2018届二轮复习函数的图像与性质学案文(全国通用)
专题02 函数的图像与性质
函数单调性的判断和应用及函数的奇偶性、周期性的应用,识图用图是高考的热点,题型既有选择题、填空题,又有解答题,与函数的概念、图象、性质综合在一起考查.
预计2017年高考仍将综合考查函数性质,并能结合函数图象的特点,对各个性质进行综合运用,另外函数的性质还常常与向量、不等式、三角函数、导数等知识相结合,所以在备考过程中应加强这方面的训练.
1.函数
(1)映射:集合A(A中任意x)集合B(B中有唯一y与A中的x对应).
(2)函数:非空数集A―→非空数集B的映射,其三要素:定义域A、值域C(C⊆B)、对应法则f.
①求函数定义域的主要依据:
(Ⅰ)分式的分母不为零;
(Ⅱ)偶次方根被开方数不小于零;
(Ⅲ)对数函数的真数必须大于零;
(Ⅳ)指数函数和对数函数的底数必须大于零且不等于1;
(Ⅴ)正切函数y=tanx中,x的取值范围是x∈R,且x≠kπ+,k∈Z.
②求函数值域的方法:无论用什么方法求值域,都要优先考虑定义域,常用的方法有基本函数法、配方法、换元法、不等式法、函数的单调性法、函数的有界性法、导数法.
③函数图象在x轴上的正投影对应函数的定义域;函数图象在y轴上的正投影对应函数的值域.
2.函数的性质
(1)函数的奇偶性
如果对于函数y=f(x)定义域内的任意一个x,都有f(-x)=-f(x)(或f(-x)=f(x)),那么函数f(x)就叫做奇函数(或偶函数).
(2)函数的单调性
函数的单调性是函数的又一个重要性质.给定区间D上的函数f(x),若对于任意x1、x2∈D,当x1
f(x2)),则称f(x)在区间D上为单调增(或减)函数.反映在图象上,若函数f(x)是区间D上的增(减)函数,则图象在D上的部分从左到右是上升(下降)的.如果函数f(x
)在给定区间(a,b)上恒有f ′(x)>0(f ′(x)<0),则f(x)在区间(a,b)上是增(减)函数,(a,b)为f(x)的单调增(减)区间.
判定单调性方法主要有定义法、图象法、导数法等.
(3)函数的周期性
设函数y=f(x),x∈D,如果存在非零常数T,使得对任意x∈D,都有f(x+T)=f(x),则函数f(x)为周期函数,T为y=f(x)的一个周期.
(4)最值
一般地,设函数y=f(x)的定义域为I,如果存在实数M满足:
①对于任意的x∈I,都有f(x)≤M (或f(x)≥M);
②存在x0∈I,使f(x0)=M,那么称M是函数y=f(x)的最大值(或最小值).
3.函数图象
(1)函数图象部分的复习应该解决好画图、识图、用图三个基本问题,即对函数图象的掌握有三方面的要求:
①会画各种简单函数的图象;
②能依据函数的图象判断相应函数的性质;
③能用数形结合的思想以图辅助解题.
(2)利用基本函数图象的变换作图
①平移变换:
y=f(x)y=f(x-h),
y=f(x)y=f(x)+k.
③对称变换:
y=f(x)y=-f(x),
y=f(x)y=f(-x),
y=f(x)y=f(2a-x),
y=f(x)y=-f(-x).
4.对函数性质的考查主要依托基本初等函数及其基本变换来进行,对于某些抽象函数来说,一般通过恰当赋值,结合基本定义来研究.
考点一 函数的概念及表示
例1、(1)已知函数f(x)=且f(a)=-3,则f(6-a)=( )
A.- B.-
C.- D.-
【答案】A
【解析】通解:(讨论a的取值,计算f(a),并求a)
当a≤1时,f(a)=2a-1-2=-3,即2a-1=-1,不成立,舍去;
当a>1时,f(a)=-log2(a+1)=-3,即log2(a+1)=3,得a+1=23=8,∴a=7,此时f(6-a)=f(-1)=2-2-2=-.故选A.
