-32-3=-92.答案:-92突破点(二) 函数的表示方法1.函数的表示方法函数的表示方法有三种,分别为解析法、列表法和图象法.同一个函数可以用不同的方法表示.2.应用三种方法表示函数的注意事项(1)解析法:一般情况下,必须注明函数的定义域;(2)列表法:选取的自变量要有代表性,应能反映定义域的特征;(3)图象法:注意定义域对图象的影响.与x 轴垂直的直线与其最多有一个公共点.3.函数的三种表示方法的优缺点[典例] (1)如图,修建一条公路需要一段环湖弯曲路段与两条直道平滑连接(相切).已知环湖弯曲路段为某三次函数图象的一部分,则该函数的解析式为( )A .y =12x 3-12x 2-xB .y =12x 3+12x 2-3xC .y =14x 3-xD .y =14x 3+12x 2-2x(2)定义在R 上的函数f (x )满足f (x +1)=2f (x ).若当0≤x ≤1时,f (x )=x (1-x ),则当-1≤x ≤0时,f (x )=________.(3)(2017·合肥模拟)已知f (x )的定义域为{x |x ≠0},满足3f (x )+5f ⎝⎛⎭⎫1x =3x +1,则函数f (x )的解析式为________.[解析] (1)设该函数解析式为f (x )=ax 3+bx 2+cx +d ,则f ′(x )=3ax 2+2bx +c , 由题意知⎩⎪⎨⎪⎧f (0)=d =0,f (2)=8a +4b +2c +d =0,f ′(0)=c =-1,f ′(2)=12a +4b +c =3,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =12,b =-12,c =-1,d =0,∴f (x )=12x 3-12x 2-x .(2)∵-1≤x ≤0,∴0≤x +1≤1,∴f (x )=12f (x +1)=12(x +1)[1-(x +1)]=-12x (x +1).故当-1≤x ≤0时,f (x )=-12x (x +1).(3)用1x 代替3f (x )+5f ⎝⎛⎭⎫1x =3x +1中的x ,得3f ⎝⎛⎭⎫1x +5f (x )=3x +1, ∴⎩⎨⎧3f (x )+5f ⎝⎛⎭⎫1x =3x +1, ①3f ⎝⎛⎭⎫1x +5f (x )=3x +1, ②①×3-②×5得f (x )=1516x -916x +18(x ≠0).[答案] (1)A (2)-12x (x +1) (3)f (x )=1516x -916x +18(x ≠0)[易错提醒]在求解析式时,一定要注意自变量的范围,也就是定义域.如已知f (x )=x +1,求函数f (x )的解析式,通过换元的方法可得f (x )=x 2+1,函数f (x )的定义域是[0,+∞),而不是(-∞,+∞).能力练通 抓应用体验的“得”与“失” 1.已知函数f (x )的定义域为(0,+∞),且f (x )=2f ⎝⎛⎭⎫1x x -1,则f (x )=________. 解析:在f (x )=2f ⎝⎛⎭⎫1x x -1中,用1x 代替x ,得f ⎝⎛⎭⎫1x =2f (x )1x -1,将f ⎝⎛⎭⎫1x =2f (x )1x-1代入f (x )=2f ⎝⎛⎭⎫1x x -1中,求得f (x )=23x +13(x >0). 答案:23x +13(x >0) 2.函数f (x )满足2f (x )+f (-x )=2x ,则f (x )=________.解析:由题意知⎩⎪⎨⎪⎧2f (x )+f (-x )=2x ,2f (-x )+f (x )=-2x ,解得f (x )=2x . 答案:2x3.已知f (x +1)=x +2x ,求f (x )的解析式. 解:设t =x +1,则x =(t -1)2,t ≥1,代入原式有 f (t )=(t -1)2+2(t -1)=t 2-2t +1+2t -2=t 2-1. 故f (x )=x 2-1,x ≥1.4.已知f (x )是二次函数,且f (0)=0,f (x +1)=f (x )+x +1,求f (x )的解析式. 解:设f (x )=ax 2+bx +c (a ≠0), 由f (0)=0,知c =0,f (x )=ax 2+bx , 又由f (x +1)=f (x )+x +1,得a (x +1)2+b (x +1)=ax 2+bx +x +1, 即ax 2+(2a +b )x +a +b =ax 2+(b +1)x +1,所以⎩⎪⎨⎪⎧2a +b =b +1,a +b =1,解得a =b =12.所以f (x )=12x 2+12x ,x ∈R.5.已知f ⎝⎛⎭⎫x +1x =x 2+1x 2,求f (x )的解析式. 解:由于f ⎝⎛⎭⎫x +1x =x 2+1x 2=⎝⎛⎭⎫x +1x 2-2, 所以f (x )=x 2-2,x ≥2或x ≤-2,故f (x )的解析式是f (x )=x 2-2,x ≥2或x ≤-2.突破点(三) 分段函数基础联通 抓主干知识的“源”与“流”1.分段函数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.2.分段函数的相关结论(1)分段函数虽由几个部分组成,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,值域等于各段函数的值域的并集. 考点贯通 抓高考命题的“形”与“神”分段函数求值[例1] (1)设f (x )=⎩⎨⎧1-x ,x ≥0,2x ,x <0,则f (f (-2))=( )A .-1 B.14 C.12D.32(2)(2017·张掖高三模拟)已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧⎝⎛⎭⎫12x ,x ≥4,f (x +1),x <4,则f (1+log 25)的值为( )A.14 B.⎝⎛⎭⎫12 21log 5+ C.12D.120[解析] (1)因为f (-2)=2-2=14,所以f (f (-2))=f ⎝⎛⎭⎫14=1- 14=12,故选C. (2)因为2<log 25<3,所以3<1+log 25<4,则4<2+log 25<5,则f (1+log 25)=f (1+log 25+1)=f (2+log 25)=⎝⎛⎭⎫12 22log 5+=14×⎝⎛⎭⎫12 2log 5=14×15=120,故选D. [答案] (1)C (2)D [方法技巧]分段函数求值的解题思路求分段函数的函数值,要先确定要求值的自变量属于哪一段区间,然后代入该段的解析式求值,当出现f (f (a ))的形式时,应从内到外依次求值.求参数或自变量的值或范围[例2] (1)(2017·西安模拟)已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧log 2x ,x >0,x 2,x ≤0,若f (4)=2f (a ),则实数a 的值为( )A .-1或2B .2C .-1D .-2(2)设函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧e x -1,x <1,x 13,x ≥1,则使得f (x )≤2成立的x 的取值范围是________.[解析] (1)f (4)=log 24=2,因而2f (a )=2,即f (a )=1,当a >0时,f (a )=log 2a =1,因而a =2,当a ≤0时,f (a )=a 2=1,因而a =-1,故选A.(2)当x <1时,由e x -1≤2得x ≤1+ln 2,∴x <1;当x ≥1时,由x 13≤2得x ≤8,∴1≤x ≤8.综上,符合题意的x 的取值范围是x ≤8.[答案] (1)A (2)(-∞,8][方法技巧]求分段函数自变量的值或范围的方法求某条件下自变量的值或范围,先假设所求的值或范围在分段函数定义区间的各段上,然后求出相应自变量的值或范围,切记代入检验,看所求的自变量的值或范围是否满足相应各段自变量的取值范围.能力练通 抓应用体验的“得”与“失”1.[考点一]已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧1-2x,x ≤0,x 2,x >0,则f (f (-1))=( )A .2B .1 C.14D.12解析:选C 由题意得f (-1)=1-2-1=12,则f (f (-1))=f ⎝⎛⎭⎫12=⎝⎛⎭⎫122=14. 2.[考点一]已知f (x )=⎩⎨⎧3sin πx ,x ≤0,f (x -1)+1,x >0,则f ⎝⎛⎭⎫23的值为( ) A.12B .-12C .1D .-1解析:选B f ⎝⎛⎭⎫23=f ⎝⎛⎭⎫-13+1=3sin ⎝⎛⎭⎫-π3+1=-12. 3.[考点一]已知f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧log 3x ,x >0,a x +b ,x ≤0,且f (0)=2,f (-1)=3,则f (f (-3))=( )A .-2B .2C .3D .-3解析:选B 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.则f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧log 3x ,x >0,⎝⎛⎭⎫12x +1,x ≤0,故f (-3)=⎝⎛⎭⎫12-3+1=9, 从而f (f (-3))=f (9)=log 39=2.4.[考点二]设函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧3x -1,x <1,2x , x ≥1,则满足f (f (a ))=2f (a )的a 的取值范围是( )A.⎣⎡⎦⎤23,1 B .[0,1] C.⎣⎡⎭⎫23,+∞ D .[1,+∞)解析:选C 由f (f (a ))=2f (a )得,f (a )≥1. 当a <1时,有3a -1≥1,∴a ≥23,∴23≤a <1.当a ≥1时,有2a ≥1,∴a ≥0,∴a ≥1. 综上,a ≥23,故选C.5.[考点二]已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧2x +1,x ≥0,3x 2,x <0,且f (x 0)=3,则实数x 0的值为________.解析:由条件可知,当x 0≥0时,f (x 0)=2x 0+1=3,所以x 0=1;当x 0<0时,f (x 0)=3x 20=3,所以x 0=-1.所以实数x 0的值为-1或1.答案:-1或16.[考点二]已知f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧12x +1,x ≤0,-(x -1)2,x >0,使f (x )≥-1成立的x 的取值范围是________.解析:由题意知⎩⎪⎨⎪⎧x ≤0,12x +1≥-1或⎩⎪⎨⎪⎧x >0,-(x -1)2≥-1, 解得-4≤x ≤0或0<x ≤2,故x 的取值范围是[-4,2]. 答案:[-4,2][全国卷5年真题集中演练——明规律] 1.(2016·全国甲卷)下列函数中,其定义域和值域分别与函数y =10lg x 的定义域和值域相同的是( )A .y =xB .y =lg xC .y =2xD .y =1x解析:选D 函数y =10lg x 的定义域与值域均为(0,+∞). 函数y =x 的定义域与值域均为(-∞,+∞).函数y =lg x 的定义域为(0,+∞),值域为(-∞,+∞). 函数y =2x 的定义域为(-∞,+∞),值域为(0,+∞). 函数y =1x的定义域与值域均为(0,+∞).故选D. 2.(2015·新课标全国卷Ⅱ)设函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧1+log 2(2-x ),x <1,2x -1,x ≥1,则f (-2)+f (log 212)=( )A .3B .6C .9D .12解析:选C ∵-2<1,∴f (-2)=1+log 2(2+2)=1+log 24=1+2=3.∵log 212>1,∴f (log 212)=2log 212-1=122=6.∴f (-2)+f (log 212)=3+6=9.3.(2015·新课标全国卷Ⅰ)已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧2x -1-2,x ≤1,-log 2(x +1),x >1,且f (a )=-3,则f (6-a )=( )A .-74B .-54C .-34D .-14解析:选A 由于f (a )=-3,①若a ≤1,则2a -1-2=-3,整理得2a -1=-1.由于2x >0,所以2a -1=-1无解;②若a >1,则-log 2(a +1)=-3,解得a =7,所以f (6-a )=f (-1)=2-1-1-2=-74.综上所述,f (6-a )=-74.4.(2013·新课标全国卷Ⅰ)已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧-x 2+2x ,x ≤0,ln (x +1),x >0.若|f (x )|≥ax ,则a 的取值范围是( )A .(-∞,0]B .(-∞,1)C .[-2,1]D .[-2,0]解析:选D y =|f (x )|的图象如图所示,y =ax 为过原点的一条直线,当|f (x )|≥ax 时,必有k ≤a ≤0,其中k 是y =x 2-2x (x ≤0)在原点处的切线的斜率,显然,k =-2.所以a 的取值范围是[-2,0].[课时达标检测] 重点保分课时——一练小题夯双基,二练题点过高考[练基础小题——强化运算能力]1.下列图象可以表示以M ={x |0≤x ≤1}为定义域,以N ={y |0≤y ≤1}为值域的函数的是( )解析:选C A 选项中的值域不对,B 选项中的定义域错误,D 选项不是函数的图象,由函数的定义可知选项C 正确.2.若函数f (x +1)的定义域为[0,1],则f (2x -2)的定义域为( ) A .[0,1] B .[log 23,2] C .[1,log 23]D .[1,2]解析:选B ∵f (x +1)的定义域为[0,1],即0≤x ≤1,∴1≤x +1≤2.∵f (x +1)与f (2x -2)是同一个对应关系f ,∴2x -2与x +1的取值范围相同,即1≤2x -2≤2,也就是3≤2x ≤4,解得log 23≤x ≤2.∴函数f (2x -2)的定义域为[log 23,2].3.