第二章 第五节 幂函数与二次函数-备战2022年(新高考)数学一轮复习考点讲解+习题练习学案
展开1.幂函数
(1)幂函数的定义
一般地,形如y=xα(α∈R)的函数称为幂函数,其中x是自变量,α为常数
(2)常见的5种幂函数的图象
(3)幂函数的性质
①幂函数在(0,+∞)上都有定义;
②当α>0时,幂函数的图象都过点(1,1)和(0,0),且在(0,+∞)上单调递增;
③当α<0时,幂函数的图象都过点(1,1),且在(0,+∞)上单调递减.
对于形如f(x)=xeq \f(n,m)(其中m∈N*,n∈Z,m与n互质)的幂函数:
(1)当n为偶数时,f(x)为偶函数,图象关于y轴对称;
(2)当m,n都为奇数时,f(x)为奇函数,图象关于原点对称;
(3)当m为偶数时,x>0(或x≥0),f(x)是非奇非偶函数,图象只在第一象限(或第一象限及原点处).
2.二次函数
(1)二次函数解析式的3种形式
①一般式:f(x)=ax2+bx+c(a≠0).
②顶点式:f(x)=a(x-m)2+n(a≠0),顶点坐标为(m,n).
③零点式:f(x)=a(x-x1)(x-x2)(a≠0),x1,x2为f(x)的零点.
(2)二次函数的图象和性质
课前检测
1.已知 f(x)=ax2a+1-b+1 是幂函数,则 a+b=( )
A.2B.1
C.12D.0
【答案】A
【解析】本题考查幂函数的知识.
由题可得 a=1,-b+1=0,进而求出 a+b.
f(x)=ax2a+1-b+1 是幂函数.
可得 a=1,-b+1=0.
∴b=1.
a+b=2.
故选 A
2.幂函数 y=(m2-m-1)xm2-2m-3,当 x∈(0,+∞) 时为减函数,则实数 m 的值为( )
A.m=-1 或 2
B.m=-1
C.m=2
D.m=1±52
【答案】C
【解析】∵y=(m2-m-1)xm2-2m-3 为幂函数,
∴m2-m-1=1,即 m2-m-2=0,解得:m=2 或 m=-1.
当 m=2 时,m2-2m-3=-3,y=x-3 在 (0,+∞) 上为减函数;
当 m=-1 时,m2-2m-3=0,y=x0=1(x≠0) 在 (0,+∞) 上为常数函数(舍去),
∴ 使幂函数 y=(m2-m-1)xm2-2m-3 为 (0,+∞) 上的减函数的实数 m 的值 2.
故选 C
3.幂函数y=xm,y=xn,y=xp的图象如图所示,以下结论正确的是( )
A.m>n>pB.m>p>n
C.n>p>mD.p>n>m
【答案】C
【解析】
在(0,1)内取同一值x0,
作直线x=x0,与各图象有交点.
则由“点低指数大”,知:n>p>m,
故选:C.
【备注】本题考查幂函数的图象的应用,是基础题.解题时要认真审题,仔细解答,注意数形结合思想的合理运用
4.已知函数f (x)=x2+4ax在区间(-∞,6)内单调递减,则a的取值范围是( )
A.[3,+∞) B.(-∞,3]
C.(-∞,-3) D.(-∞,-3]
答案 D
解析 函数f (x)=x2+4ax的图象是开口向上的抛物线,其对称轴是x=-2a,由函数在区间(-∞,6)内单调递减可知,区间(-∞,6)应在直线x=-2a的左侧,
∴-2a≥6,解得a≤-3,故选D.
5.(2014·江苏)已知函数f(x)=x2+mx-1,若对于任意x∈[m,m+1],都有f(x)<0成立,则实数m的取值范围是________.
答案 (-eq \f(\r(2),2),0)
解析 作出二次函数f(x)的草图,对于任意x∈[m,m+1],都有f(x)<0,则有eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(fm<0,,fm+1<0,))
即eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(m2+m2-1<0,,m+12+mm+1-1<0,))解得-eq \f(\r(2),2)
考点一.幂函数的图像与定义
例1.【2018年浙江衢州高一上学期期中考试数学试卷四校】在同一直角坐标系中,函数f(x)=xa(x⩾0),g(x)=lgax(a>0且a≠1)的图象可能是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【解析】【解答】当a>1时,函数f(x)=xa(x⩾0),g(x)=lgax,在第一象限都是递增函数;
当0故选D.