(2)设函数f(x)=的图象过点(1,1),函数g(x)是二次函数,若函数f(g(x))的值域是[0,+∞),则函数g(x)的值域是( )
A.(-∞,-1]∪[1,+∞)
B.(-∞,-1]∪[0,+∞)
C.[0,+∞)
D.[1,+∞)
【答案】C
是二次函数,值域不会是选项A,B,易知,当g(x)的值域是[0,+∞)时,f(g(x))的值域是[0,+∞).故选C.
【方法规律】1.(1)形如f(g(x))的函数求值时,应遵循先内后外的原则.
(2)对于分段函数的求值(解不等式)问题,必须依据条件准确地找出利用哪一段求解.即“分段归类”“数形结合”为常用技巧方法.
2.求函数值域(最值)的常用方法有:(1)直接法,求得函数解析式的范围,得到函数的值域;(2)配方法,转化为二次函数的最值求解;(3)分离常数法,对于探求形如y=(c≠0)的值域,常把其分子分离成不含自变量x的形式;(4)换元法,通过换元转化成熟悉的函数;(5)单调性法,此法需先确定函数在定义域上(或某个定义域子集上)的单调性;(6)图象法,若函数解析式的几何意义较明显,诸如距离、斜率等,可用数形结合的方法求其值域;(7)基本不等式法,对于探求形如y=x+(k>0)的值域,常用基本不等式求解;(8)导数法,先利用导数判断其单调性,再求其值域.
【变式探究】设函数f(x)=f(-2)+f(log212)=( )
A.3 B.6
C.9 D.12
【解析】通解:选C.∵-2<1,∴f(-2)=1+log2[2-(-2)]=3;
∵log212>1,∴f(log212)=2log212-1=2log26=6.
∴f(-2)+f(log212)=9.
优解:由f(-2)=3,∴f(-2)+f(log212)>3排除A.
由于log212>1,要用f(x)=2x-1计算,则f(log212)为偶数,∴f(-2)+f(log212)为奇数,只能选C.
考点二 函数的图象及应用
例2、【2017课标1,文8】函数的部分图像大致为
A. B.
C. D.
【答案】C
【变式探究】(1)(2016·高考全国卷Ⅱ)已知函数f(x)(x∈R)满足f(-x)=2-f(x),若函数y=与y=f(x)图象的交点为(x1,y1),(x2,y2),…,(xm,ym),则 (xi+yi)=( )
A.0 B.m
C.2m D.4m
【答案】B
【解析】(利用图象的对称性求解)
因为f(-x)=2-f(x),
所以f(-x)+f(x)=2.
因为=0,=1,
所以函数y=f(x)的图象关于点(0,1)对称.
函数y==1+,故其图象也关于点(0,1)对称.
所以函数y=与y=f(x)图象的交点(x1,y1),(x2,y2),
…,(xm,ym)成对出现,且每一对均关于点(0,1)对称,
所以i=0,i=2×=m,
所以(xi++yi)=m.故选B.
(2)(2016·高考全国卷Ⅰ)函数y=2x2-e|x|在[-2,2]的图象大致为( )
【答案】D
【方法技巧】识别函数图象的方法
基本方法有:(1)直接法(直接求出函数的解析式并作出其图象);(2)特例排除法(其中用特殊点法破解函数图象问题需寻找特殊的点,即根据已知函数的图象或已知函数的解析式,取特殊点,判断各选项的图象是否经过该特殊点);(3)性质验证法.
【变式探究】如图所示的图象可能是下列哪个函数的图象( )
A.y=2x-x2-1 B.y=
C.y=(x2-2x)ex D.y=
【解析】选C.A中,∵y=2x-x2-1=2x-(x2+1),当x趋向于-∞时,2x的值趋向于0,x2+1的值趋向于+∞,
∴当x趋向于-∞时,函数y=2x-x2-1的值趋向于-∞,∴A中的函数不符合;B中,∵y=sin x是周期函数,∴函数y=的图象是在x轴附近的波浪线,
∴B中的函数不符合;D中,y=的定义域是(0,1)∪(1,+∞),∴D中函数不符合.故选C.
考点三 函数性质的应用
例3、【2017北京,文5】已知函数,则
(A)是偶函数,且在R上是增函数
(B)是奇函数,且在R上是增函数
(C)是偶函数,且在R上是减函数
(D)是奇函数,且在R上是增函数
【答案】B
【解析】,所以该函数是奇函数,并且是增函数, 是减函数,根据增函数−减函数=增函数,可知该函数是增函数,故选B.