若二次函数g (x )满足g (1)=1,g (-1)=5,且图象过原点,则g (x )的解析式为( ) A .g (x )=2x 2-3x B .g (x )=3x 2-2x C .g (x )=3x 2+2xD .g (x )=-3x 2-2x解析:选B 设g (x )=ax 2+bx +c (a ≠0),∵g (1)=1,g (-1)=5,且图象过原点,∴⎩⎪⎨⎪⎧a +b +c =1,a -b +c =5,c =0,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =3,b =-2,c =0,∴g (x )=3x 2-2x .4.若函数f (x )=2x 2+2ax -a -1的定义域为R ,则a 的取值范围为________.解析:因为函数f (x )的定义域为R ,所以2x 2+2ax -a -1≥0对x ∈R 恒成立,即2x 2+2ax -a ≥20,x 2+2ax -a ≥0恒成立,因此有Δ=(2a )2+4a ≤0,解得-1≤a ≤0.答案:[-1,0]5.设函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧3x -b ,x <1,2x ,x ≥1.若f ⎝⎛⎭⎫f ⎝⎛⎭⎫56=4,则b =________. 解析:f ⎝⎛⎭⎫56=3×56-b =52-b ,若52-b <1,即b >32,则3×⎝⎛⎭⎫52-b -b =152-4b =4,解得b =78,不符合题意,舍去;若52-b ≥1,即b ≤32,则252-b =4,解得b =12. 答案:12[练常考题点——检验高考能力]一、选择题1.函数f (x )=10+9x -x 2lg (x -1)的定义域为( )A .[1,10]B .[1,2)∪(2,10]C .(1,10]D .(1,2)∪(2,10]解析:选D 要使函数f (x )有意义,则x 须满足⎩⎪⎨⎪⎧10+9x -x 2≥0,x -1>0,lg (x -1)≠0,即⎩⎪⎨⎪⎧(x +1)(x -10)≤0,x >1,x ≠2,解得1<x ≤10,且x ≠2,所以函数f (x )的定义域为(1,2)∪(2,10].2.已知f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧-cos πx ,x >0,f (x +1)+1,x ≤0,则f ⎝⎛⎭⎫43+f ⎝⎛⎭⎫-43的值等于( ) A .1 B .2 C .3 D .-2解析:选C f ⎝⎛⎭⎫43=-cos 4π3=cos π3=12;f ⎝⎛⎭⎫-43=f ⎝⎛⎭⎫-13+1=f ⎝⎛⎭⎫23+2=-cos 2π3+2=12+2=52.故f ⎝⎛⎭⎫43+f ⎝⎛⎭⎫-43=3. 3.若f (x )对于任意实数x 恒有2f (x )-f (-x )=3x +1,则f (1)=( ) A .2 B .0 C .1D .-1解析:选A 令x =1,得2f (1)-f (-1)=4,① 令x =-1,得2f (-1)-f (1)=-2, ② 联立①②得f (1)=2.4.(2017·贵阳检测)根据统计,一名工人组装第x 件某产品所用的时间(单位:分钟)为f (x )=⎩⎨⎧cx,x <a ,ca ,x ≥a ,(a ,c 为常数).已知工人组装第4件产品用时30分钟,组装第a 件产品用时15分钟,那么c 和a 的值分别是( )A .75,25B .75,16C .60,25D .60,16 解析:选D 因为组装第a 件产品用时15分钟, 所以ca=15,① 所以必有4<a ,且c 4=c2=30.② 联立①②解得c =60,a =16.5.设x ∈R ,定义符号函数sgn x =⎩⎪⎨⎪⎧1,x >0,0,x =0,-1,x <0,则( )A .|x |=x |sgn x |B .|x |=x sgn|x |C .|x |=|x |sgn xD .|x |=x sgn x解析:选D 当x <0时,|x |=-x ,x |sgn x |=x ,x sgn|x |=x ,|x |sgn x =(-x )·(-1)=x ,排除A ,B ,C ,故选D.6.已知具有性质:f ⎝⎛⎭⎫1x =-f (x )的函数,我们称为满足“倒负”变换的函数,下列函数: ①y =x -1x ;②y =x +1x ;③y =⎩⎪⎨⎪⎧x ,0<x <1,0,x =1,-1x ,x >1.其中满足“倒负”变换的函数是( ) A .①② B .①③ C .②③D .①解析:选B 对于①,f (x )=x -1x ,f ⎝⎛⎭⎫1x =1x -x =-f (x ),满足“倒负”变换;对于②,f ⎝⎛⎭⎫1x =1x+x =f (x ),不满足“倒负”变换;对于③,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“倒负”变换.综上可知,满足“倒负”变换的函数是①③.二、填空题7.已知函数f (x )对任意的x ∈R ,f (x +1 001)=2f (x )+1,已知f (15)=1,则f (2 017)=________.解析:根据题意,f (2 017)=f (1 016+1 001)=2f (1 016)+1,f (1 016)=f (15+1 001)=2f (15)+1,而f (15)=1,所以f (1 016)=21+1=1,则f (2 017)=2f (1 016)+1=21+1=1.答案:18.(2017· 绵阳诊断)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________.解析:当a >0时,1-a <1,1+a >1,此时f (1-a )=2(1-a )+a =2-a ,f (1+a )=-(1+a )-2a =-1-3a .由f (1-a )=f (1+a )得2-a =-1-3a ,解得a =-32,不合题意,舍去.当a <0时,1-a >1,1+a <1,此时f (1-a )=-(1-a )-2a =-1-a ,f (1+a )=2(1+a )+a =2+3a ,由f (1-a )=f (1+a )得-1-a =2+3a ,解得a =-34.综上可知,a 的值为-34.答案:-349.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=________.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. 答案:710.定义函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧1,x >0,0,x =0,-1,x <0,则不等式(x +1)f (x )>2的解集是________.解析:①当x >0时,f (x )=1,不等式的解集为{x |x >1};②当x =0时,f (x )=0,不等式无解;③当x <0时,f (x )=-1,不等式的解集为{x |x <-3}.所以不等式(x +1)·f (x )>2的解集为{x |x <-3或x >1}.答案:{x |x <-3或x >1} 三、解答题11.已知函数f (x )对任意实数x 均有f (x )=-2f (x +1),且f (x )在区间[0,1]上有解析式f (x )=x 2.(1)求f (-1),f (1.5);(2)写出f (x )在区间[-2,2]上的解析式.解:(1)由题意知f (-1)=-2f (-1+1)=-2f (0)=0, f (1.5)=f (1+0.5)=-12f (0.5)=-12×14=-18.(2)当x ∈[0,1]时,f (x )=x 2;当x ∈(1,2]时,x -1∈(0,1],f (x )=-12f (x -1)=-12(x -1)2;当x ∈[-1,0)时,x +1∈[0,1),f (x )=-2f (x +1)=-2(x +1)2;当x ∈[-2,-1)时,x +1∈[-1,0),f (x )=-2f (x +1)=-2×[-2(x +1+1)2]=4(x +2)2.所以f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧4(x +2)2,x ∈[-2,-1),-2(x +1)2,x ∈[-1,0),x 2,x ∈[0,1],-12(x -1)2,x ∈(1,2].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 (米)与汽车的车速x (千米/时)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 (米)与汽车的车速x (千米/时)的关系图.(1)求出y 关于x 的函数解析式;(2)如果要求刹车距离不超过25.2米,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+x100≤25.2,得-72≤x ≤70.∵x ≥0,∴0≤x ≤70.故行驶的最大速度是70千米/时.第二节函数的单调性与最值本节主要包括2个知识点:1.函数的单调性;函数的最值.突破点(一)函数的单调性1.单调函数的定义2.单调区间的定义若函数y=f(x)在区间D上是增函数或减函数,则称函数y=f(x)在这一区间上具有(严格的)单调性,区间D叫做函数y=f(x)的单调区间.1.复合函数单调性的规则若两个简单函数的单调性相同,则它们的复合函数为增函数;若两个简单函数的单调性相反,则它们的复合函数为减函数.即“同增异减”.2.函数单调性的性质(1)若f(x),g(x)均为区间A上的增(减)函数,则f(x)+g(x)也是区间A上的增(减)函数,更进一步,即增+增=增,增-减=增,减+减=减,减-增=减;(2)若k >0,则kf (x )与f (x )单调性相同;若k <0,则kf (x )与f (x )单调性相反; (3)在公共定义域内,函数y =f (x )(f (x )≠0)与y =-f (x ),y =1f (x )单调性相反; (4)在公共定义域内,函数y =f (x )(f (x )≥0)与y =f (x )单调性相同;(5)奇函数在其关于原点对称的区间上单调性相同,偶函数在其关于原点对称的区间上单调性相反.[例1] (1)下列四个函数中,在(0,+∞)上为增函数的是( ) A .f (x )=3-x B .f (x )=x 2-3x C .f (x )=-1x +1D .f (x )=-|x |(2)已知函数f (x )=x 2-2x -3,则该函数的单调递增区间为( ) A .(-∞,1] B .[3,+∞) C .(-∞,-1]D .[1,+∞)[解析] (1)当x >0时,f (x )=3-x 为减函数; 当x ∈⎝⎛⎭⎫0,32时,f (x )=x 2-3x 为减函数, 当x ∈⎝⎛⎭⎫32,+∞时,f (x )=x 2-3x 为增函数; 当x ∈(0,+∞)时,f (x )=-1x +1为增函数; 当x ∈(0,+∞)时,f (x )=-|x |为减函数. (2)设t =x 2-2x -3,由t ≥0,即x 2-2x -3≥0,解得x ≤-1或x ≥3. 所以函数的定义域为(-∞,-1]∪[3,+∞).因为函数t =x 2-2x -3的图象的对称轴为x =1,所以函数t 在(-∞,-1]上单调递减,在[3,+∞)上单调递增.所以函数f (x )的单调递增区间为[3,+∞). [答案] (1)C (2)B [易错提醒](1)单调区间是定义域的子集,故求单调区间时应树立“定义域优先”的原则.(2)单调区间只能用区间表示,不能用集合或不等式表示;如有多个单调区间应分开写,不能用并集符号“∪”连接,也不能用“或”连接.(3)函数的单调性是函数在某个区间上的“整体”性质,所以不能仅仅根据某个区间内的两个特殊变量x 1,x 2对应的函数值的大小就判断函数在该区间的单调性,必须保证这两个变量是区间内的任意两个自变量.函数单调性的应用应用(一) 比较函数值或自变量的大小[例2] 已知函数f (x )的图象关于直线x =1对称,当x 2>x 1>1时,[f (x 2)-f (x 1)](x 2-x 1)<0恒成立,设a =f ⎝⎛⎭⎫-12,b =f (2),c =f (e),则a ,b ,c 的大小关系为( ) A .c >a >b B .c >b >a C .a >c >bD .b >a >c[解析] 由f (x )的图象关于直线x =1对称,可得f ⎝⎛⎭⎫-12=f ⎝⎛⎭⎫52.由x 2>x 1>1时,[f (x 2)-f (x 1)](x 2-x 1)<0恒成立,知f (x )在(1,+∞)上单调递减.∵1<2<52<e ,∴f (2)>f ⎝⎛⎭⎫52>f (e),∴b >a >c . [答案] D应用(二) 解函数不等式[例3] f (x )是定义在(0,+∞)上的单调增函数,满足f (xy )=f (x )+f (y ),f (3)=1,当f (x )+f (x -8)≤2时,x 的取值范围是( )A .(8,+∞)B .(8,9]C .[8,9]D .(0,8)[解析] 2=1+1=f (3)+f (3)=f (9),由f (x )+f (x -8)≤2,可得f [x (x -8)]≤f (9),因为f (x ) 是定义在(0,+∞)上的增函数,所以有⎩⎪⎨⎪⎧x >0,x -8>0,x (x -8)≤9,解得8<x ≤9.[答案] B [方法技巧]用单调性求解与抽象函数有关不等式的策略(1)在求解与抽象函数有关的不等式时,往往是利用函数的单调性将“f ”符号脱掉,使其转化为具体的不等式求解.此时应特别注意函数的定义域.(2)有时,在不等式一边没有符号“f ”时,需转化为含符号“f ”的形式.如若已知f (a )=0,f (x -b )<0,则f (x -b )<f (a ).应用(三) 求参数的取值范围[例4] (1)如果函数f (x )=ax 2+2x -3在区间(-∞,4)上是单调递增的,则实数a 的取值范围是( )A.⎝⎛⎭⎫-14,+∞ B.⎣⎡⎭⎫-14,+∞C.⎣⎡⎭⎫-14,0 D.⎣⎡⎦⎤-14,0 (2)设函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧-x 2+4x ,x ≤4,log 2x ,x >4.若函数y =f (x )在区间(a ,a +1)上单调递增,则实数a 的取值范围是( )A .(-∞,1]B .[1,4]C .[4,+∞)D .(-∞,1]∪[4,+∞)[解析] (1)当a =0时,f (x )=2x -3,在定义域R 上是单调递增的,故在(-∞,4)上单调递增;当a ≠0时,二次函数f (x )的对称轴为x =-1a , 因为f (x )在(-∞,4)上单调递增, 所以a <0,且-1a ≥4,解得-14≤a <0.综上所述得-14≤a ≤0.(2)作出函数f (x )的图象如图所示,由图象可知f (x )在(a ,a +1)上单调递增,需满足a ≥4或a +1≤2,即a ≤1或a ≥4,故选D.[答案] (1)D (2)D[易错提醒](1)若函数在区间[a ,b ]上单调,则该函数在此区间的任意子区间上也是单调的. (2)对于分段函数的单调性,除注意各段的单调性外,还要注意衔接点的取值.