【分析】对底数a进行讨论,结合幂函数,对数的性质可得答案;
【备注】【点评】本题考查了对数函数、幂函数的图象和性质,属于基础题.
变式1.如图,函数y=1x、y=x、y=1的图象和直线x=1将平面直角坐标系的第一象限分成八个部分:①②③④⑤⑥⑦⑧.若幂函数f(x)的图象经过的部分是④⑧,则f(x)可能是( )
A.y=x2
B.y=1x
C.y=x12
D.y=x-2
【答案】B
【解析】
∵函数y=xα的图象过④⑧部分,
∴函数y=xα在第一象限内单调递减,
∴α<0;
又x=2时,y=12>12,
∴函数y=xα的图象经过⑧部分,
∴取α=-12,
即函数y=x-12=1x.
故选:B.
【备注】根据幂函数的图象和性质,进行分析判定即可.
本题考查了幂函数的图象和性质,根据幂函数的图象与性质,利用数形结合的方法是解题的关键
例2.幂函数 y=xa,当 a 取不同的正数时,在区间 [0,1] 上它们的图象是一族美丽的曲线(如图).设点 A(1,0),B(0,1),连接 AB,线段 AB 恰好被其中的两个幂函数 y=xα,y=xβ 的图象三等分,即有 BM=MN=NA.那么,αβ= ( )
A.1B.2C.3D.无法确定
【答案】A
【备注】由题意可得:(23)α=13,(13)β=23.
即 α=lg2313,β=lg1323.
所以 αβ=lg2313⋅lg1323=lg13lg23⋅lg23lg13=1.
变式2.如图是幂函数 y=xm 与 y=xn 在第一象限内的图象,则 ( )
A.-1
D.n<-1,m>1
【答案】B
【解析】如图,作直线 x=2,y=x,
直线 x=2 与各幂函数的图象及 y=x 的图象的交点的纵坐标分别为 2n,2-1,2m,21,
从图中可观察得 2n<2-1<1<2m<21,
由指数函数 y=2x 在 R 上是增函数,可得 n<-1,0
例1.【2017年浙江杭州高一上学期期中考试】关于幂函数y=xk及其图象,有下列四个命题:
①其图象一定不通过第四象限;
②当k<0时,其图象关于直线y=x对称;
③当k>0时,函数y=xk是增函数;
④y=xk的图象与y=x-k的图象至少有两个交点
其中正确的命题个数是( ).
A.0个B.1个C.2个D.3个
【答案】B
【解析】关于幂函数y=xk及其图象:
①其图象一定不通过第四象限;
因为x>0时,y=xα>0,故幂函数图象不可能出现在第四象限,故正确;
②当k<0时,如幂函数y=x-2其图象关于直线y=x对称;故错误;
③当k>0时,函数y=xk是增函数;如k=2,不成立,故错误;
④如y=x12和y=1x12有 1 个交点,故错误;
故选:B.
根据幂函数的定义以及性质判断即可.
本题考查幂函数的性质:定义域、过定点、单调性、奇偶性.
变式1.【2020年浙江杭州杭州市长河高级中学高一上学期期中考试数学试卷】已知幂函数 f(x)=xa(a 是常数),则( )
A.f(x) 的图象一定经过点 (1,1)
B.f(x) 在 (0,+∞) 上单调递增
C.f(x) 的定义域为 R
D.f(x) 的图象有可能经过点 (1,-1)
【答案】A
【解析】A.幂函数 f(x)=xa 的图象过定点 (1,1),A 正确;
B.a>0 时,幂函数 f(x)=xa 在 (0,+∞) 上单调递增,
a<0 时,幂函数 f(x)=xa 在 (0,+∞) 上单调递减,B 错误;
C.幂函数 f(x)=xa 的定义域与 a 有关,不一定为 R,C 错误;
D.幂函数 f(x)=xa 的图象一定不过第四象限,D 错误.
故选 A
例2.【2017年12月湖北荆州荆州区荆州中学高一上学期月考数学试卷(文科)】幂函数 f(x)=(m2-m-1)xm2+m-3 在 (0,+∞) 时是减函数,则实数 m 的值为( )
A.2 或 -1B.-1
C.2D.-2 或 1
【答案】B
【解析】由于幂函数 f(x)=(m2-m-1)xm2+m-3 在 (0,+∞) 时是减函数,
故有 {m2-m-1=1m2+m-3<0
解得 m=-1.
