数学必修 第一册3.3 从函数观点看一元二次方程和一元二次不等式学案设计

这是一份数学必修 第一册3.3 从函数观点看一元二次方程和一元二次不等式学案设计，共12页。学案主要包含了函数的对称性，函数性质的综合问题等内容，欢迎下载使用。

一、函数的对称性
例1 定义在R上的偶函数y＝f(x)，其图象关于点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)，0))对称，且x∈[0,1]时，f(x)＝－x＋eq \f(1,2)，则f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3,2)))等于( )
A．－1 B．0
C．1 D.eq \f(3,2)
答案 B
解析 ∵y＝f(x)的图象关于点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)，0))对称，
∴f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)＋x))＋f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)－x))＝0，
即f(1＋x)＋f(－x)＝0.
又∵y＝f(x)为偶函数，∴f(－x)＝f(x)，
∴f(1＋x)＋f(x)＝0，即f(1＋x)＝－f(x)，
∴f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3,2)))＝－f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))＝0.
反思感悟 求函数对称性问题的方法
(1)若函数y＝f(x)在定义域内任意的x满足f(a＋x)＝f(b－x)，则函数y＝f(x)的图象关于直线x＝eq \f(a＋b,2)对称；
(2)若函数y＝f(x)在定义域内任意的x满足f(a＋x)＝－f(b－x)，则函数y＝f(x)的图象关于点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(a＋b,2)，0))对称．
跟踪训练1 已知奇函数f(x)的定义域R，若f(x＋2)为偶函数，且f(1)＝1，则f(4)＋f(5)＝________.
答案 －1
解析 由于f(x)是定义在R上的奇函数，所以f(0)＝0，由于f(x＋2)为偶函数，所以f(x)关于直线x＝2对称，所以f(4)＋f(5)＝f(0)＋f(－1)＝－f(1)＝－1.
二、函数性质的综合问题
例2 已知函数f(x)＝eq \f(ax＋b,1＋x2)是定义在(－1,1)上的奇函数，且f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))＝eq \f(2,5).
(1)确定函数f(x)的解析式；
(2)用定义证明f(x)在(－1,1)上是增函数；
(3)解不等式：f(t－1)＋f(t)<0.
(1)解 根据题意得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(f0＝0，,f \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))＝\f(2,5)，))
即eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(\f(a×0＋b,1＋02)＝0，,\f(\f(a,2)＋b,1＋\f(1,4))＝\f(2,5)，))
解得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a＝1，,b＝0，))∴f(x)＝eq \f(x,1＋x2).
(2)证明 任取x1，x2∈(－1,1)，且令x1f(x1)－f(x2)＝eq \f(x1,1＋x\\al(2,1))－eq \f(x2,1＋x\\al(2,2))
＝eq \f(x1－x21－x1x2,1＋x\\al(2,1)1＋x\\al(2,2)).
∵－1∴x1－x2<0,1＋xeq \\al(2,1)>0,1＋xeq \\al(2,2)>0，
1－x1x2>0，
∴f(x1)－f(x2)<0，即f(x1)∴f(x)在(－1,1)上是增函数．
(3)解 f(t－1)<－f(t)＝f(－t)．
∵f(x)在(－1,1)上是增函数，
∴eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(－1∴不等式的解集为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(t\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(0反思感悟 奇偶性、单调性的综合应用
利用函数的奇偶性将函数式转化，利用单调性解决常见不等式问题，在综合性题目中，要熟练掌握奇偶性、单调性的性质及变形，适当应用解题技巧，化简求值，解题时，一定要特别注意函数的定义域．
跟踪训练2 已知函数f(x)的定义域为(－2,2)，函数g(x)＝f(x－1)＋f(3－2x)．
(1)求函数g(x)的定义域．
(2)若f(x)为奇函数，并且在定义域上是减函数，求不等式g(x)≤0的解集．
解 (1)由题意可知eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(－2所以eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(－1故函数g(x)的定义域为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)，\f(5,2))).
(2)由g(x)≤0，得f(x－1)＋f(3－2x)≤0，
所以f(x－1)≤－f(3－2x)．
因为f(x)为奇函数，
所以f(x－1)≤f(2x－3)．
而f(x)在(－2,2)上是减函数，
所以eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x－1≥2x－3，,\f(1,2)所以不等式g(x)≤0的解集为eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(1,2)，2)).