能力练通 抓应用体验的“得”与“失”1.[考点一]函数f (x )=|x -2|x 的单调减区间是( ) A .[1,2] B .[-1,0] C .[0,2]D .[2,+∞)解析:选A 由于f (x )=|x -2|x =⎩⎪⎨⎪⎧x 2-2x ,x ≥2,-x 2+2x ,x <2.结合图象(图略)可知函数的单调减区间是[1,2].2.[考点二·应用(一)]已知函数y =f (x )是R 上的偶函数,当x 1,x 2∈(0,+∞),x 1≠x 2时,都有(x 1-x 2)·[f (x 1)-f (x 2)]<0.设a =ln 1π,b =(ln π)2,c =ln π,则( )A .f (a )>f (b )>f (c )B .f (b )>f (a )>f (c )C .f (c )>f (a )>f (b )D .f (c )>f (b )>f (a )解析:选C 由题意可知f (x )在(0,+∞)上是减函数,且f (a )=f (|a |),f (b )=f (|b |),f (c )=f (|c |),又|a |=ln π>1,|b |=(ln π)2>|a |,|c |=12ln π,且0<12ln π<|a |,故|b |>|a |>|c |>0,∴f (|c |)>f (|a |)>f (|b |),即f (c )>f (a )>f (b ).3.[考点二·应用(二)](2017·太原模拟)定义在R 上的奇函数y =f (x )在(0,+∞)上单调递增,且f ⎝⎛⎭⎫12=0,则满足f log 19x >0的x 的集合为________.解析:由题意,y =f (x )为奇函数且f ⎝⎛⎭⎫12=0, 所以f ⎝⎛⎭⎫-12=-f ⎝⎛⎭⎫12=0, 又y =f (x )在(0,+∞)上单调递增,则y =f (x )在(-∞,0)上单调递增, 于是⎩⎪⎨⎪⎧log 19x >0,f log 19x >f ⎝⎛⎭⎫12或⎩⎪⎨⎪⎧log 19x <0,f log 19x >f ⎝⎛⎭⎫-12,即⎩⎪⎨⎪⎧log 19x >0,log 19x >12或⎩⎪⎨⎪⎧log19x <0,log 19x >-12,解得0<x <13或1<x <3.答案:⎝⎛⎭⎫0,13∪(1,3) 4.[考点二·应用(三)]已知f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧(2-a )x +1,x <1,a x,x ≥1,满足对任意x 1≠x 2,都有f (x 1)-f (x 2)x 1-x 2>0成立,那么a 的取值范围是________.解析:由已知条件得f (x )为增函数,∴⎩⎪⎨⎪⎧2-a >0,a >1,(2-a )×1+1≤a ,解得32≤a <2,∴a 的取值范围是⎣⎡⎭⎫32,2.答案:⎣⎡⎭⎫32,25.[考点一]用定义法讨论函数f (x )=x +ax (a >0)的单调性.解:函数的定义域为{x |x ≠0}.任取x 1,x 2∈{x |x ≠0},且x 1<x 2,则f (x 1)-f (x 2)=x 1+ax 1-x 2-a x 2=(x 1-x 2)(x 1x 2-a )x 1·x 2=(x 1-x 2)⎝⎛⎭⎫1-a x 1x 2. 令x 1=x 2=x 0,1-ax 20=0可得到x 0=±a ,这样就把f (x )的定义域分为(-∞,-a ],[-a ,0),(0,a ],[a ,+∞)四个区间,下面讨论它的单调性.若0<x 1<x 2≤a ,则x 1-x 2<0,0<x 1x 2<a ,所以x 1x 2-a <0.所以f (x 1)-f (x 2)=x 1+a x 1-x 2-ax 2=(x 1-x 2)(x 1x 2-a )x 1·x 2>0,即f (x 1)>f (x 2),所以f (x )在(0,a ]上单调递减.同理可得,f (x )在[a ,+∞)上单调递增,在(-∞,-a ]上单调递增,在[-a ,0)上单调递减.故函数f (x )在(-∞,-a ]和[a ,+∞)上单调递增,在[-a ,0)和(0,a ]上单调递减.突破点(二) 函数的最值1.函数的最值2.函数最值存在的两条结论(1)闭区间上的连续函数一定存在最大值和最小值.当函数在闭区间上单调时最值一定在端点处取到.(2)开区间上的“单峰”函数一定存在最大或最小值.1.(1)判断或证明函数的单调性; (2)计算端点处的函数值; (3)确定最大值和最小值.2.分段函数的最值由于分段函数在定义域不同的子区间上对应不同的解析式,因而求其最值的常用方法是先求出分段函数在每一个子区间上的最值,然后取各区间上最大值中的最大者作为分段函数的最大值,各区间上最小值中的最小者作为分段函数的最小值.[典例] (1)函数y =x +x -1的最小值为________. (2)函数y =2x 2-2x +3x 2-x +1的值域为________.(3)函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧1x ,x ≥1,-x 2+2,x <1的最大值为________.[解析] (1)法一:令t =x -1,且t ≥0,则x =t 2+1, ∴原函数变为y =t 2+1+t ,t ≥0. 配方得y =⎝⎛⎭⎫t +122+34, 又∵t ≥0,∴y ≥14+34=1.故函数y =x +x -1的最小值为1.法二:因为函数y =x 和y =x -1在定义域内均为增函数,故函数y =x +x -1在其定义域[1,+∞)内为增函数,所以当x =1时y 取最小值,即y min =1.(2)y =2x 2-2x +3x 2-x +1=2(x 2-x +1)+1x 2-x +1=2+1x 2-x +1=2+1⎝⎛⎭⎫x -122+34. ∵⎝⎛⎭⎫x -122+34≥34,∴2<2+1⎝⎛⎭⎫x -122+34≤2+43=103.故函数的值域为⎝⎛⎦⎤2,103. (3)当x ≥1时,函数f (x )=1x 为减函数,所以f (x )在x =1处取得最大值,为f (1)=1;当x <1时,易知函数f (x )=-x 2+2在x =0处取得最大值,为f (0)=2.故函数f (x )的最大值为2.[答案] (1)1 (2)⎝⎛⎦⎤2,103 (3)2 [方法技巧] 求函数最值的五种常用方法1.已知a >0,设函数f (x )=2 018x +1+2 0162 018x +1(x ∈[-a ,a ])的最大值为M ,最小值为N ,那么M +N =( )A .2 016B .2 018C .4 032D .4 034解析:选D 由题意得f (x )=2 018x +1+2 0162 018x +1=2 018-22 018x+1.∵y =2 018x +1在[-a ,a ]上是单调递增的,∴f (x )=2 018-22 018x +1在[-a ,a ]上是单调递增的,∴M =f (a ),N =f (-a ),∴M +N =f (a )+f (-a )=4 036-22 018a+1-22 018-a +1=4 034. 2.(2017·贵阳检测)定义新运算⊕:当a ≥b 时,a ⊕b =a ;当a <b 时,a ⊕b =b 2,则函数f (x )=(1⊕x )x -2⊕x ,x ∈[-2,2]的最大值等于( )A .-1B .1C .6D .12解析:选C 由已知得当-2≤x ≤1时,f (x )=x -2,当1<x ≤2时,f (x )=x 3-2,∵f (x )=x -2,f (x )=x 3-2在定义域内都为增函数,且1-2=13-2=-1.∴f (x )的最大值为f (2)=23-2=6.3.函数f (x )=⎝⎛⎭⎫13x -log 2(x +2)在区间[-1,1]上的最大值为________.解析:∵y =⎝⎛⎭⎫13x 和y =-log 2(x +2)都是[-1,1]上的减函数,∴f (x )=⎝⎛⎭⎫13x -log 2(x +2)在区间[-1,1]上是减函数,∴函数f (x )在区间[-1,1]上的最大值为f (-1)=3.答案:34.(2017·益阳模拟)已知函数f (x )的值域为⎣⎡⎦⎤38,49,则函数g (x )=f (x )+1-2f (x )的值域为________.解析:∵38≤f (x )≤49,∴13≤1-2f (x )≤12.令t =1-2f (x ),则f (x )=12(1-t 2)⎝⎛⎭⎫13≤t ≤12,令y =g (x ),则y =12(1-t 2)+t ,即y =-12(t -1)2+1⎝⎛⎭⎫13≤t ≤12.∴当t =13时,y 有最小值79;当t =12时,y 有最大值78.∴g (x )的值域为⎣⎡⎦⎤79,78. 答案:⎣⎡⎦⎤79,785.对于任意实数a ,b ,定义min{a ,b }=⎩⎪⎨⎪⎧a ,a ≤b ,b ,a >b .函数f (x )=-x +3,g (x )=log 2x ,则函数h (x )=min{f (x ),g (x )}的最大值是________.解析:依题意,h (x )=⎩⎪⎨⎪⎧log 2x ,0<x ≤2,-x +3,x >2.当0<x ≤2时,h (x )=log 2x 是增函数,当x >2时,h (x )=3-x 是减函数,则h (x )max =h (2)=1.答案:1[全国卷5年真题集中演练——明规律] 1.(2015·新课标全国卷Ⅱ)设函数f (x )=ln(1+|x |)-11+x 2,则使得f (x )>f (2x -1)成立的x 的取值范围是( )A.⎝⎛⎭⎫13,1 B.⎝⎛⎭⎫-∞,13∪(1,+∞) C.⎝⎛⎭⎫-13,13 D.⎝⎛⎭⎫-∞,-13∪⎝⎛⎭⎫13,+∞ 解析:选A ∵f (-x )=ln(1+|-x |)-11+(-x )2=f (x ),∴函数f (x )为偶函数.∵当x ≥0时,f (x )=ln(1+x )-11+x 2,在(0,+∞)上y =ln(1+x )递增,y =-11+x 2也递增,根据单调性的性质知,f (x )在(0,+∞)上单调递增.综上可知:f (x )>f (2x -1)⇔f (|x |)>f (|2x -1|)⇔|x |>|2x -1|⇔x 2>(2x -1)2⇔3x 2-4x +1<0⇔13<x <1.故选A.2.(2013·新课标全国卷Ⅰ)若函数f (x )=(1-x 2)(x 2+ax +b )的图象关于直线x =-2对称,则f (x )的最大值为________.解析:∵点(1,0),(-1,0)在f (x )的图象上,且图象关于直线x =-2对称, ∴点(-5,0),(-3,0)必在f (x )的图象上.∴⎩⎪⎨⎪⎧f (-5)=(1-25)(25-5a +b )=0,f (-3)=(1-9)(9-3a +b )=0, 即⎩⎪⎨⎪⎧ 5a -b =25,3a -b =9,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =8,b =15. ∴f (x )=(1-x 2)(x 2+8x +15) =-(x +1)(x -1)(x +3)(x +5) =-(x 2+4x +3)(x 2+4x -5) 令t =x 2+4x =(x +2)2-4≥-4, 则y =-(t +3)(t -5) =-(t 2-2t -15)=-(t -1)2+16.故当t =1时,f (x )max =16. 答案:16[课时达标检测] 重点保分课时——一练小题夯双基,二练题点过高考[练基础小题——强化运算能力]1.下列函数中,在区间(0,+∞)上为增函数的是( ) A .y =ln(x +2) B .y =-x +1 C .y =⎝⎛⎭⎫12xD .y =x +1x解析:选A 函数y =ln(x +2)的增区间为(-2,+∞),所以在(0,+∞)上一定是增函数. 2.如果二次函数f (x )=3x 2+2(a -1)x +b 在区间(-∞,1)上是减函数,则( ) A .a =-2 B .a =2 C .a ≤-2D .a ≥2解析:选C 二次函数的对称轴方程为x =-a -13,由题意知-a -13≥1,即a ≤-2. 3.函数y =|x |(1-x )在区间A 上是增函数,那么区间A 是( ) A .(-∞,0) B.⎣⎡⎦⎤0,12 C .[0,+∞) D.⎝⎛⎭⎫12,+∞解析:选B y =|x |(1-x )=⎩⎪⎨⎪⎧x (1-x ),x ≥0,-x (1-x ),x <0=⎩⎨⎧-⎝⎛⎭⎫x -122+14,x ≥0,⎝⎛⎭⎫x -122-14,x <0.画出函数的大致图象,如图所示.由图易知函数在⎣⎡⎦⎤0,12上单调递增,故选B.4.函数f (x )=2x -1在[-6,-2]上的最大值是________;最小值是________. 解析:因为f (x )=2x -1在[-6,-2]上是减函数,故当x =-6时,f (x )取最大值-27.当x=-2时,f (x )取最小值-23.答案:-27 -235.已知f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧(1-2a )x +3a ,x <1,ln x ,x ≥1的值域为R ,那么a 的取值范围是________.解析:要使函数f (x )的值域为R ,需使⎩⎪⎨⎪⎧1-2a >0,ln 1≤1-2a +3a ,∴⎩⎪⎨⎪⎧a <12,a ≥-1,∴-1≤a <12,即a 的取值范围是⎣⎡⎭⎫-1,12. 答案:⎣⎡⎭⎫-1,12[练常考题点——检验高考能力]一、选择题1.给定函数①y =x 12,②y =log 12(x +1),③y =|x -1|,④y =2x +1.其中在区间(0,1)上单调递减的函数序号是( )A .①②B .②③C .③④D .①④解析:选B ①y =x 12在(0,1)上递增;②∵t =x +1在(0,1)上递增,且0<12<1,故y =log 12(x+1)在(0,1)上递减;③结合图象(图略)可知y =|x -1|在(0,1)上递减;④∵u =x +1在(0,1)上递增,且2>1,故y =2x+1在(0,1)上递增.故在区间(0,1)上单调递减的函数序号是②③.2.定义在R 上的函数f (x )的图象关于直线x =2对称,且f (x )在(-∞,2)上是增函数,则( )A .f (-1)<f (3)B .f (0)>f (3)C .f (-1)=f (3)D .f (0)=f (3)解析:选A 依题意得f (3)=f (1),且-1<1<2,于是由函数f (x )在(-∞,2)上是增函数得f (-1)<f (1)=f (3).3.函数y =⎝⎛⎭⎫132x 2-3x +1的单调递增区间为( ) A .(1,+∞) B.⎝⎛⎦⎤-∞,34 C.⎝⎛⎭⎫12,+∞ D.⎣⎡⎭⎫34,+∞ 解析:选B 令u =2x 2-3x +1=2⎝⎛⎭⎫x -342-18.因为u =2⎝⎛⎭⎫x -342-18在⎝⎛⎦⎤-∞,34上单调递减,函数y =⎝⎛⎭⎫13u 在R 上单调递减.