故选 B
【备注】【点睛】:已知函数的单调性确定参数的值或范围要注意以下三点:
① 若函数在区间上单调,则该函数在此区间的任意子区间上也是单调的;
② 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;
③ 复合函数的单调性,不仅要注意内外函数单调性对应关系,而且要注意内外函数对应自变量取值范围.
变式2.【2017年河南商丘商丘市第一中学高一上学期期中考试数学试卷】函数 f(x)=(m2-m-1)xm 是幂函数,且在 x∈(0,+∞) 上为增函数,则实数 m 的值是( )
A.-1B.2C.3D.-1 或 2
【答案】B
【解析】要使函数 f(x)=(m2-m-1)xm 是幂函数,且在 x∈(0,+∞) 上为增函数,
则 {m2-m-1=1m>0
解得:m=2.
故选 B
例3.已知幂函数y=xp2-2p-3(p∈N*)的图象关于y轴对称,且在(0,+∞)上是减函数,实数a满足(a2-1)p3<(3a+3)p3,则a的取值范围是( )
A.(-1,4)B.(1,-4)C.(1,4)D.(-4,1)
【答案】A
【解析】
∵幂函数y=xp2-2p-3(p∈N*)在(0,+∞)上是减函数,
∴p2-2p-3<0,解得-1
∵p∈N*,
∴p=1或2.
当p=1时,y=x-4为偶函数满足条件,
当p=2时,y=x-3为奇函数不满足条件,
则不等式等价为(a2-1)p3<(3a+3)p3,即(a2-1)13<(3a+3)13,
∵y=x13 R上都为增函数,
∴a2-1<3a+3
解得:-1故答案为:A.
【备注】根据幂函数的性质求出p的值,根据幂函数的单调性得到关于a的不等式解出即可.
本题主要考查不等式的求解,根据幂函数的性质求出幂函数的表达式是解决本题的关键.
变式3.【2019年安徽合肥高一上学期期中考试数学试卷(合肥一中,六中,八中联考)】已知点 (m,8) 在幂函数 f(x)=(m-1)xn 的图象上,设 a=f(32), b=f(lg49), c=f((12)0.5),则 a,b,c 的大小关系是( )
A.a
【解析】因为点 (m,8) 在幂函数 f(x)=(m-1)xn 的图象上.
解得 m=2,n=3,则 f(x)=x3.
所以 f(x) 在 (-∞,+∞) 上单调递增.
又因为(12)0.5<32
例4.【2018年9月陕西西安碑林区高一上学期月考数学试卷(第一次月考)】设 a=(35)25,b=(25)35,c=(25)25,则 a,b,c 的大小关系是( )
A.a>c>bB.a>b>c
C.c>a>bD.b>c>a
【答案】A
【解析】【分析】:根据幂函数与指数函数的单调性直接可以判断出来.
∵y=x25 在 x>0 时是增函数,
∴a>c,
又 ∵y=(25)x 在 x>0 时是减函数,所以 c>b.
故选 A
【备注】本题主要考查幂函数与指数的关系,要充分利用函数图象、函数的单调性来解决问题.
变式4.【2018年陕西西安西安市第一中学高一上学期期中考试数学试卷】已知点(m,8)在幂函数f(x)=(m-1)xn的图像上,设a=f(33),b=f(lnπ),c=f(22),则a,b,c的大小关系为( )
A.a
【解析】由幂函数的定义知,m-1=1,求得m=2.所以f(x)=xn.将点(2,8)代入函数f(x)=xn中,求得f(2)=2n=8,所以n=3,所以函数式为f(x)=x3在R上单调递增.因为(13)12<(12)12=2-12都小于1,而lnπ>1,所以(13)12<2-12
A.L1
【解析】由题意知L1=f1(a9)-f1(a0)=1-0=1,
L3=f3(a4)+f3(a5)-f3(a9)-f3(a0)=8081>0,
L2=f2(a0)-f2(a0)=1-0=1,,
故选D.
考点三.二次函数的解析式
例1 (1)已知二次函数f (x)=x2-bx+c满足f (0)=3,对∀x∈R,都有f (1+x)=f (1-x)成立,则f (x)的解析式为________________.
答案 f (x)=x2-2x+3
解析 由f (0)=3,得c=3,
又f (1+x)=f (1-x),
∴函数f (x)的图象关于直线x=1对称,
∴eq \f(b,2)=1,∴b=2,∴f (x)=x2-2x+3.
(2)已知二次函数f (x)=ax2+bx+1(a,b∈R),x∈R,若函数f (x)的最小值为f (-1)=0,则f (x)=________.