【变式探究】(1)设函数f(x)=ln(1+|x|)-,则使得f(x)>f(2x-1)成立的x的取值范围是( )
A. B.∪(1,+∞)
C. D.∪
【答案】A
(2)(2016·高考全国卷Ⅰ)若a>b>1,0<c<1,则( )
A.ac<bc B.abc<bac
C.alogbc<blogac D.logac<logbc
【答案】C
【方法技巧】
1.基本法是利用单调性化简不等式.速解法是特例检验法.
2.求函数的单调区间与确定单调性的方法一样.常用的方法有:
(1)利用已知函数的单调性,即转化为已知函数的和、差或复合函数,求单调区间.(2)定义法:先求定义域,再利用单调性定义确定单调区间.(3)图象法:如果f(x)是以图象形式给出的,或者f(x)的图象易作出,则可由图象的直观性写出它的单调区间.(4)导数法:利用导数取值的正负确定函数的单调区间.
3.若函数f(x)在定义域上(或某一区间上)是增函数,则f(x1)cb
【答案】B
2.【2016高考新课标1文数】函数在的图像大致为( )
(A)(B)
(C)(D)
【答案】D
【解析】函数f(x)=2x2–e|x|在[–2,2]上是偶函数,其图像关于轴对称,因为
,所以排除选项;当时,有一零点,设为,当时,为减函数,当时,为增函数.故选D.
3. 【2016高考新课标2文数】下列函数中,其定义域和值域分别与函数y=10lgx的定义域和值域相同的是( )
(A)y=x (B)y=lgx (C)y=2x (D)
【答案】D
【解析】,定义域与值域均为,只有D满足,故选D.
4. 【2016高考新课标2文数】已知函数f(x)(x∈R)满足f(x)=f(2-x),若函数y=|x2-2x-3| 与y=f(x) 图像的交点为(x1,y1),(x2,y2),…,(xm,ym),则( )
(A)0 (B)m (C) 2m (D) 4m
【答案】B
5. 【2016高考新课标Ⅲ文数】已知,则( )
(A) (B) (C) (D)
【答案】A
【解析】因为,,又函数在上是增函数,所以,即,故选A.
6.【2016高考浙江文数】函数y=sinx2的图象是( )
【答案】D
【解析】因为为偶函数,所以它的图象关于轴对称,排除A、C选项;当,即时,,排除B选项,故选D.
7.【2016高考浙江文数】已知a,b>0,且a≠1,b≠1,若 ,则( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】,
当时,,,
当时,,
观察各选项可知选D.
8.【2016高考浙江文数】已知函数f(x)=x2+bx,则“b<0”是“f(f(x))的最小值与f(x)的最小值相等”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充分必要条件 D.既不充分也不必要条件
【答案】A
值相等”;
当时,的最小值为0,的最小值也为0,所以“的最小值与的最小值相等”不能推出“”.故选A.
9.【2016高考浙江文数】已知函数满足:且.( )
A.若,则 B.若,则
C.若,则 D.若,则
【答案】B
【解析】可设,则f(x)满足题意.
易知但1>−5,排除A. 但2<3,排除C.
排除D.
10.【2016高考北京文数】已知,,若点在线段上,则的最大值为( )
A.−1 B.3 C.7 D.8
【答案】C
【解析】由题意得,AB:,
∴,当时等号成立,即的最大值为7,故选C.
11.【2016高考北京文数】下列函数中,在区间 上为减函数的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】由在上单调递减可知D符合题意,故选D.
12.【2016高考上海文科】设、、是定义域为的三个函数,对于命题:①若、、均为增函数,则、、中至少有一个增函数;②若、、均是以为周期的函数,则、、均是以为周期的函数,下列判断正确的是( )
、①和②均为真命题 、①和②均为假命题
、①为真命题,②为假命题 、①为假命题,②为真命题
【答案】D
【解析】
是周期为的函数,同理可得、均是以为周期的函数,②正确;增函数加减函数也可能为增函数,因此①不正确.选D.
13.【2016高考四川文科】已知函数是定义在R上的周期为2的奇函数,当0<x<1时,,则= .
【答案】-2
【解析】因为函数是定义在上周期为2的奇函数,所以
,所以,即,,所以.