所以y =⎝⎛⎭⎫132x 2-3x +1在⎝⎛⎦⎤-∞,34上单调递增,即该函数的单调递增区间为⎝⎛⎦⎤-∞,34.4.已知f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧(3a -1)x +4a ,x <1,log a x ,x ≥1是(-∞,+∞)上的减函数,那么a 的取值范围是( )A .(0,1) B.⎝⎛⎭⎫0,13 C.⎣⎡⎭⎫17,13D.⎣⎡⎭⎫17,1解析:选C 当x =1时,log a 1=0,若f (x )为R 上的减函数,则(3a -1)x +4a >0在x <1时恒成立,令g (x )=(3a -1)x +4a ,则必有⎩⎪⎨⎪⎧ 3a -1<0,g (1)≥0,即⎩⎪⎨⎪⎧3a -1<0,3a -1+4a ≥0,解得17≤a <13.此时,log a x 是减函数,符合题意.5.(2017·九江模拟)已知函数f (x )=log 2x +11-x ,若x 1∈(1,2),x 2∈(2,+∞),则( )A .f (x 1)<0,f (x 2)<0B .f (x 1)<0,f (x 2)>0C .f (x 1)>0,f (x 2)<0D .f (x 1)>0,f (x 2)>0解析:选B ∵函数f (x )=log 2x +11-x 在(1,+∞)上为增函数,且f (2)=0,∴当x 1∈(1,2)时,f (x 1)<f (2)=0;当x 2∈(2,+∞)时,f (x 2)>f (2)=0,即f (x 1)<0,f (x 2)>0.6.(2017·日照模拟)若f (x )=-x 2+2ax 与g (x )=ax +1在区间[1,2]上都是减函数,则a 的取值范围是( )A .(-1,0)∪(0,1)B .(-1,0)∪(0,1]C .(0,1)D .(0,1]解析:选D ∵f (x )=-x 2+2ax 在[1,2]上是减函数,∴a ≤1,又∵g (x )=ax +1在[1,2]上是减函数,∴a >0,∴0<a ≤1.二、填空题7.已知函数f (x )为(0,+∞)上的增函数,若f (a 2-a )>f (a +3),则实数a 的取值范围为________.解析:由已知可得⎩⎪⎨⎪⎧a 2-a >0,a +3>0,a 2-a >a +3,解得-3<a <-1或a >3.所以实数a 的取值范围为(-3,-1)∪(3,+∞).答案:(-3,-1)∪(3,+∞)8.设函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧1,x >0,0,x =0,-1,x <0,g (x )=x 2f (x -1),则函数g (x )的单调递减区间是________.解析:由题意知g (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 2,x >1,0,x =1,-x 2,x <1.函数图象如图所示,由函数图象易得函数g (x )的单调递减区间是[0,1).答案:[0,1)9.已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x +2x -3,x ≥1,lg (x 2+1),x <1,则f (x )的最小值是________.解析:当x ≥1时,x +2x-3≥2x ·2x -3=22-3,当且仅当x =2x,即x =2时等号成立,此时f (x )min =22-3<0;当x <1时,lg(x 2+1)≥lg(02+1)=0,此时f (x )min =0.所以f (x )的最小值为22-3.答案:22-310.(2017·豫南名校联考)已知f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 2-4x +3,x ≤0,-x 2-2x +3,x >0,不等式f (x +a )>f (2a -x )在[a ,a +1]上恒成立,则实数a 的取值范围是________.解析:作出函数f (x )的图象的草图如图所示,易知函数f (x )在R 上为单调递减函数,所以不等式f (x +a )>f (2a -x )在[a ,a +1]上恒成立等价于x+a <2a -x ,即x <a 2在[a ,a +1]上恒成立,所以只需a +1<a2,即a <-2.答案:(-∞,-2) 三、解答题 11.已知f (x )=xx -a(x ≠a ). (1)若a =-2,试证明f (x )在(-∞,-2)内单调递增; (2)若a >0且f (x )在(1,+∞)上单调递减,求a 的取值范围. 解:(1)证明:任设x 1<x 2<-2,则f (x 1)-f (x 2)=x 1x 1+2-x 2x 2+2=2(x 1-x 2)(x 1+2)(x 2+2).∵(x 1+2)(x 2+2)>0,x 1-x 2<0,∴f (x 1)-f (x 2)<0,即f (x 1)<f (x 2),∴f (x )在(-∞,-2)上单调递增.(2)任设1<x 1<x 2,则f (x 1)-f (x 2)=x 1x 1-a -x 2x 2-a =a (x 2-x 1)(x 1-a )(x 2-a ).∵a >0,x 2-x 1>0,∴要使f (x 1)-f (x 2)>0,只需(x 1-a )(x 2-a )>0在(1,+∞)上恒成立,∴a ≤1.综上所述知a 的取值范围是(0,1].12.已知函数f (x )=ax +1a (1-x )(a >0),且f (x )在[0,1]上的最小值为g (a ),求g (a )的最大值.解:f (x )=⎝⎛⎭⎫a -1a x +1a ,当a >1时,a -1a >0,此时f (x )在[0,1]上为增函数,∴g (a )=f (0)=1a ;当0<a <1时,a -1a <0,此时f (x )在[0,1]上为减函数,∴g (a )=f (1)=a ;当a =1时,f (x )=1,此时g (a )=1.∴g (a )=⎩⎪⎨⎪⎧a ,0<a <1,1a ,a ≥1,∴g (a )在(0,1)上为增函数,在[1,+∞)上为减函数,又a=1时,有a =1a =1,∴当a =1时,g (a )取最大值1. 第三节函数的奇偶性及周期性突破点(一) 函数的奇偶性1.函数的奇偶性2.函数奇偶性常用结论(1)如果函数f (x )是偶函数,那么f (x )=f (|x |).(2)奇函数在两个对称的区间上具有相同的单调性;偶函数在两个对称的区间上具有相反的单调性.(3)在公共定义域内有:奇±奇=奇,偶±偶=偶,奇×奇=偶,偶×偶=偶,奇×偶=奇. 本节主要包括3个知识点: 1.函数的奇偶性; 2.函数的周期性;函数性质的综合问题.。
高考数学 专题二 函数的概念与基本初等函数 1 函数及其表示课件 理

12/10/2021
解析 (1)解法一(换元法):设t= x+1(t≥1),则x=(t-1)2, ∴f(t)=(t-1)2+2(t-1)=t2-2t+1+2t-2=t2-1, ∴f(x)=x2-1(x≥1). 解法二(配凑法):∵x+2 x=( )2x +2 +1x -1=( +1)x2-1,∴f( +1)=x ( + x 1)2-1, ∴f(x)=x2-1(x≥1). (2)(待定系数法):设f(x)=ax+b(a≠0),则 3f(x+1)-2f(x-1)=3ax+3a+3b-2ax+2a-2b =ax+b+5a=2x+17,
如果按照某一个确定的对应关系f,使对于集 合A中的⑤ 任意一个元素x ,在集合B中都
有唯一确定的元素y与之对应
称f:A→B为从集合A到集合B的一个函数
称对应关系f:A→B为从集合A到集合B的一个映射
记法
y=f(x),x∈A
对应关系f:A→B
12/10/2021
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,x的取值范围A叫做函数的⑥ 定义域 ,与 x的值相对应的y值叫做函数值,函数值的集合{f(x)|x∈A}叫做函数的 ⑦ 值域 . (2)函数的三要素:⑧ 定义域 、⑨ 值域 和⑩ 对应关系 . (3)相等函数:如果两个函数的 定义域 和 对应关系 完全一致,则这 两个函数相等. (4)函数的表示方法:表示函数的常用方法有 解析法 、 图象法 、
列表法 .
12/10/2021
考向突破
考向 求函数定义域
例 (1)(2017山西名校9月联考,5)设函数f(x)=lg(1-x),则函数f(f(x))的定
专题二 函数概念与基本初等函数 第五讲函数与方程

23.(2011山东)已知 是 上最小正周期为2的周期函数,且当 时, ,则函数 的图象在区间[0,6]上与 轴的交点的个数为
A.6B.7C.8D.9
24.(2010年福建)函数 ,的零点个数为
A.0B.1C.2D.3
25.(2010天津)函数 的零点所在的一个区间是
A.( 2, 1)B.( 1,0)C.(0,1)D.(1,2)
30.(2018江苏)若函数 在 内有且只有一个零点,则 在 上的最大值与最小值的和为.
31.(2018浙江)已知 ,函数 ,当 时,不等式 的解集是_____.若函数 恰有2个零点,则 的取值范围是______.
32.(2018浙江)我国古代数学著作《张邱建算经》中记载百鸡问题:“今有鸡翁一,值钱五;鸡母一,值钱三;鸡雏三,值钱一.凡百钱,买鸡百只,问鸡翁、母、雏各几何?”设鸡翁,鸡母,鸡雏个数分别为 , , ,则 ,当 时, , .
A. B. C. D.1
3.(2017山东)已知当 时,函数 的图象与 的图象有且只有一个交点,则正实数 的取值范围是
A. B.
C. D.
4.(2016年天津)已知函数 = ( ,且 )在R上单调递减,且关于 的方程 恰好有两个不相等的实数解,则 的取值范围是
A.(0, ]B.[ , ]C.[ , ] { }D.[ , ) { }
专题二函数概念与基本初等函数Ⅰ
第五讲函数与方程
2019年
1.(2019全国Ⅱ理12)设函数 的定义域为R,满足 ,且当 时, .若对任意 ,都有 ,则m的取值范围是
A. B.
C. D.
2.(2019江苏14)设 是定义在R上的两个周期函数, 的周期为4, 的周期为2,且 是奇函数.当 时, , ,其中k>0.若在区间(0,9]上,关于x的方程 有8个不同的实数根,则k的取值范围是.
高考数学知识点总结 第二章函数概念与基本初等函数

第二章函数概念与基本初等函数知识点与方法1.函数解析式的求法主要有换元法和待定系数法等:利用函数的解析式研究问题时要特别注意分析自变量x与函数值y的关系,尤其要注意分段函数各段的自变量所对ƒ的解析式.已知函数解析式,计算有限个函数值的和.fl类问题一般都具有明显的规律,或者函数具有周期性,或者函数具有对称性(自变量具有某种关系,其函数值和fi定值).如£(x)=,求+的值(这$£(x)+£(1—x)=).².确定函数定义域的基本原则.(1)分式函数y=中,满足分母g(x)≠0.(²)偶次式y=(n∈N*)中,满足被开方式£(x)≥0.(3)对数函数y=log£(x)g(x)中,满足且£(x)≠1.(4)幂函数y=[£(x)]0中,满足£(x)≠0.(±)fl切函数y=tanx中,满足x≠kπ+(k∈Z).(6)在实际问题中考虑自变量的实际意义.3.函数值域(最值)的求法.(1)二次型函数——配方法.(²)©曲函数——均值н等式.(3)利用换元法转化fi二次型函数或©曲函数.(4)函数单调性法.(±)导数法.对于н等式恒成立、fl在性问题h要通过求函数最值的方法解决.4.判断函数单调性的方法.(1)定义法:一般地,设函数y=£(x)的定义域fiA,区间W⊆A,∀x1,x²∈W,(x1—x²)[£(x1)—£(x²)]>0⇔>0⇔£(x)在区间W L是增函数.若£(x)在区间W L fi增函数,x1, x²∈W,则有x1<x²⇔£(x1)<£(x²),减函数有类似结论.(注意:在涉þ到н等式的求解、证明等有关问题时可以考虑构造函数,利用函数单调性求解).(²)用已知函数单调性判断(下列函数都在¿共单调区间L): ķ增函数+增函数=增函数:ĸ减函数+减函数=减函数:③复合函数单调性:④奇(偶)函数在对称区间L的单调性相¼(相反).(3)借助图像判断函数单调性.(4)导数法:对可导函数£(x),x∈(a,b ),£′(x)≥0⇔£(x)在(a,b)L是增函数:£′(x)≤0⇔£(x)在(a,b)L 是减函数(其中导致导数fi0的点是孤立的).±.函数的奇偶性.(1)判定函数奇偶性的方法.函数具有奇偶性的必要条fl是定义域fi 关于原点对称的区间.判断函数奇偶性首先确定函数定义域.ķ定义法:∀x∈D£,£(x)±£(—x)=0: ĸ用已知函数奇偶性判定:(i)奇±奇=奇:偶±偶=偶:奇±偶=非奇非偶(非零函数): 奇×偶=奇:奇×奇=偶:偶×偶=偶.(ii)复合函数奇偶性,内偶则偶,两奇fi奇.③借助图像确定奇偶性.(²)奇偶函数的性质.ķ定义域含0的奇函数图像必过原点: ĸ奇函数若fl在最大(小)值,则它们的和fi0:③£(x)是偶函数,则有£(—x)=£(x)=£(|x|):④既奇又偶的函数的解析式必fi£(x)=0:⑤对于奇(偶)函数,已知y轴一侧的图像、解析式、单调性,能够确定y轴另一侧的图像、解析式、单调性.题目中出现x与—x的函数值问题,需考虑函数的奇偶性.(3)奇偶函数性质推广(对称性问题).已知函数£(x),x∈D.ķ满足£(a+x)=£(b—x)⇔£(x)关于直线x=对称, 特别地,£(—x)=£(x)⇔£(x)关于y轴(x=0)对称: ĸ满足£(a+x)=—£(b—x)⇔£(x)关于点,0 对称, 特别地,£(—x)=—£(x)⇔£(x)关于原点(0,0)中心对称:③函数y=£(x)与y=£(—x)的图像关于y轴对称:④函数y=£(x)与y=—£(x)的图像关于x轴对称:⑤函数y=£(a+x)与y=£(b—x)的图像关于x=对称. 6.函数的周期性.(1)定义:已知函数y=£(x),x∈D,若对任意x∈D,fl在非零fl 常数T,满足:ķ£(x+T)=£(x),周期fiT:ĸ£(x+T)=—£(x),周期fi²T:£(x+T)+£(x)=G,周期fi²T:③£(x+T)=±,周期fi²T:£(x+T)·£(x)=G(G≠0),周期FI²T:④£(x+T)=—£(x—T),周期fi4T:⑤£(x+T)+£(x—T)=£(x),周期fi6T.(²)对称性与周期性关系:若函数£(x)具有两个对称性(中心、轴)þ周期性三个性质中的两个,则必定具有第三个性质.例如:ķ若£(x)的图像关于直线x=a和x=b对称(a≠b),则£(x)是周期fi²|a—b|的周期函数.ĸ若£(x)的图像关于点(a,0)和(b,0)对称(a≠b),则£(x)是周期fi²|a—b|的周期函数.③若£(x)的图像关于直线x=aþ点(b,0)对称(a≠b),则£(x)是周期fi4|a—b|的周期函数.7.三个二次(一元二次方程、二次н等式、二次函数)间的问题可相互转化.