答案 x2+2x+1
解析 设函数f (x)的解析式为f (x)=a(x+1)2=ax2+2ax+a,由已知f (x)=ax2+bx+1,
所以a=1,b=2a=2,故f (x)=x2+2x+1.
变式1.已知二次函数f(x)=ax2+bx+1(a,b∈R),x∈R,若函数f(x)的最小值为f(-1)=0,则f(x)=________.
解析:设函数f(x)的解析式为f(x)=a(x+1)2=ax2+2ax+a,又f(x)=ax2+bx+1,所以a=1,故f(x)=x2+2x+1.
答案:x2+2x+1
变式2.已知二次函数f(x)的图象经过点(4,3),它在x轴上截得的线段长为2,并且对任意x∈R,都有f(2-x)=f(2+x),求f(x)的解析式.
解:∵f(2-x)=f(2+x)对x∈R恒成立,
∴f(x)的对称轴为x=2.
又∵f(x)的图象被x轴截得的线段长为2,
∴f(x)=0的两根为1和3.
设f(x)的解析式为f(x)=a(x-1)(x-3)(a≠0).
又∵f(x)的图象过点(4,3),∴3a=3,a=1.
∴所求f(x)的解析式为f(x)=(x-1)(x-3),
即f(x)=x2-4x+3.
考点四.二次函数的图形与性质
例1 (1)一次函数y=ax+b(a≠0)与二次函数y=ax2+bx+c在同一坐标系中的图象大致是( )
答案 C
解析 若a>0,则一次函数y=ax+b为增函数,二次函数y=ax2+bx+c的图象开口向上,故可排除A;若a<0,一次函数y=ax+b为减函数,二次函数y=ax2+bx+c的图象开口向下,故可排除D;对于选项B,看直线可知a>0,b>0,从而-eq \f(b,2a)<0,而二次函数的对称轴在y轴的右侧,故应排除B,选C.
(2)如图是二次函数y=ax2+bx+c图象的一部分,已知图象过点A(-3,0),对称轴为直线x=-1,给出下面四个结论:
①b2>4ac;②2a-b=1;③a-b+c=0;④5a
答案 ①④
解析 图象与x轴交于两点,∴b2>4ac,①正确;对称轴为直线x=-1,∴-eq \f(b,2a)=-1,即2a-b=0,②错误;f (-1)>0,∴a-b+c>0,③错误;开口向下,a<0,b=2a,∴5a<2a=b,④正确,故正确的结论是①④.
变式1.(1)已知函数f(x)=ax2+(a-3)x+1在区间[-1,+∞)上是递减的,则实数a的取值范围是( )
A.[-3,0) B.(-∞,-3]
C.[-2,0] D.[-3,0]
(2)函数f(x)=x2-bx+c满足f(x+1)=f(1-x),且f(0)=3,则f(bx)与f(cx)的大小关系是( )
A.f(bx)≤f(cx) B.f(bx)≥f(cx)
C.f(bx)>f(cx) D.与x有关,不确定
[解析] (1)当a=0时,f(x)=-3x+1在[-1,+∞)上递减,满足题意.
当a≠0时,f(x)的对称轴为x=eq \f(3-a,2a),
由f(x)在[-1,+∞)上递减知eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a<0,,\f(3-a,2a)≤-1,))解得-3≤a<0.
综上,a的取值范围为[-3,0].
(2)由题意知,函数f(x)的图象关于直线x=1对称,∴b=2,又f(0)=3,∴c=3,则bx=2x,cx=3x.易知f(x)在(-∞,1)上单调递减,在[1,+∞)上单调递增.若x≥0,则3x≥2x≥1,∴f(3x)≥f(2x);若x<0,则3x<2x<1,∴f(3x)>f(2x).∴f(3x)≥f(2x),即f(bx)≤f(cx).故选A.
[答案] (1)D (2)A
例2.若二次函数y=kx2-4x+2在区间[1,2]上是单调递增函数,则实数k的取值范围为( )
A.[2,+∞) B.(2,+∞)
C.(-∞,0) D.(-∞,2)
解析:选A 二次函数y=kx2-4x+2的对称轴为x=eq \f(2,k),当k>0时,要使函数y=kx2-4x+2在区间[1,2]上是增函数,只需eq \f(2,k)≤1,解得k≥2.