14.【2016高考上海文科】已知点在函数的图像上,则.
【答案】
【解析】将点(3,9)代入函数中得,所以,用表示得,所以.
15.【2016高考浙江文数】设函数f(x)=x3+3x2+1.已知a≠0,且f(x)–f(a)=(x–b)(x–a)2,x∈R,则实数a=_____,b=______.
【答案】-2;1.
16.【2016高考山东文数】已知函数 其中,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________________.
【答案】
【解析】画出函数图象如下图所示:
由图所示,要有三个不同的根,需要红色部分图像在深蓝色图像的下方,即,解得
1.【2015高考四川,文5】下列函数中,最小正周期为π的奇函数是( )
(A)y=sin(2x+) (B)y=cos(2x+)
(C)y=sin2x+cos2x (D)y=sinx+cosx
【答案】B
2.【2015高考天津,文7】 已知定义在R上的函数为偶函数,记,则,的大小关系为( )
(A) (B) (C) (D)
【答案】B
【解析】由 为偶函数得,所以
, ,所以,故选B.
3.【2015高考陕西,文9】 设,则( )
A.既是奇函数又是减函数 B.既是奇函数又是增函数
C.是有零点的减函数 D.是没有零点的奇函数
【答案】
【解析】,
又的定义域为是关于原点对称,所以是奇函数;是增函数.
故答案选
4.【2015高考山东,文8】若函数是奇函数,则使成立的的取值范围为( )
(A)( ) (B)() (C) (D)
【答案】
【解析】由题意,即所以,,由得,故选.
5.【2015高考广东,文3】下列函数中,既不是奇函数,也不是偶函数的是( )
A. B. C. D.
【答案】A
6.【2015高考北京,文3】下列函数中为偶函数的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】根据偶函数的定义,A选项为奇函数,B选项为偶函数,C选项定义域为不具有奇偶性,D选项既不是奇函数,也不是偶函数,故选B.
7.【2015高考福建,文3】下列函数为奇函数的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】函数和是非奇非偶函数; 是偶函数;是奇函数,故选D.
8.【2015高考安徽,文4】下列函数中,既是偶函数又存在零点的是( )
(A)y=lnx (B) (C)y=sinx (D)y=cosx
【答案】D
9.【2015高考上海,文20】(本题满分14分)本题共2小题,第1小题6分,第2小题8分.
已知函数,其中为实数.
(1)根据的不同取值,判断函数的奇偶性,并说明理由;
(2)若,判断函数在上的单调性,并说明理由.
【答案】(1)是非奇非偶函数;(2)函数在上单调递增.
【解析】(1)当时,,显然是奇函数;
当时,,,且,
10.【2015高考浙江,文5】函数(且)的图象可能为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】因为,故函数是奇函数,所以排除A,B;取,则,故选D.
11.【2015高考安徽,文10】函数的图像如图所示,则下列结论成立的是( )
(A)a>0,b<0,c>0,d>0
(B)a>0,b<0,c<0,d>0
(C)a<0,b<0,c<0,d>0
(D)a>0,b>0,c>0,d<0
【答案】A
1.(2014·安徽卷)设函数f(x)(x∈R)满足f(x+π)=f(x)+sin x.当0≤x<π时,f(x)=0,则f=( )
A. B.
C.0 D.-
【答案】A
【解析】由已知可得,f=f+sin=f+sin+sin =f+sin+sin+sin=2sin +sin=sin=.
2.(2014·北京卷)下列函数中,在区间(0,+∞)上为增函数的是( )
A.y= B.y=(x-1)2
C.y=2-x D.y=log0.5(x+1)
【答案】A
【解析】由基本初等函数的性质得,选项B中的函数在(0,1)上递减,选项C,D中的函数在(0,+∞)上为减函数,所以排除B,C,D,选A.
3.(2014·福建卷)已知函数f(x)=则下列结论正确的是( )
A.f(x)是偶函数
B.f(x)是增函数
C.f(x)是周期函数
D.f(x)的值域为[-1,+∞)
【答案】D
4.(2014·江西卷)函数f(x)=ln(x2-x)的定义域为( )
A.(0,1] B.[0,1]
C.(-∞,0)∪(1,+∞) D.(-∞,0]∪[1,+∞)
【答案】C
【解析】由x2-x>0,得x>1或x<0.