如二次函数零点是相ƒ二次方程的,二次н等式的求解依赖于二次方程与二次函数的图像等.(1)一元二次方程.ķ判别式,求¿式, 与系数关系:ĸ的分布问题,要由判别式、对称轴、端点值三者确定.例如:(i)二次方程ax²+BX+G=0(A>0)两都大于k⇔(ii)一大于k,一小于k⇔£(k)<0.(²)二次函数的三种表现形式. y=ax²+bx+G=a(x—m)²+n=a (x—x1)(x—x²)(a≠0),其中(m,n)是顶点,x1,x²fi零点.对于限定区间L的二次函数最值要注意对称轴与区间的ƒ置关系.(3)一元二次н等式解法依赖于相ƒ方程与二次函数图像.(4)对于二次函数£(x)=ax²+bx+G,若£(x1 )=£(x²), x1≠x²,则x1+x²=—.8.关于幂、指数、对数函数问题.(1)幂函数£(x)=xα在第一象限的图像如图1—3所示,单调性fi:当α>0时,函数£(x)在(0,+∞)Lfi增函数:当α<0时,函数£(x)在(0,+∞)Lfi减函数.图1-3(²)指数与对数.a b=N⇔b=log a N(a>0,a≠1),a log a N=N,log a a b=b,=,log a m b n=log a b.(3)指数函数y=a x(a>0,a≠1)与对数函数y=log a x(a>0, a≠1).ķ互fi反函数: ĸ定义域、值域之间的关系fl好相反:③单调性:在各自定义域L,当0<a<1时,均fi减函数:当a>1 时,均fi增函数.(4)以各自的䘀算规则fi模型的抽象函数的表示法.ķ幂函数:£(xy)=£(x)£(y),£=(y≠0,£(y)≠0),£(1)=1:ĸ指数函数:£(x+y)=£(x)·£(y),£(x—y)=,£(0)=1:③对数函数:£(x y)=£(x)+£(y),£=£(x)—£(y),£(1)=0.(±)会画y=a|x|,y=log a|x|,y=|log a x|(a>0,a≠1)的图像.9.图像问题.(1)注意以下两个函数图像.ķ形如y=的函数能变fi形如y=n±的函数,其图像是关于点(m,n)对称的反比例函数图像:ĸ形如y=ax+ 的“©曲函数”,若ab>0,则fi“对勾函数”: 若ab<0,则fi单调函数.(²)图像变换.ķᒣ移变换:ĸ伸缩变换:③对称变换:函数y=£(—x)的图像与函数y=£(x)的图像关于y轴对称.函数y=—£(x)的图像与函数y=£(x)的图像关于x轴对称.函数y=—£(—x)的图像与函数y=£(x)的图像关于原点对称.④翻折变换:y=£(|x|)与y=£(x)之间的关系,y=£(x)与y=£(x)之间的关系.(3)研究问题方法.会由图像特征研究函数性质,能用性质描函数图像,养成用图像、性质分析思考问题,即数形结合思想解题的习惯.查漏补缺1. 函数是数集到数集的特殊映射,其对应法则必须满足自变量在定义域内的任意性,函数值的唯一性例8 已知集合A=(1,²,3,…,²3),求证:нfl在这fi的函数£:A→(1,²,3),使得对任意的整数x1,x²∈A,若|x1—x²|∈(1,²,3),则£(x1)≠£(x²).变式1 函数y=£(x)的图像与直线x=a(a∈R)的交点个数fi ().A.0B.1 C.0或 1 D.可多于12. 结合函数图像研究函数性质如图1—4所示,以函数fi核心,其核心内容包括函数的图像与性质,函数的图像包括基本初等函数的图像的作法þ图像变换,函数的性质主要包括函数的定义域、解析式、值域、奇偶性、单调性、周期性, 对称性þ特殊点.函数知识的外延主要体现在函数与方程(函数零点)þ函数与н等式的结合.而函数与方程(函数零点)þ函数与н等式问题可通过转化思想,利用函数图像与性质求解.图1-4例9 关于x的方程(x—a)(x—b)=²(a<b)的两实fiα, β,且α<β,试比较α,β,a,b的大小.变式1 已知函数£(x)=,若£(²—a²)>£(a),则实数a的ᒣ值范围是().(—1,²)A.(—∞,—1)∪(²,+∞) B.C.(—²,1)D.(—∞,—²)∪(1,+∞)3. 已知函数的解析式研究函数的性质给出函数的解析式,常常需要¼学们能够有意识地通过函数的解析式来研究函数的性质,如函数的奇偶性、单调性、周期性þ函数值的分布等,进而解决函数的有关问题.已知函数£(x)=x²—GOSX,对于L的任意x1 ,x²,有如下条fl:ķx1>x²:ĸ>:③|x1|>x²,其中能使£(x1 )>£(x²)恒成立的条fl序号是.4. 构造函数的解析式研究函数的性质看似与函数无关的问题,如果我们能够分析其本质特点,引入变量并根据其模型构造函数,利用函数性质求解.这才是函数的真正魅力例10 若α,β∈,且αsinα—βsinβ>0,则下列结论fl确的是().A.α>βB.α+β>0C.α<βD.α²>β²变式1 比较, ,ln 这三个实数的大小,并说明理由.变式2 比较, , 的大小.。
函数与方程课件

06
函数与方程的未来发展
函数与方程在其他学科中的应用
数学建模
函数与方程在数学建模中扮演着 重要的角色,通过建立数学模型 ,可以描述现实世界中的各种现 象,如物理、化学、生物等学科
中的问题。
计算机科学
在计算机科学中,函数与方程被 广泛应用于算法设计、数据结构 、离散概率论等领域,为计算机 科学的发展提供了重要的理论支
函数与方程ppt课件
• 函数的概念与性质 • 方程的种类与解法 • 函数与方程的关系 • 函数的应用 • 方程的应用 • 函数与方程的未来发展
01
函数的概念与性质
函数的定义
函数是数学上的一个概念,它描述了两个集合之间的对应关系。具体来说,对于 给定的集合X中的每一个元素x,按照某种规则,总有集合Y中的唯一一个元素y与 之对应。这种关系通常用符号f表示,即f: X→Y。
03
函数与方程的关系
函数图像与方程解的关系
函数图像是方程解在坐标系中的 表现形式,通过观察函数图像可 以直观地了解方程的解的情况。
函数图像的交点表示方程的根, 函数图像的极值点也可能对应方
程的根。
通过函数图像的变化可以推测方 程解的变化趋势。
函数的最值与方程根的关系
函数的最值点可能是方程的根,因为函数在极值点附近的导数会发生变化,导致函 数值发生突变。
如果函数在某区间内单调递增或递减,那么该区间内函数的最大值或最小值可能对 应方程的一元一次根。
对于多元函数,最值问题可能转化为方程组问题,需要利用方程组的解来判断最值 的存在性和性质。
函数图像的变换与方程解的变换
函数图像的平移、伸缩、旋转 等变换会影响函数的值,从而 影响方程的解。
通过对方程进行变量替换或参 数调整,可以改变方程的形式 和结构,从而影响方程的解。
专题02 函数概念与基本初等函数(新定义,高数观点,选填压轴题)(学生版)-2024年高考压轴专题复

专题02 函数概念与基本初等函数
(新定义,高数观点,选填压轴题)
目录
一、函数及其表示 (1)
二、函数的基本性质 (2)
三、分段函数 (4)
四、函数的图象 (5)
五、二次函数 (7)
六、指对幂函数 (7)
七、函数与方程 (8)
八、新定义题 (9)
一、函数及其表示
二、函数的基本性质
三、分段函数
四、函数的图象..
..
2023春·广东韶关·高二统考期末)
e3
cosπ
e2
x
x
x
⎫
-⎛⎫
⋅+
⎪ ⎪
+⎝⎭
⎭
部分图象大致是(
..
. .
2023春·云南楚雄·高二统考期末)函数)32e e 1
x
x x =-的部分图象大致为( )
2023春·湖北武汉·高一华中师大一附中校考期末)下列四个函数中的某个函数在区间致图象如图所示,则该函数是(
A .322x
x
x x
y --=+B .cos222x
x
x x
y -=+5.(2023春·河北沧州·高二统考期中)函数. .
. .
2023·内蒙古赤峰·统考二模)函数2
1
sin x x -
在()π,0-
A.B.
C.D.
五、二次函数
六、指对幂函数
七、函数与方程
八、新定义题A.2
=-B.
4
y x x。
函数概念与基本初等函数
函数概念与基本初等函数函数是一种特殊的数学模型,它描述了一个输入变量和一个输出值之间的关系。
函数可以用一条函数曲线连接起来,函数曲线表示在函数中设定的变量值以及变量值对应的函数值之间的关系。
它也可以用一个公式来表示,公式是把变量和函数值之间的关系简洁的表示出来的符号表达式。
函数有着重要的应用:它们可以帮助我们简化复杂的实际情况,解决实际问题;它们也可以借助图解描绘出函数曲线,给我们带来美观的数学图像;它们还可以运用于统计、分析和建模,用于分析实际问题,从而帮助我们做出正确的决策;它们同样也在许多工程中有着重要的应用,借助函数可以解决工程问题,提高效率。
二、基本初等函数①性函数:线性函数是一类最基本的数学函数,它们的关系是一元一次的,可以用一条直线表示,也可以用一个简单的一元一次方程式y=ax+b来表示。
其中,a为参数,b为常数,x为自变量,y为因变量。
②数函数:指数函数和一般的线性函数有着显著不同,它不是把变量与常数相加,而是将变量与常数指数相乘。
指数函数可以用一条曲线表示,也可以用一个一元指数方程y=a^x来表示,其中a为正数,x为自变量,y为因变量。
③数函数:对数函数也是一类基本的数学函数,它可以用一条曲线表示,可以用一个简单的一元对数方程y=loga x表示,其中a为正数,x为自变量,y为因变量。
④函数:幂函数是一类基本的函数,它可以用一条曲线表示,可以用一个简单的一元幂函数y=x^a表示,其中a为正数,x为自变量,y为因变量。
三、应用上述基本初等函数在数学和工程等不同领域有着重要的应用。
(1)数学线性函数、指数函数、对数函数和幂函数等四种基本的初等函数可以用来简化复杂的实际情况,解决实际问题;它们也可以描绘出美观的数学图像,帮助我们分析实际问题,掌握事物的发展规律;它们还可以运用于统计、分析和建模,为我们做出正确的决策提供支持。
(2)工程初等函数在工程领域应用相当广泛。
借助它们我们可以实现复杂的功能设计、参数调整、运动控制、数据处理等任务,能够更快更准确地解决一些复杂的工程问题,有效提高工程运行的效率。
2010-2019高考数学理科真题分类汇编专题二 函数概念与基本初等函数 第五讲函数与方程含答案
专题二 函数概念与基本初等函数Ⅰ第五讲 函数与方程2019年1.(2019全国Ⅱ理12)设函数()f x 的定义域为R ,满足(1) 2 ()f x f x +=,且当(0,1]x ∈时,()(1)f x x x =-.若对任意(,]x m ∈-∞,都有8()9f x ≥-,则m 的取值范围是 A .9,4⎛⎤-∞ ⎥⎝⎦B .7,3⎛⎤-∞ ⎥⎝⎦C .5,2⎛⎤-∞ ⎥⎝⎦D .8,3⎛⎤-∞ ⎥⎝⎦2.(2019江苏14)设(),()f x g x 是定义在R 上的两个周期函数,()f x 的周期为4,()g x 的周期为2,且()f x 是奇函数.当2(]0,x ∈时,()1)f x ,(2),01()1,122k x x g x x +<≤⎧⎪=⎨-<≤⎪⎩,其中k >0.若在区间(0,9]上,关于x 的方程()()f x g x =有8个不同的实数根,则k 的取值范围是 .3.(2019浙江9)已知,a b ∈R ,函数32,0()11(1),032x x f x x a x ax x <⎧⎪=⎨-++≥⎪⎩,若函数()y f x ax b =--恰有3个零点,则A .a <-1,b <0B .a <-1,b >0C .a >-1,b <0D .a >-1,b >02010-2018年一、选择题1.(2018全国卷Ⅰ)已知函数0()ln 0⎧=⎨>⎩,≤,,,x e x f x x x ()()=++g x f x x a .若()g x 存在2个零点,则a 的取值范围是 A .[1,0)-B .[0,)+∞C .[1,)-+∞D .[1,)+∞2.(2017新课标Ⅲ)已知函数211()2()x x f x x x a ee --+=-++有唯一零点,则a =A .12-B .13C .12D .13.(2017山东)已知当[0,1]x ∈时,函数2(1)y mx =-的图象与y m =的图象有且只有一个交点,则正实数m 的取值范围是 A .(])0,123,⎡+∞⎣B .(][)0,13,+∞C .()23,⎡+∞⎣D .([)3,+∞4.(2016年天津)已知函数()f x =2(4,0,log (1)13,03)ax a x a x x x ⎧+<⎨++≥-+⎩(0a >,且1a ≠)在R 上单调递减,且关于x 的方程|()|2f x x =-恰好有两个不相等的实数解,则a 的取值范围是 A .(0,23] B .[23,34] C .[13,23]{34} D .[13,23){34} 5.(2015安徽)下列函数中,既是偶函数又存在零点的是A .y cos x =B .y sin x =C .y ln x =D .21y x =+ 6.(2015福建)若,a b 是函数()()20,0f x x px q p q =-+>> 的两个不同的零点,且,,2a b - 这三个数可适当排序后成等差数列,也可适当排序后成等比数列,则p q +的值等于A .6B .7C .8D .97.(2015天津)已知函数()()22,22,2x x f x x x ⎧-≤⎪=⎨->⎪⎩ 函数()()2g x b f x =-- ,其中 b R ∈ ,若函数()()y f x g x =- 恰有4个零点,则b 的取值范围是A .7(,)4+∞ B .7(,)4-∞ C .7(0,)4 D .7(,2)48.(2015陕西)对二次函数2()f x ax bx c =++(a 为非零整数),四位同学分别给出下列结论,其中有且仅有一个结论是错误的,则错误的结论是 A .-1是()f x 的零点 B .1是()f x 的极值点 C .3是()f x 的极值 D .点(2,8)在曲线()y f x =上9.(2014山东)已知函数()12+-=x x f ,()kx x g =.若方程()()f x g x =有两个不相等的实根,则实数k 的取值范围是A .),(210B .),(121C .),(21D .),(∞+210.(2014北京)已知函数()26log f x x x=-,在下列区间中,包含()f x 零点的区间是 A .()0,1 B .()1,2 C .()2,4 D .()4,+∞11.(2014重庆)已知函数13,(1,0]()1,(0,1]x f x x x x ⎧-∈-⎪=+⎨⎪∈⎩, 且()()g x f x mx m =--在(1,1]-内有且仅有两个不同的零点,则实数m 的取值范围是A .]21,0(]2,49(⋃--B .]21,0(]2,411(⋃-- C .]32,0(]2,49(⋃-- D .]32,0(]2,411(⋃--12.(2014湖北)已知()f x 是定义在R 上的奇函数,当0x ≥时,2()=3f x x x -.则函数()()+3g x f x x =-的零点的集合为A .{1,3}B .{3,1,1,3}-- C.