当k<0时,eq \f(2,k)<0,此时抛物线的对称轴在区间[1,2]的左侧,该函数y=kx2-4x+2在区间[1,2]上是减函数,不符合要求.综上可得实数k的取值范围是[2,+∞).
变式2.已知y=f(x)是偶函数,当x>0时,f(x)=(x-1)2,若当x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-2,-\f(1,2)))时,n≤f(x)≤m恒成立,则m-n的最小值为( )
A.eq \f(1,3) B.eq \f(1,2)
C.eq \f(3,4) D.1
解析:选D 设x<0,则-x>0.
有f(-x)=(-x-1)2=(x+1)2,又∵f(-x)=f(x),
∴当x<0时,f(x)=(x+1)2,
∴该函数在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-2,-\f(1,2)))上的最大值为1,最小值为0,
依题意,n≤f(x)≤m恒成立,
则n≤0,m≥1,即m-n≥1,故m-n的最小值为1.
变式3.[设函数f(x)=x2-2x+2,x∈[t,t+1],t∈R,求函数f(x)的最小值.
解:f(x)=x2-2x+2=(x-1)2+1,x∈[t,t+1],t∈R,函数图象的对称轴为x=1.
当t+1<1,即t<0时,函数图象如图(1)所示,函数f(x)在区间[t,t+1]上为减函数,所以最小值为f(t+1)=t2+1;
当t≤1≤t+1,即0≤t≤1时,函数图象如图(2)所示,在对称轴x=1处取得最小值,最小值为f(1)=1;
当t>1时,函数图象如图(3)所示,函数f(x)在区间[t,t+1]上为增函数,所以最小值为f(t)=t2-2t+2.
综上可知,f(x)min=eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(t2+1,t<0,,1,0≤t≤1,,t2-2t+2,t>1.))
课后习题
一.单选题
1.如图,函数y=1x、y=x、y=1的图象和直线x=1将平面直角坐标系的第一象限分成八个部分:①②③④⑤⑥⑦⑧.若幂函数f(x)的图象经过的部分是④⑧,则f(x)可能是( )
A.y=x2
B.y=1x
C.y=x12
D.y=x-2
【答案】B
【解析】
∵函数y=xα的图象过④⑧部分,
∴函数y=xα在第一象限内单调递减,
∴α<0;
又x=2时,y=12>12,
∴函数y=xα的图象经过⑧部分,
∴取α=-12,
即函数y=x-12=1x.
故选:B.
【备注】根据幂函数的图象和性质,进行分析判定即可.
本题考查了幂函数的图象和性质,根据幂函数的图象与性质,利用数形结合的方法是解题的关键.
2.在同一直角坐标系中,函数 f(x)=xa(x≥0),g(x)=lgax 的图像可能是 ( )
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【解析】本题考查幂函数、对数函数的图象和性质,对于对数函数,当底大于 1 时,图象单调递增,当 00 时,幂函数在 (0,+∞) 都是增函数.
当 a>1 时,幂函数和对数函数都递增,但幂函数图象下凸,没有符合的.
当 0故选 D
3.若幂函数f (x)=(m2-4m+4)·在(0,+∞)上为增函数,则m的值为( )
A.1或3 B.1
C.3 D.2
答案 B
解析 由题意得m2-4m+4=1,m2-6m+8>0,
解得m=1.
4.已知a,b,c∈R,函数f (x)=ax2+bx+c.若f (0)=f (4)>f (1),则( )
A.a>0,4a+b=0 B.a<0,4a+b=0
C.a>0,2a+b=0 D.a<0,2a+b=0
答案 A
解析 由f (0)=f (4),得f (x)=ax2+bx+c图象的对称轴为x=-eq \f(b,2a)=2,∴4a+b=0,又f (0)>f (1),f (4)>f (1),∴f (x)先减后增,于是a>0,故选A.
5.幂函数y=f(x)经过点(4,2),则f(x)是( )
A.偶函数,且在(0,+∞).上是增函数B.偶函数,且在(0,+∞)上是减函数
C.奇函数,且在(0,+∞)上是减函数D.非奇非偶函数,且在(0,+∞)上是增函数
【答案】D
【解析】
设幂函数为:y=xa,
∵幂函数y=f(x)的图象经过点(4,2),
∴2=4a,
∴a=12,
∴f(x)=x,
则f(x)是非奇非偶函数,且在(0,+∞)递增,
故选:D.
【备注】设出幂函数的解析式,利用已知条件求出幂函数的解析式,判断即可.
本题考查幂函数的解析式的应用,基本知识的考查.