5.(2014·山东卷)函数f(x)=的定义域为( )
A. B.(2,+∞)
C. ∪(2,+∞) D. ∪[2,+∞)
【答案】C
【解析】根据题意得,解得故选C.
6.(2014·北京卷)下列函数中,在区间(0,+∞)上为增函数的是( )
A.y= B.y=(x-1)2
C.y=2-x D.y=log0.5(x+1)
【答案】A
【解析】由基本初等函数的性质得,选项B中的函数在(0,1)上递减,选项C,D中的函数在(0,+∞)上为减函数,所以排除B,C,D,选A.
7.(2014·福建卷)已知函数f(x)=则下列结论正确的是( )
A.f(x)是偶函数
B.f(x)是增函数
C.f(x)是周期函数
D.f(x)的值域为[-1,+∞)
【答案】D
8.(2014·四川卷)设f(x)是定义在R上的周期为2的函数,当x∈[-1,1)时,f(x)=则f=________.
【答案】1
【解析】由题意可知,f=f=f=-4+2=1.
9.(2014·四川卷)以A表示值域为R的函数组成的集合,B表示具有如下性质的函数φ(x)组成的集合:对于函数φ(x),存在一个正数M,使得函数φ(x)的值域包含于区间[-M,M].例如,当φ1(x)=x3,φ2(x)=sin x时,φ1(x)∈A,φ2(x)∈B.现有如下命题:
①设函数f(x)的定义域为D,则“f(x)∈A”的充要条件是“∀b∈R,∃a∈D,f(a)=b”;
②函数f(x)∈B的充要条件是f(x)有最大值和最小值;
③若函数f(x),g(x)的定义域相同,且f(x)∈A,g(x)∈B,则f(x)+g(x)∉B;
④若函数f(x)=aln(x+2)+(x>-2,a∈R)有最大值,则f(x)∈B.
其中的真命题有________.(写出所有真命题的序号)
【答案】①③④
【解析】若f(x)∈A,则f(x)的值域为R,于是,对任意的b∈R,一定存在a∈D,使得f(a)=b,故①正确.
取函数f(x)=x(-1<x<1),其值域为(-1,1),于是,存在M=1,使得f(x)的值域包含于[-M,
10.(2014·四川卷)已知函数f(x)=ex-ax2-bx-1,其中a,b∈R,e=2.718 28…为自然对数的底数.
(1)设g(x)是函数f(x)的导函数,求函数g(x)在区间[0,1]上的最小值;
(2)若f(1)=0,函数f(x)在区间(0,1)内有零点,求a的取值范围.
【解析】(1)由f(x)=ex-ax2-bx-1,得g(x)=f′(x)=ex-2ax-b.
所以g′(x)=ex-2a.
当x∈[0,1]时,g′(x)∈[1-2a,e-2a].
当a≤时,g′(x)≥0,所以g(x)在[0,1]上单调递增,
因此g(x)在[0,1]上的最小值是g(0)=1-b;
当a≥时,g′(x)≤0,所以g(x)在[0,1]上单调递减,
因此g(x)在[0,1]上的最小值是g(1)=e-2a-b;
当0,g(1)=e-2a-b>0.
由f(1)=0得a+b=e-1<2,
则g(0)=a-e+2>0,g(1)=1-a>0,
解得e-20,g(1)=1-a>0.
故此时g(x)在(0,ln(2a))和(ln(2a),1)内各只有一个零点x1和x2.
由此可知f(x)在[0,x1]上单调递增,在(x1,x2)上单调递减,在[x2,1]上单调递增.
所以f(x1)>f(0)=0,f(x2)0的解集为(-2,2),若f(x-1)>0,则-20,且a≠1)的图像如图所示,则下列函数图像正确的是( )
A B
C D
【答案】B
16.(2014·湖北卷)已知函数f(x)是定义在R上的奇函数,当x≥0时,f(x)=(|x-a2|+|x-2a2|-3a2).若∀x∈R,f(x-1)≤f(x),则实数a的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】 因为当x≥0时,f(x)=,所以当0≤x≤a2时,f(x)==-x;
当a20),g(x)=logax的图像可能是( )
A B
C D
图12
【答案】D