{23} D.{21,3}- 13.(2013安徽)已知函数32()f x x ax bx c =+++有两个极值点12,x x ,若112()f x x x =<,则关于x 的方程23(())2()0f x af x b ++=的不同实根个数为A .3B .4C .5D .614.(2013重庆)若a b c <<,则函数()()()()()()()f x x a x b x b x c x c x a =--+--+--的两个零点分别位于区间A .(),a b 和(),b c 内B .(),a -∞和(),a b 内C .(),b c 和(),c +∞内D .(),a -∞和(),c +∞内15.(2013湖南)函数()2ln f x x =的图像与函数()245g x x x =-+的图象的交点个数为A .3B .2C .1D .0 16.(2013天津)函数0.5()2|log |1x f x x =-的零点个数为A .1B .2C .3D .417.(2012北京)函数121()()2xf x x =-的零点个数为A .0B .1C .2D .3 18.(2012湖北)函数2()cos f x x x =在区间[0,4]上的零点个数为A .4B .5C .6D .719.(2012辽宁)设函数)(x f ()x R ∈满足()()f x f x -=,()(2)f x f x =-,且当[]0,1x ∈时,()3=f x x .又函数()()=cos g x x x π,则函数()()()h x g x f x =-在13[,]22-上的零点个数为A .5B .6C .7D .8 20.(2011天津)对实数a 与b ,定义新运算“⊗”:,1,, 1.a ab a b b a b -≤⎧⊗=⎨->⎩ 设函数()()22()2,.f x x x x x R =-⊗-∈若函数()y f x c =-的图像与x 轴恰有两个公共点,则实数c 的取值范围是 A .(]3,21,2⎛⎫-∞-⋃- ⎪⎝⎭ B .(]3,21,4⎛⎫-∞-⋃-- ⎪⎝⎭C .11,,44⎛⎫⎛⎫-∞⋃+∞ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭ D .311,,44⎛⎫⎡⎫--⋃+∞ ⎪⎪⎢⎝⎭⎣⎭21.(2011福建)若关于x 的方程210x mx ++=有两个不相等的实数根,则实数m 的取值范围是A .(-1,1)B .(-2,2)C .(-∞,-2)∪(2,+∞)D .(-∞,-1)∪(1,+∞) 22.(2011全国新课标)函数11y x =-的图像与函数2sin (24)y x x π=-≤≤的图像所有交点的横坐标之和等于A .2B .4C .6D .823.(2011山东)已知()f x 是R 上最小正周期为2的周期函数,且当02x <≤时,3()f x x x =-,则函数()y f x =的图象在区间[0,6]上与x 轴的交点的个数为A .6B .7C .8D .924.(2010年福建)函数223,0()2ln ,0x x x f x x x ⎧+-=⎨-+>⎩≤,的零点个数为A .0B .1C .2D .325.(2010天津)函数()23xf x x =+的零点所在的一个区间是A .(-2,-1)B .(-1,0)C .(0,1)D .(1,2) 26.(2010广东)“14m <”是“一元二次方程20x x m ++=有实数解”的 A .充分非必要条件 B .充分必要条件 C .必要非充分条件 D .非充分非必要条件27.(2010浙江)设函数()4sin(21)f x x x =+-,则在下列区间中函数()f x 不.存在零点的是A .[]4,2--B .[]2,0-C .[]0,2D .[]2,4 二、填空题28.(2018全国卷Ⅲ)函数()cos(3)6f x x π=+在[0,]π的零点个数为________.29.(2018天津)已知0a >,函数222,0,()22,0.x ax a x f x x ax a x ⎧++=⎨-+->⎩≤若关于x 的方程()f x ax=恰有2个互异的实数解,则a 的取值范围是 .30.(2018江苏)若函数32()21()f x x ax a =-+∈R 在(0,)+∞内有且只有一个零点,则()f x 在[1,1]-上的最大值与最小值的和为 .31.(2018浙江)已知λ∈R ,函数24,()43,x x f x x x x λλ-⎧=⎨-+<⎩≥,当2λ=时,不等式()0f x <的解集是_____.若函数()f x 恰有2个零点,则λ的取值范围是______.32.(2018浙江)我国古代数学著作《张邱建算经》中记载百鸡问题:“今有鸡翁一,值钱五;鸡母一,值钱三;鸡雏三,值钱一.凡百钱,买鸡百只,问鸡翁、母、雏各几何?”设鸡翁,鸡母,鸡雏个数分别为x ,y ,z ,则1001531003x y z x y z ++=⎧⎪⎨++=⎪⎩,当81z =时,x = ,y = .33.(2017江苏)设()f x 是定义在R 且周期为1的函数,在区间[0,1)上,2,(),x x Df x x x D⎧∈=⎨∉⎩其中集合1{|,}n D x x n n-==∈*N ,则方程()lg 0f x x -=的解的个数是 . 34.(2016年山东)已知函数2||,()24,x x m f x x mx m x m ⎧=⎨-+>⎩≤ 其中0m >,若存在实数b ,使得关于x 的方程()f x b =有三个不同的根,则m 的取值范围是_________. 35.(2015湖北)函数2π()4coscos()2sin |ln(1)|22x f x x x x =---+的零点个数为 . 36.(2015北京)设函数()()()2142 1.xa x f x x a x a x ⎧-<⎪=⎨--⎪⎩≥‚‚‚①若1a =,则()f x 的最小值为;②若()f x 恰有2个零点,则实数a 的取值范围是.37.(2015湖南)已知函数32,(),x x af x x x a ⎧=⎨>⎩≤,若存在实数b ,使函数()()g x f x b =-有两个零点,则a 的取值范围是 .38.(2014江苏)已知)(x f 是定义在R 上且周期为3的函数,当)3,0[∈x 时,|212|)(2+-=x x x f .若函数a x f y -=)(在区间]4,3[-上有10个零点(互不相同),则实数a 的取值范围是 .39.(2014福建)函数()⎩⎨⎧>+-≤-=0,ln 620,22x x x x x x f 的零点个数是_________.40.(2014天津)已知函数2()|3|f x x x =+,x ∈R .若方程()|1|0f x a x --=恰有4个互异的实数根,则实数a 的取值范围为__________.41.(2012福建)对于实数a 和b ,定义运算“*”:22,,,,a ab a b a b b ab a b ⎧-*=⎨->⎩… 设()f x =(21)(1)x x -*-,且关于x 的方程为()f x m =(m ∈R )恰有三个互不相等的实数根123,,x x x ,则123x x x 的取值范围是____________.42.(2011北京)已知函数32,2()(1),2x f x x x x ⎧≥⎪=⎨⎪-<⎩,若关于x 的方程()f x =k 有两个不同的实根,则数k 的取值范围是_______.43.(2011辽宁)已知函数a x e x f x +-=2)(有零点,则a 的取值范围是_____.专题二 函数概念与基本初等函数Ⅰ第五讲 函数与方程答案部分 2019年1.解析:因为(1)2()f x f x +=,所以()2(1)f x f x =-,当(0,1]x ∈时,1()(1),04f x x x ⎡⎤=-∈-⎢⎥⎣⎦, 当(1,2]x ∈时,1(0,1]x -∈,1()2(1)2(1)(2),02f x f x x x ⎡⎤=-=--∈-⎢⎥⎣⎦, 当(2,3]x ∈时,1(1,2]x -∈,[]()2(1)4(2)(3)1,0f x f x x x =-=--∈-, 当(2,3]x ∈时,由84(2)(3)9x x --=-解得73x =或83x =,若对任意(,]x m ∈-∞,都有8()9f x -…,则73m ….故选B .2.解析 作出函数()f x 与()g x 的图像如图所示,由图可知,函数()f x 与1()(12,34,56,78)2g x x x x x =-<<<<剟剟仅有2个实数根;要使关于x 的方程()()f x g x =有8个不同的实数根,则()f x =,(0,2]x ∈与()(2)g x k x =+,(0,1]x ∈的图象有2个不同交点, 由(1,0)到直线20kx y k -+=的距离为11=,解得0)k k =>,因为两点(2,0)-,(1,1)连线的斜率13k =,所以13k <…,即k的取值范围为1[3.3.解析:当0x <时,()(1)y f x ax b x ax b a x b =--=--=--,最多一个零点;当0x …时,32321111()(1)(1)3232y f x ax b x a x ax ax b x a x b =--=-++--=-+-, 2(1)y x a x '=-+,当10a +…,即1a -…时,0y '>,()y f x ax b =--在上递增,()y f x ax b=--最多一个零点不合题意;当10a +>,即1a >-时,令0y '>得(1,)x a ∈++∞,函数递增,令0y '<得(0,1)x a ∈+,函数递减;函数最多有2个零点;根据题意函数()y f x ax b =--恰有3个零点函数()y f x ax b =--在(,0)-∞上有一个零点,在[0,)+∞上有2个零点, 如下图:所以01b a <-且3211(1)(1)(1)032b a a a b ->⎧⎪⎨+-++-<⎪⎩, 解得0b <,10a ->,31(1)6b a >-+. 故选C .2010-2018年1.C 【解析】函数()()=++g x f x x a 存在 2个零点,即关于x 的方程()=--f x x a 有2个不同的实根,即函数()f x 的图象与直线=--y x a 有2个交点,作出直线=--y x a 与函数()f x 的图象,如图所示,由图可知,1-≤a ,解得1≥a ,故选C . 2.C 【解析】令()0f x =,则方程112()2x x a ee x x --++=-+有唯一解,设2()2h x x x =-+,11()x x g x e e --+=+,则()h x 与()g x 有唯一交点,又11111()2x x x x g x ee e e--+--=+=+≥,当且仅当1x =时取得最小值2.而2()(1)11h x x =--+≤,此时1x =时取得最大值1,()()ag x h x =有唯一的交点,则12a =.选C . 3.B 【解析】当01m <≤时,11m≥,函数2()(1)y f x mx ==-,在[0,1]上单调递减,函数()y g x m ==,在[0,1]上单调递增,因为(0)1f =,(0)g m =,2(1)(1)f m =-,(1)1g m =+,所以(0)(0)f g >,(1)(1)f g <,此时()f x 与()g x 在[0,1]x ∈有一个交点;当1m >时,101m<<,函数2()(1)y f x mx ==-,在 1[0,]m 上单调递减,在1[,1]m 上单调递增,此时(0)(0)f g <,在1[0,]m无交点, 要使两个函数的图象有一个交点,需(1)(1)f g ≥,即2(1)1m m -+≥,解得3m ≥. 选B .4.C 【解析】当0x <时,()f x 单调递减,必须满足4302a --…,故304a <…,此时函数()f x 在[0,)+∞上单调递减,若()f x 在R 上单调递减,还需31a …,即13a …,所以1334a 剟.当0x …时,函数|()|y f x =的图象和直线2y x =-只有一个公共点,即当0x …时,方程|()|2f x x =-只有一个实数解.因此,只需当0x <时,方程|()|2f x x =-只有一个实数解,根据已知条件可得,当0x <时,方程2(43)x a x +-+32a x =-,即22(21)320x a x a +-+-=在(,0)-∞上恰有唯一的实数解.判别式24(21)4(32)4(1)(43)a a a a ∆=---=--,当34a =时,0∆=,此时12x =-满足题意;令2()2(21)32h x x a x a =+-+-,由题意得(0)0h <,即320a -<,即23a <时,方程22(21)320x a x a +-+-=有一个正根、一个负根,满足要求;当(0)0h =,即23a =时,方程22(21)320x a x a +-+-=有一个为0、一个根为23-,满足要求;当(0)0h >,即320a ->,即2334a <<时对称轴(21)0a --<,此时方程22(21)320x a x a +-+-=有两个负根,不满足要求;综上实数a 的取值范围是123[,]{}334. 5.A 【解析】cos y x =是偶函数且有无数多个零点,sin y x =为奇函数,ln y x =既不是奇函数又不是偶函数,21y x =+是偶函数但没有零点.故选A .6.D 【解析】由韦达定理得a b p +=,a b q ⋅=,则0,0a b >>,当,,2a b -适当排序后成等比数列时,2-必为等比中项,故4a b q ⋅==,4b a=.当适当排序后成等差数列时,2-必不是等差中项,当a 是等差中项时,422a a=-,解得1a =,4b =; 当4a是等差中项时,82a a =-,解得4a =,1b =,综上所述,5a b p +==,所以p q +9=,选D .7.D 【解析】由()()22,2,2,2,x x f x x x -≤⎧⎪=⎨->⎪⎩得222,0(2),0x x f x x x --≥⎧⎪-=⎨<⎪⎩, 所以222,0()(2)42,0222(2),2x x x y f x f x x x x x x x ⎧-+<⎪=+-=---≤≤⎨⎪--+->⎩, 即222,0()(2)2,0258,2x x x y f x f x x x x x ⎧++<⎪=+-=≤≤⎨⎪-+>⎩, ()()()(2)y f x g x f x f x b =-=+--,所以()()y f x g x =-恰有4个零点等价于方程()(2)0f x f x b +--=有4个不同的解,即函数y b =与函数()(2)y f x f x =+-的图象的4个公共点,由图象可知724b <<. x8.A 【解析】由A 知0a b c -+=;由B 知()2f x ax b '=+,20a b +=;由C 知()2f x ax b '=+,令()0f x '=可得2b x a =-,则()32bf a-=,则2434ac b a -=; 由D 知428a b c ++=,假设A 选项错误,则2020434428a b c a b ac b a a b c -+≠⎧⎪+=⎪⎪⎨-=⎪⎪++=⎪⎩,得5108a b c =⎧⎪=-⎨⎪=⎩,满足题意,故A 结论错误,同理易知当B 或C 或D 选项错误时不符合题意,故选A . 