6.(2020·福州模拟)若二次函数y=x2+ax+1对于一切x∈eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(1,2)))恒有y≥0成立,则a的最小值是( )
A.0 B.2 C.-eq \f(5,2) D.-3
答案 C
解析 设g(x)=x2+ax+1,x∈eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(1,2))),则g(x)≥0在x∈eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(1,2)))上恒成立,即a≥-eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(1,x)))在x∈eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(1,2)))上恒成立.又h(x)=-eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(1,x)))在x∈eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(1,2)))上为单调递增函数,当x=eq \f(1,2)时,h(x)max=heq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2))),所以a≥-eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)+2))即可,解得a≥-eq \f(5,2).
7.已知点 (2,8) 在幂函数 f(x)=xn 的图象上,设 a=f(13)12,b=f(lnπ),c=f(-12),则 a,b,c 的大小关系为 ( )
A.cC.b
【解析】本题考查幂函数的定义和性质,涉及指数对数函数的性质,属基础题,根据已知求出 n=3,得到 f(x) 单调性,进而进行判断.
∵ 点 (2,8) 在幂函数 f(x)=xn 的图象上.
∴2n=8.
∴n=3.
∴f(x)=x3,在 R 上是单增函数.
又 ∵0<(13)12<1,lnπ>1,-12<0.
∴c故选 A
8.已知点(m,8)在幂函数f(x)=(m-1)xn的图象上,设a=f(55),b=f(ln3),c=f(22),则a,b,c的大小关系为( )
A.a
【解析】
因为f(x)=(m-1)xn为幂函数,所以m=2,
又点(m,8)在幂函数的图象上,所以2n=8⇒n=3,
所以f(x)=x3,在R上为增函数,
而55<22
故选A.
【备注】本题考查幂函数的定义及性质,
根据幂函数的定义得m=2,从而得f(x)=x3,在R上为增函数,而55<22
9.(多选)由于被墨水污染,一道数学题仅能见到如下文字,已知二次函数y=ax2+bx+c的图象过点(1,0),…,求证:这个二次函数的图象关于直线x=2对称.根据现有信息,题中的二次函数可能具有的性质是( )
A.在x轴上截得的线段的长度是2
B.与y轴交于点(0,3)
C.顶点是(-2,-2)
D.过点(3,0)
答案 ABD
解析 由已知得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a+b+c=0,,-\f(b,2a)=2,))解得b=-4a,c=3a,
所以二次函数为y=a(x2-4x+3),其顶点的横坐标为2,所以顶点一定不是(-2,-2),故选ABD.
10.(多选)已知函数f (x)=2x,g(x)=x2-ax,对于不相等的实数x1,x2,设m=eq \f(fx1-fx2,x1-x2),n=eq \f(gx1-gx2,x1-x2),现有如下说法,其中正确的是( )
A.对于不相等的实数x1,x2,都有m>0
B.对于任意实数a及不相等的实数x1,x2,都有n>0
C.对于任意实数a及不相等的实数x1,x2,都有m=n
D.存在实数a,对任意不相等的实数x1,x2,都有m=n
答案 AD
解析 任取x1≠x2,则m=eq \f(fx1-fx2,x1-x2)=eq \f(2x1-2x2,x1-x2)=2>0,A正确;
由二次函数的单调性可得g(x)在eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-∞,\f(a,2)))上单调递减,在eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(a,2),+∞))上单调递增,可取x1=0,x2=a,则n=eq \f(gx1-gx2,x1-x2)=eq \f(g0-ga,0-a)=eq \f(0-0,0-a)=0,B错误;
m=2,n=eq \f(gx1-gx2,x1-x2)=eq \f(x\\al(2,1)-ax1-x\\al(2,2)+ax2,x1-x2)
=eq \f(x1-x2x1+x2-a,x1-x2)
=x1+x2-a,则m=n不恒成立,C错误;
m=2,n=x1+x2-a,若m=n,则x1+x2-a=2,
只需x1+x2=a+2即可,D正确.
11.(多选)已知函数f (x)是定义在R上的偶函数,当x≥0时,f (x)=x-x2,则下列说法正确的是( )
A.f (x)的最大值为eq \f(1,4)
B.f (x)在(-1,0)上是增函数
C.f (x)>0的解集为(-1,1)
D.f (x)+2x≥0的解集为[0,3]
答案 AD
解析 ∵x≥0时,f (x)=x-x2=-eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(1,2)))2+eq \f(1,4),
∴f (x)的最大值为eq \f(1,4),A正确;
f (x)在eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(1,2),0))上是减函数,B错误;
f (x)>0的解集为(-1,0)∪(0,1),C错误;
x≥0时,f (x)+2x=3x-x2≥0的解集为[0,3],
x<0时,f (x)+2x=x-x2≥0无解,故D正确.
三.填空题
12.如果函数f(x)=x2-ax-3在区间(-∞,4]上单调递减,则实数a的取值范围是________.
答案 a≥8
解析 函数图象的对称轴为x=eq \f(a,2),由题意得eq \f(a,2)≥4,解得a≥8.
13.已知函数f(x)=x2-2x,g(x)=ax+2(a>0),若∀x1∈[-1,2],∃x2∈[-1,2],使得f(x1)=g(x2),则实数a的取值范围是________.
答案 [3,+∞)
解析 由函数f(x)=x2-2x=(x-1)2-1,当x∈[-1,2]时,f(x)min=f(1)=-1,
f(x)max=f(-1)=3,即函数f(x)的值域为[-1,3],当x∈[-1,2]时,函数g(x)min=g(-1)=-a+2,g(x)max=g(2)=2a+2,若满足题意则eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(-a+2≤-1,,2a+2≥3,))
解得a≥3.
14.幂函数 f(x)=xn(n∈{1,2,3,12,-1}) 具有如下性质:f2(1)+f2(-1)=2[f(1)+f(-1)-1],则函数 f(x) 是________.(填“奇函数”,“偶函数”或“非奇非偶函数”)
【答案】偶函数
【解析】f2(1)+f2(-1)=2[f(1)+f(-1)-1]
整理后可得 [f(1)-1]2+[f(-1)-1]2=0,
即 f(1)=f(-1)=1.
易知只有当 n=2 时满足条件,
即 f(x)=x2,为偶函数.
15. y=xa2-4a-9 是偶函数,且在 (0,+∞) 是减函数,则整数 a 的值是________.
【答案】 -1、1、3、5
【解析】函数 y=xa2-4a-9 是 (0,+∞) 是减函数.所以 a2-4a-9<0,解得 2-13所以 a=-1、1、3、5.
16.给出下列命题:
(1)幂函数的图象都过点(1,1),(0,0);
(2)幂函数的图象不可能是一条直线;
(3)n=0时,函数y=xn的图象是一条直线;
(4)幂函数y=xn,当n>0时,是增函数;
(5)幂函数y=xn,当n<0时,在第一象限内函数值随x值的增大而减少.其中正确的命题序号为 ________ .
【答案】
(5)
【解析】
(1)对于y=x-1,其图象不过(0,0),故可排除(1);
(2)幂函数y=x的图象是一条直线,故可排除(2);
(3)n=0时,函数y=xn的图象不是一条直线(点(0,1)除外),故可排除(3);
(4)幂函数y=x2,在其定义域R上不是增函数,故可排除(4);
(5)幂函数y=xn,当n<0时,在第一象限内函数值随x值的增大而减少,正确.
故答案为:(5).
【备注】可采用特值法、排除法等根据幂函数的性质逐个判断即可.
本题考查幂函数的性质,着重考查其过定点、在第一象限的单调性等性质,属于中档题.
四.解答题
17.已知幂函数f(x)=x9-3m(m∈N*)的图象关于原点对称,且在R上单调递增.
(1) 求f(x)表达式
(2) 求满足f(a+1)+f(3a-4)<0的a的取值范围.
【答案】f(x)=x3
【解析】因为函数在R上单调递增,所以9-3m>0,解得m<3,
又因为m∈N*,所以m=1,2,
又因为函数图象关于原点对称,所以9-3m为奇数,故m=2,
所以函数表达式为f(x)=x3
【备注】根据幂函数在R上是增函数,可以确定9-3m>0,再根据的图象关于原点对称,即可得到f(x)为奇函数,从而确定m的值,求出f(x)的表达式
【答案】(-∞,34)).
【解析】因为函数f(x)=x3图象关于原点对称,所以f(x)是R上的奇函数,
所以f(a+1)+f(3a-4)<0可化为:f(a+1)
故a的取值范围是(-∞,34)).
【备注】利用幂函数的性质,即可列出关于a的不等式,求解不等式可以求得a的取值范围
18.已知幂函数 g(x) 过点 (2,12),且 f(x)=x2+ag(x).
(1) 求 g(x) 的解析式;
(2) 讨论函数 f(x) 的奇偶性,并说明理由.