9.B 【解析】如图所示,方程()()f x g x =有两个不相等的实根等价于两个函数的图象有两个不同的交点,结合图象可知,当直线y kx =的斜率大于坐标原点与点(2,1)的连续的斜率,且小于直线1y x =-的斜率时符合题意,故选112k <<.10.C 【解析】∵2(1)6log 160f =-=>,2(2)3log 220f =-=>,231(4)log 4022f =-=-<,∴()f x 零点的区间是()2,4. 11.A 【解析】()()g x f x mx m =--在(1,1]-内有且仅有两个不同的零点就是函数()y f x =的图象与函数(1)y m x =+的图象有两个交点,在同一直角坐标系内作出函数13,(1,0]()1,(0,1]x f x x x x ⎧-∈-⎪=+⎨⎪∈⎩,和函数(1)y m x =+的图象,如图,当直线(1)y m x =+与13,(1,0]1y x x =-∈-+和,(0,1]y x x =∈都相交时 102m <≤;当直线(1)y m x =+与13,(1,0]1y x x =-∈-+有两个交点时,由(1)131y m x y x =+⎧⎪⎨=-⎪+⎩,消元得13(1)1m x x -=++,即2(1)3(1)10m x x +++-=, 化简得2(23)20mx m x m ++++=,当940m ∆=+=,即94m =-时直线 (1)y m x =+与13,(1,0]1y x x =-∈-+相切,当直线(1)y m x =+过点(0,2)- 时,2m =-,所以9(,2]4m ∈--,综上实数m 的取值范围是91(,2](0,]42--⋃.12.D 【解析】当0x ≥时,函数()g x 的零点即方程()3f x x =-的根,由233x x x -=-,解得1x =或3;当0x <时,由()f x 是奇函数得2()()3()f x f x x x -=-=--,即()f x =23x x --,由()3f x x =-得2x =--. 13.A 【解析】2'()32f x x ax b =++,12,x x 是方程2320x ax b ++=的两根,由23(())2()0f x af x b ++=,则又两个()f x 使得等式成立,11()x f x =,211()x x f x >=,其函数图象如下:x21)=x 1如图则有3个交点,故选A.14.A 【解析】由a b c <<,可得()()()0f a a b a c =-->,()()()0f b b c b a =--<,()()()0f c c a c b =-->.显然()()0f a f b ⋅<,()()0f b f c ⋅<,所以该函数在(,)a b 和(,)b c 上均有零点,故选A .15.B 【解析】二次函数()245g x x x =-+的图像开口向上,在x 轴上方,对称轴为2x =,(2)1g =; (2)2ln 2ln 41f ==>.所以(2)(2)g f <,从图像上可知交点个数为2.16.B 【解析】令()0f x =,可得0.51log 2x x =,由图象法可知()f x 有两个零点. 17.B 【解析】因为()f x 在[0,)+∞内单调递增,又1(0)10,(1)02f f =-<=>,所以()f x 在[0,)+∞内存在唯一的零点.18.C 【解析】0)(=x f ,则0=x 或0cos 2=x ,Z k k x ∈+=,22ππ,又[]4,0∈x ,4,3,2,1,0=k 所以共有6个解.选C .19.B 【解析】由题意()()f x f x -=知,所以函数()f x 为偶函数,所以()(2)(2)f x f x f x =-=-,所以函数()f x 为周期为2的周期函数,且(0)0f =,(1)1f =,而()|cos()|g x x x π=为偶函数,且113(0)()()()0222g g g g ==-==,在同一坐标系下作出两函数在13[,]22-上的图像,发现在13[,]22-内图像共有6个公共点,则函数()()()h x g x f x =-在13[,]22-上的零点个数为6,故选B .20.B 【解析】由题意知,若222()1x x x ---≤,即312x -≤≤时,2()2f x x =-;当222()1x x x --->,即1x <-或32x >时,2()f x x x =-,要使函数()y f x c =-的图像与x 轴恰有两个公共点,只须方程()0f x c -=有两个不相等的实数根即可,即函数()y f x =的图像与直线y c =有两个不同的交点即可,画出函数()y f x =的图像与直线y c =,不难得出答案B .21.C 【解析】由一元二次方程有两个不相等的实数根,可得判别式0∆>,即240m ->,解得2m <-或2m >,故选C . 22.D 【解析】图像法求解.11y x =-的对称中心是(1,0)也是2sin (24)y x x π=-≤≤的中心,24x -≤≤他们的图像在1x =的左侧有4个交点,则1x =右侧必有4个交点.不妨把他们的横坐标由小到大设为1,2345678,,,,,,x x x x x x x x , 则182736452x x x x x x x x +=+=+=+=,所以选D23.B 【解析】因为当02x ≤<时, 3()f x x x =-,又因为()f x 是R 上最小正周期为2的周期函数,且(0)0f =,所以(6)(4)(2)(0)0f f f f ====,又因为(1)0f =,所以(3)0f =,(5)0f =,故函数()y f x =的图象在区间[0,6]上与x 轴的交点的个数为7个,选B .24.C 【解析】当0x ≤时,令2230x x +-=解得3x =-;当0x >时,令2ln 0x -+=解得100x =,所以已知函数有两个零点,选C . 25.B 【解析】因为1(1)230f --=-<,0(0)2010f =-=>,所以选B . 26.A 【解析】20x x m ++=有实数解等价于140m ∆=-≥,即14m ≤.当14m <时,14m ≤成立,但14m ≤时,14m <不一定成立,故选A .27.A 【解析】(0)4sin10f =>,(2)4sin 52f =-,由于52ππ<<,所以(2)0f <,故函数()f x 在[0,2]上存在零点;由于(1)4sin(1)10f -=-+<,故函数()f x 在[1,0]-上存在零点,在[0,2]上也存在零点,令52[2,4]4x π-=∈, 则52552()4sin 0424f πππ--=->,而(2)0f <, 所以函数在[2,4]上存在零点,故选A . 28.3【解析】由题意知,cos(3)06x π+=,所以362x k πππ+=+,k ∈Z ,所以93k x ππ=+,k ∈Z ,当0k =时,9x π=;当1k =时,49x π=;当2k =时,79x π=,均满足题意,所以函数()f x 在[0,]π的零点个数为3.29.(48),【解析】当0x ≤时,由22x ax a ax ++=,得2a x ax =--;当0x >时,由222x ax a ax -+-=,得22a x ax =-+.令22,0(),0x ax x g x x ax x ⎧--=⎨-+>⎩≤,作出直线y a =,2y a =,函数()g x 的图象如图所示,()g x 的最大值为222424a a a -+=,由图象可知,若()f x ax =恰有2个互异的实数解,则224a a a <<,得48a <<. 30.3-【解析】2()622(3)f x x ax x x a '=-=-(a ∈R ),当0a ≤时()0f x '>在(0,)+∞上恒成立,则()f x 在(0,)+∞上单调递增,又(0)1f =,所以此时()f x 在(0,)+∞内无零点,不满足题意.当0a >时,由()0f x '>得3a x >,由()0f x '<得03a x <<,则()f x 在(0,)3a上单调递减,在(,)3a +∞上单调递增,又()f x 在(0,)+∞内有且只有一个零点,所以3()10327a a f =-+=,得3a =,所以32()231f x x x =-+, 则()6(1)f x x x '=-,当(1,0)x ∈-时,()0f x '>,()f x 单调递增,当(0,1)x ∈时,()0f x '<,()f x 单调递减,则max ()(0)1f x f ==,(1)4f -=-,(1)0f =,则min ()4f x =-,所以()f x 在[1,1]-上的最大值与最小值的和为3-.31.(1,4);(1,3](4,)+∞【解析】若2λ=,则当2x ≥时,令40x -<,得24x <≤;当2x <时,令2430x x -+<,得12x <<.综上可知14x <<,所以不等式()0f x <的解集为(1,4).令40x -=,解得4x =;令2430x x -+=,解得1x =或3x =.因为函数()f x 恰有2个零点,结合函数的图象(图略)可知13λ<≤或4λ>.32.8;11【解析】因为81z =,所以195373x y x y +=⎧⎨+=⎩,解得811x y =⎧⎨=⎩.33.8【解析】由于()[0,1)f x ∈,则需考虑110x ≤<的情况,在此范围内,x ∈Q 且x D ∈时,设*,,,2qx p q p p=∈≥N ,且,p q 互质, 若lg x ∈Q ,则由lg (0,1)x ∈,可设*lg ,,,2nx m n m m=∈≥N ,且,m n 互质, 因此10n mq p=,则10()nm q p =,此时左边为整数,右边为非整数,矛盾, 因此lg x ∉Q ,因此lg x 不可能与每个周期内x D ∈对应的部分相等, 只需考虑lg x 与每个周期x D ∉的部分的交点,画出函数图象,图中交点除外(1,0)其他交点横坐标均为无理数,属于每个周期x D ∉的部分,且1x =处11(lg )1ln10ln10x x '==<,则在1x =附近仅有一个交点,因此方程()lg 0f x x -=的解的个数为8.34.(3,)+∞【解析】由题意,当x m >时,222()24()4f x x mx m x m m m =-+=-+-,其顶点为2(,4)m m m -;当x m …时,函数()f x 的图象与直线x m =的交点为(,)Q m m .①当24m m m m>⎧⎨-⎩…,即03m <…时,函数()f x 的图象如图1所示,此时直线y b =与函数()f x 的图象有一个或两个不同的交点,不符合题意;②当240m m m m ⎧-<⎨>⎩,即3m >时,函数()f x 的图象如图2所示,则存在实数b 满足24m m b m -<…,使得直线y b =与函数()f x 的图象有三个不同的交点,符合题意.综上,m 的取值范围为(3,)+∞.图1 图235.2【解析】因为2()4coscos()2sin |ln(1)|22x f x x x x π=---+ 2(1cos )sin 2sin |ln(1)|x x x x =+⋅--+=sin 2|ln(1)|x x -+36.1- 1[,1)2[2,)+∞【解析】①若1a =,则21()4()(2) 1.x a x f x x a x a x ⎧-<=⎨--⎩≥‚‚‚,作出函数()f x 的图象如图所示,由图可知()f x 的最小值为1-.②当1a ≥时,要使()f x 恰好有3个零点,需满足120a -≤,即2a ≥.所以2a ≥;当1a <时,要使()f x 恰好有2个零点,需满足11220a a a <⎧⎨->⎩≤,解得112a <≤.37.),1()0,(+∞-∞ 【解析】分析题意可知,问题等价于方程)(3a xb x ≤=与方程)(2a x b x >=的根的个数和为2,若两个方程各有一个根:则可知关于b 的不等式组⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≤->≤a b a b a b 31有解,从而1>a ;若方程)(3a x b x ≤=无解,方程)(2a xb x >=有2个根:则可知关于b 的不等式组⎪⎩⎪⎨⎧>->ab ab 31有解,从而0<a ;综上,实数a 的取值范围是),1()0,(+∞-∞ .38.1(0,)2【解析】函数()y f x a =-在区间[3,4]-上有互不相同的10个零点,即函数()y fx =与y a =的图象有10个不同的交点,在坐标系中作出函数()y f x =在一个周期内的图象,可知102a <<.39.2【解析】当0x ≤时,令220x -=,解得x =当0x >时,()26ln f x x x =-+,∵1()20f x x'=+>,∴()f x 在(0,)+∞上单调递增,因为(1)40f =-<,(3)ln30f =>,所以函数()26ln f x x x =-+在(0,)+∞有且只有一个零点,所以()f x 的零点个数为2.40.01a <<或9a >【解析】法一 显然0a >.(ⅰ)当(1)y a x =--与23y x x =--相切时,1a =,此时()|1|0f x a x --=恰有3个互异的实数根. (ⅱ)当直线(1)y a x =-与函数23y x x =+相切时,9a =,此时()|1|0f x a x --=恰有2个互异的实数根.结合图象可知01a <<或9a >.法二:显然1a ¹,所以231x xa x +=-.令1t x =-,则45a t t =++.因为4(,4]t t +∈-∞-[4,)+∞,所以45t t++Î(,1][9,)-∞+∞.结合图象可得01a <<或9a >.41.116-()【解析】由定义运算“*”可知 22(21)(21)(1),211()(1)(21)(1),211x x x x x f x x x x x x ⎧------=⎨----->-⎩…=222,0,0x x x x x x ⎧-⎨-+>⎩…,如图可知满足题意的m 的范围是104m <<,不妨设123x x x <<,当0x >时,2x x -+=m ,即20x x m -+=∴231x x +=;∴2232310()24x x x x +<<= 当0x …时,由212,(0)4x x x -=<,得14x -= 10x <<1230x x x << 42.(0,1)【解析】当2x <时,2()3(1)0f x x '=-≥,说明函数在(,2)-∞上单调递增,函数的值域是(,1)-∞,又函数在[2,)+∞上单调递减,函数的值域是(0,1],因此要使方程()f x k =有两个不同实根,则01k <<.43.(,2ln 22]-∞-【解析】由原函数有零点,可将问题转化为方程20xe x a -+=有解问题,即方程2x a x e =-有解.令函数()2x g x x e =-,则()2x g x e '=-,令()0g x '=,得ln 2x =,所以()g x 在(,ln 2)-∞上是增函数,在(ln 2,)+∞上是减函数,所以()g x 的最大值为(ln 2)2ln 22g =-,所以(,2ln 22]a ∈-∞-.。
函数的概念与基本初等函数函数与方程课件文ppt
xx年xx月xx日
目 录
• 函数的概念 • 基本初等函数 • 函数的应用 • 方程的概念与解法 • 基本初等函数与方程的关系
01
函数的概念
函数定义与性质
函数定义
函数是一种从输入到输出的映射关系,输入被称为自变量,输出被称为因变 量。函数通常被表示为一个数学表达式或表格。
含有多个未知数的方程,如 x + y z = 0。
方程的解法与技巧
代数法
通过化简、变形、替换等代数技巧求解方 程。
公式法
对于一些特殊类型的方程,可以使用公式 直接求解。
图解法
对于一些一元二次方程,可以通过画图的 方式求解。
迭代法
通过不断迭代逼近方程的解。
方程的应用与实例
1 2
工程问题
在工程设计中,经常需要使用方程来描述和解 决实际问题,如力学、流体力学等。
函数性质
函数具有唯一性、可逆性、有界性、连续性等性质。
函数的定义域与值域
定义域
函数中自变量的取值范围被称为定义域。
值域
函数中因变量的取值范围被称为值域。
函数的类别与关系
类别
根据函数的定义和性质,函数可以分为线性函数、二次函数 、指数函数、对数函数等类别。
关系
函数之间存在一些基本的关系,如加法、减法、乘法、除法 等运算,以及一些特定的函数关系,如正比、反比、对数等 关系。
在极值点处,函数的值会发生变化,这个变 化的值即为极值。
最值点
最值
在定义域内,函数可以取到的最大或最小值 点。
在最值点处,函数的值达到定义域内的最大 或最小值。
函数的优化与改进
函数的优化
函数函数与方程课件pptx
03
方程的种类与求解方法
线性方程
定义与形式
线性方程是一类基本的数学方程,其形式通常为 ax+by+c=0,其中a、b、c为常数。
求解方法
对于线性方程,可以使用高斯消元法或逆矩阵法求解。
非线性方程
定义与形式
非线性方程是指方程中未知数的最高次数大于1的方程,如x^2+y^2=1。
求解方法
非线性方程的求解方法比较复杂,常见的有牛顿法、二分法、迭代法等。
可导性
函数在某一点上可以求导,即可以 求得该点上的切线斜率。
函数的分类
• 常数函数:输出值与输入值无关的函数,如f(x)=5。 • 一次函数:输出值与输入值成一次关系的函数,如f(x)=2x+3。 • 二次函数:输出值与输入值的二次方成正比的函数,如f(x)=x^2。 • 幂函数:输出值与输入值的某次幂成正比的函数,如f(x)=x^3。 • 指数函数:输出值与输入值的指数成正比的函数,如f(x)=2^x。 • 对数函数:输出值与输入值的对数成正比的函数,如f(x)=log(x)。 • 三角函数:输出值与输入值的三角函数成正比的函数,如f(x)=sin(x)。
利用函数的性质解方程
函数的性质包括单调性、奇偶性、周期性等,这些性质可以帮助我们解决一 些与方程有关的问题。例如,利用函数的单调性判断方程根的存在性或比较 根的大小。
利用方程求解函数
利用方程求函数的表达式
通过已知的变量和关系式,利用方程求解出函数的表达式。例如,在知道一些点 对距离的情况下,通过解方程组得到函数的表达式。
利用方程判断函数的性质
通过已知的方程和函数的表达式,利用方程可以判断出一些函数的性质。例如, 通过解出函数的极值点或零点来判断函数的单调性或奇偶性。
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专题二 函数概念与基本初等函数Ⅰ第五讲 函数与方程一、选择题1.(2018全国卷Ⅰ)已知函数0()ln 0⎧=⎨>⎩,≤,,,x e x f x x x ()()=++g x f x x a .若()g x 存在2个零点,则a 的取值范围是A .[1,0)-B .[0,)+∞C .[1,)-+∞D .[1,)+∞2.(2017新课标Ⅲ)已知函数211()2()x x f x x x a ee --+=-++有唯一零点,则a = A .12- B .13 C .12D .1 3.(2017山东)已知当[0,1]x ∈时,函数2(1)y mx =-的图象与y x m =的图象有且只有一个交点,则正实数m 的取值范围是 A .(])0,123,⎡+∞⎣B .(][)0,13,+∞C .()223,⎡+∞⎣D .([)23,+∞ 4.(2016年天津)已知函数()f x =2(4,0,log (1)13,03)a x a x a x x x ⎧+<⎨++≥-+⎩(0a >,且1a ≠)在R 上单调递减,且关于x 的方程|()|2f x x =-恰好有两个不相等的实数解,则a 的取值范围是A .(0,23]B .[23,34]C .[13,23]{34}D .[13,23){34} 5.(2015安徽)下列函数中,既是偶函数又存在零点的是A .y cos x =B .y sin x =C .y ln x =D .21y x =+6.(2015福建)若,a b 是函数()()20,0f x x px q p q =-+>> 的两个不同的零点,且,,2a b - 这三个数可适当排序后成等差数列,也可适当排序后成等比数列,则p q +的值等于A .6B .7C .8D .97.(2015天津)已知函数()()22,22,2x x f x x x ⎧-≤⎪=⎨->⎪⎩ 函数()()2g x b f x =-- ,其中 b R ∈ ,若函数()()y f x g x =- 恰有4个零点,则b 的取值范围是A .7(,)4+∞B .7(,)4-∞C .7(0,)4D .7(,2)48.(2015陕西)对二次函数2()f x ax bx c =++(a 为非零整数),四位同学分别给出下列结论,其中有且仅有一个结论是错误的,则错误的结论是A .-1是()f x 的零点B .1是()f x 的极值点C .3是()f x 的极值D .点(2,8)在曲线()y f x =上 9.(2014山东)已知函数()12+-=x x f ,()kx x g =.若方程()()f x g x =有两个不相等的实根,则实数k 的取值范围是 A .),(210 B .),(121C .),(21D .),(∞+2 10.(2014北京)已知函数()26log f x x x=-,在下列区间中,包含()f x 零点的区间是 A .()0,1 B .()1,2 C .()2,4 D .()4,+∞11.(2014重庆)已知函数13,(1,0]()1,(0,1]x f x x x x ⎧-∈-⎪=+⎨⎪∈⎩, 且()()g x f x mx m =--在(1,1]-内有且仅有两个不同的零点,则实数m 的取值范围是A .]21,0(]2,49(⋃--B .]21,0(]2,411(⋃-- C .]32,0(]2,49(⋃-- D .]32,0(]2,411(⋃-- 12.(2014湖北)已知()f x 是定义在R 上的奇函数,当0x ≥时,2()=3f x x x -.则函数()()+3g x f x x =-的零点的集合为A .{1,3}B .{3,1,1,3}--C .{273}D .{271,3}-13.(2013安徽)已知函数32()f x x ax bx c =+++有两个极值点12,x x ,若 112()f x x x =<,则关于x 的方程23(())2()0f x af x b ++=的不同实根个数为A .3B .4C .5D .614.(2013重庆)若a b c <<,则函数()()()()()()()f x x a x b x b x c x c x a =--+--+--的两个零点分别位于区间A .(),a b 和(),b c 内B .(),a -∞和(),a b 内C .(),b c 和(),c +∞内D .(),a -∞和(),c +∞内15.(2013湖南)函数()2ln f x x =的图像与函数()245g x x x =-+的图象的交点个数为A .3B .2C .1D .016.(2013天津)函数0.5()2|log |1x f x x =-的零点个数为A .1B .2C .3D .417.(2012北京)函数121()()2x f x x =-的零点个数为A .0B .1C .2D .318.(2012湖北)函数2()cos f x x x =在区间[0,4]上的零点个数为A .4B .5C .6D .719.(2012辽宁)设函数)(x f ()x R ∈满足()()f x f x -=,()(2)f x f x =-,且当[]0,1x ∈时,()3=f x x .又函数()()=cos g x x x π,则函数()()()h x g x f x =-在13[,]22-上的零点个数为A .5B .6C .7D .820.(2011天津)对实数a 与b ,定义新运算“⊗”:,1,, 1.a a b a b b a b -≤⎧⊗=⎨->⎩设函数 ()()22()2,.f x x x x x R =-⊗-∈若函数()y f x c =-的图像与x 轴恰有两个公共点,则实数c 的取值范围是A .(]3,21,2⎛⎫-∞-⋃- ⎪⎝⎭ B .(]3,21,4⎛⎫-∞-⋃-- ⎪⎝⎭C .11,,44⎛⎫⎛⎫-∞⋃+∞ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ D .311,,44⎛⎫⎡⎫--⋃+∞ ⎪⎪⎢⎝⎭⎣⎭21.(2011福建)若关于x 的方程210x mx ++=有两个不相等的实数根,则实数m 的取值范围是A .(-1,1)B .(-2,2)C .(-∞,-2)∪(2,+∞)D .(-∞,-1)∪(1,+∞)22.(2011全国新课标)函数11y x =-的图像与函数2sin (24)y x x π=-≤≤的图像所有交点的横坐标之和等于 A .2 B .4 C .6 D .823.(2011山东)已知()f x 是R 上最小正周期为2的周期函数,且当02x <≤时,3()f x x x =-,则函数()y f x =的图象在区间[0,6]上与x 轴的交点的个数为A .6B .7C .8D .924.(2010年福建)函数223,0()2ln ,0x x x f x x x ⎧+-=⎨-+>⎩≤,的零点个数为A .0B .1C .2D .325.(2010天津)函数()23x f x x =+的零点所在的一个区间是A .(-2,-1)B .(-1,0)C .(0,1)D .(1,2)26.(2010广东)“14m <”是“一元二次方程20x x m ++=有实数解”的 A .充分非必要条件 B .充分必要条件C .必要非充分条件D .非充分非必要条件27.(2010浙江)设函数()4sin(21)f x x x =+-,则在下列区间中函数()f x 不.存在零点的是A .[]4,2--B .[]2,0-C .[]0,2D .[]2,4 二、填空题28.(2018全国卷Ⅲ)函数()cos(3)6f x x π=+在[0,]π的零点个数为________.29.(2018天津)已知0a >,函数222,0,()22,0.x ax a x f x x ax a x ⎧++=⎨-+->⎩≤若关于x 的方程()f x ax =恰有2个互异的实数解,则a 的取值范围是 .30.(2018江苏)若函数32()21()f x x ax a =-+∈R 在(0,)+∞内有且只有一个零点,则()f x在[1,1]-上的最大值与最小值的和为 .31.(2018浙江)已知λ∈R ,函数24,()43,x x f x x x x λλ-⎧=⎨-+<⎩≥,当2λ=时,不等式()0f x <的解集是_____.若函数()f x 恰有2个零点,则λ的取值范围是______.32.(2018浙江)我国古代数学著作《张邱建算经》中记载百鸡问题:“今有鸡翁一,值钱五;鸡母一,值钱三;鸡雏三,值钱一.凡百钱,买鸡百只,问鸡翁、母、雏各几何?”设鸡翁,鸡母,鸡雏个数分别为x ,y ,z ,则1001531003x y z x y z ++=⎧⎪⎨++=⎪⎩,当81z =时,x = ,y = .33.(2017江苏)设()f x 是定义在R 且周期为1的函数,在区间[0,1)上,2,(),x x D f x x x D⎧∈=⎨∉⎩其中集合1{|,}n D x x n n-==∈*N ,则方程()lg 0f x x -=的解的个数是 . 34.(2016年山东)已知函数2||,()24,x x m f x x mx m x m⎧=⎨-+>⎩≤ 其中0m >,若存在实数b ,使得关于x 的方程()f x b =有三个不同的根,则m 的取值范围是_________.35.(2015湖北)函数2π()4cos cos()2sin |ln(1)|22x f x x x x =---+的零点个数为 . 36.(2015北京)设函数()()()2142 1.x a x f x x a x a x ⎧-<⎪=⎨--⎪⎩≥‚‚‚ ①若1a =,则()f x 的最小值为 ;②若()f x 恰有2个零点,则实数a 的取值范围是. 37.(2015湖南)已知函数32,(),x x a f x x x a⎧=⎨>⎩≤,若存在实数b ,使函数()()g x f x b =-有两个零点,则a 的取值范围是 .38.(2014江苏)已知)(x f 是定义在R 上且周期为3的函数,当)3,0[∈x 时,|212|)(2+-=x x x f .若函数a x f y -=)(在区间]4,3[-上有10个零点(互不相同),则实数a 的取值范围是 .39.(2014福建)函数()⎩⎨⎧>+-≤-=0,ln 620,22x x x x x x f 的零点个数是_________.40.(2014天津)已知函数2()|3|f x x x =+,x ∈R .若方程()|1|0f x a x --=恰有4个互异的实数根,则实数a 的取值范围为__________. 41.(2012福建)对于实数a 和b ,定义运算“*”:22,,,,a ab a b a b b ab a b ⎧-*=⎨->⎩ 设 ()f x =(21)(1)x x -*-,且关于x 的方程为()f x m =(m ∈R )恰有三个互不相等的实数根123,,x x x ,则123x x x 的取值范围是____________.42.(2011北京)已知函数32,2()(1),2x f x x x x ⎧≥⎪=⎨⎪-<⎩,若关于x 的方程()f x =k 有两个不同的实根,则数k 的取值范围是_______.43.(2011辽宁)已知函数a x e x f x +-=2)(有零点,则a 的取值范围是_____.。