【答案】g(x)=1x
【解析】设幂函数的解析式 g(x)=xα,
因为幂函数 g(x) 过点 (2,12),
所以 2α=12,解得:α=-1.
∴g(x)=1x.
【答案】见解析
【解析】由 (1) 得:f(x)=x2+ax,
① 当 a=0 时,f(x)=x2,
由于 f(-x)=(-x)2=x2=f(x),可知 f(x) 为偶函数;
② 当 a≠0 时,
由于 f(-x)=(-x)2+a-x=x2-ax≠x2+ax=f(x),
且 f(-x)=(-x)2+a-x=x2-ax≠-(x2+ax)=-f(x),
所以 f(x) 是非奇非偶函数.
19.已知幂函数 f(x)=xm2-2m-3(m∈Z) 为偶函数,且在区间 (0,+∞) 内是单调递减函数.
(1) 求函数 f(x) 的解析式;
(2) 讨论函数 F(x)=af(x)-bxf(x) 的奇偶性.
【答案】(1) f(x)=x-4
(2) ① a≠0 且 b≠0 时,F(x) 为非奇非偶函数;② a=0 且 b≠0 时,F(x)为奇函数;③ a≠0 且 b=0 时,F(x) 为偶函数;④ a=b=0 时,F(x) 为且奇且偶函数
【解析】本题主要考查了函数单调性和奇偶性的综合应用.
要理解好函数单调性和奇偶性的定义并能灵活利用.
(1) 由幂函数 f(x) 为 (0,+∞) 上递减,推知 m2-2m-3<0,解得 -1
f(x)=xm2-2m-3=xm(m-2)-3.
由题意知 m(m-2) 为奇数.
又 m∈Z.
且 f(x) 在 (0,+∞) 上递减.
∴m=1,f(x)=x-4.
(2) 把 f(x) 的解析式代入 F(x),得到 F(x) 的解析式.
然后分别讨论 a≠0 且 b≠0 时,a=0 且 b≠0 时,a≠0 且 b=0 时以及 a=b=0 时函数的奇偶性.
F(x)=ax-4-bx×x-4=a×x-2-b×x3(x≠0).
∵y=x-2 是偶函数,y=x3 是奇函数.
① a≠0 且 b≠0 时,F(x) 为非奇非偶函数.
② a=0 且 b≠0 时,F(x) 为奇函数.
③ a≠0 且 b=0 时,F(x) 为偶函数.
④ a=b=0 时,F(x) 为且奇且偶函数.
20.已知函数f (x)=x2+(2a-1)x-3.
(1)当a=2,x∈[-2,3]时,求函数f (x)的值域;
(2)若函数f (x)在[-1,3]上的最大值为1,求实数a的值.
解 (1)当a=2时,f (x)=x2+3x-3,x∈[-2,3],
函数图象的对称轴为x=-eq \f(3,2)∈[-2,3],
∴f (x)min=f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(3,2)))=eq \f(9,4)-eq \f(9,2)-3=-eq \f(21,4),
f (x)max=f (3)=15,
∴f (x)的值域为eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(21,4),15)).排列特点:第一象限内,在直线x=1右侧,其指数越大,图象越高,即“指大图高”.
图象规律:幂函数的图象一定会出现在第一象限,一定不会出现在第四象限.图象若与坐标轴有交点,一定交于坐标原点.
三点注意:(1)当α<0时,函数图象与坐标轴没有交点,类似于y=x-1的图象,且在第一象限内,逆时针方向指数在增大;
(2)当0<α<1时,函数图象倾向x轴,类似于y=xeq \f(1,2)的图象;
(3)当α>1时,函数图象倾向y轴,类似于y=x3的图象,且在第一象限内,逆时针方向指数在增大.
函数
y=ax2+bx+c(a>0)
y=ax2+bx+c(a<0)
图象(抛物线)
定义域
R
值域
eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(4ac-b2,4a),+∞))
eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\c1(-∞,\f(4ac-b2,4a)))
对称轴
x=-eq \f(b,2a)
顶点坐标
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(b,2a),\f(4ac-b2,4a)))
奇偶性
当b=0时是偶函数,当b≠0时是非奇非偶函数
单调性
在eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\c1(-∞,-\f(b,2a)))上是减函数;
在eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(b,2a),+∞))上是增函数
在eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\c1(-∞,-\f(b,2a)))上是增函数;
在eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(b,2a),+∞))上是减函数
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