1．知识清单：
(1)函数的对称轴和对称中心．
(2)函数性质的综合问题．
2．方法归纳：数形结合、等价转化．
3．常见误区：容易忽视奇函数中的隐含条件f(0)＝0.
1．设f(x)是R上的偶函数，且在(0，＋∞)上单调递减，若x1<0且x1＋x2>0，则( )
A．f(－x1)>f(－x2)
B．f(－x1)＝f(－x2)
C．f(－x1)D．f(－x1)与f(－x2)的大小关系不确定
答案 A
2．(多选)已知函数f(x)是定义在(－∞，0)∪(0，＋∞)上的奇函数，当x＞0时，f(x)＝x2－2x＋3，则下列结论正确的是( )
A．|f(x)|≥2
B．当x＜0时，f(x)＝－x2－2x－3
C．x＝1是f(x)图象的一条对称轴
D．f(x)在(－∞，－1)上是增函数
答案 ABD
解析 ∵当x＜0时，－x＞0，
∴f(－x)＝(－x)2－2(－x)＋3＝x2＋2x＋3，
∵f(x)为奇函数，
∴f(x)＝－f(－x)＝－(x2＋2x＋3)＝－x2－2x－3，即B正确；
函数f(x)的简图如下，
由图可知，|f(x)|≥2，即A正确；
x＝1不是f(x)图象的对称轴，即C错误；
f(x)在(－∞，－1)上是增函数，即D正确．
3．已知定义在R上的奇函数f(x)，且当x∈[0，＋∞)时，f(x)单调递增，则不等式f(2x＋1)＋f(1)≥0的解集是( )
A．(－∞，1) B．(－1，＋∞)
C．[－1，＋∞) D．(－∞，1]
答案 C
解析 因为函数f(x)是奇函数，
所以不等式f(2x＋1)＋f(1)≥0等价于f(2x＋1)≥f(－1)．
又当x≥0时，函数f(x)单调递增，
所以函数f(x)在R上为增函数，
所以f(2x＋1)≥f(－1)等价于2x＋1≥－1，
解得x≥－1.
4．已知f(x)是定义域为R的偶函数，当x≥0时，f(x)＝x2－4x，则不等式f(x＋2)<5的解集是________．
答案 (－7,3)
1．已知定义在R上的奇函数f(x)满足f(x＋2)＝f(x)，则f(2)的值是( )
A．0 B．1 C．2 D．4
答案 A
解析 由题意得f(0＋2)＝f(2)＝f(0)＝0.
2．已知f(x)＝(m－1)x2＋2mx＋3为偶函数，则f(x)在区间(2,5)上( )
A．是增函数 B．是减函数
C．有增有减 D．单调性不确定
答案 B
解析 由f(x)是偶函数，即f(－x)＝f(x)，得m＝0，所以f(x)＝－x2＋3，画出函数f(x)＝－x2＋3的图象(图略)知，在区间(2,5)上是减函数．
3．已知函数f(x)是定义域为R的奇函数，且f(x)＝f(4－x)，当－2≤x<0时，f(x)＝eq \f(1,x)，则f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(7,2)))等于( )
A．－2 B．－eq \f(2,7)
C.eq \f(2,7) D．2
答案 D
解析 ∵f(x)＝f(4－x)，
∴f(x)的图象关于直线x＝2对称，
∴f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(7,2)))＝f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2))).
又∵函数f(x)为奇函数，
∴f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))＝－f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(－\f(1,2)))＝－(－2)＝2，
即f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(7,2)))＝2.
4．已知偶函数y＝f(x)在区间[0，＋∞)上为增函数，且图象经过点(－1,0)和(3,5)，则当x∈[－3，－1]时，函数y＝f(x)的值域是( )
A．[0,5] B．[－1,5]
C．[1,3] D．[3,5]
答案 A
解析 偶函数y＝f(x)在区间[0，＋∞]上单调递增，则函数在[－3，－1]上单调递减，且f(－3)＝f(3)＝5，f(-1)＝0，故函数的值域为[0，5].
5．已知偶函数f(x)在区间[0，＋∞)上为增函数，则满足f(2x－1)A.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,3)，\f(2,3))) B.eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,3)，\f(2,3)))
C.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)，\f(2,3))) D.eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)，\f(2,3)))
答案 A
解析 偶函数满足f(x)＝f(|x|)，
根据这个结论，
有f(2x－1)解这个不等式得x的取值范围是eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,3)，\f(2,3))).
6．(多选)若函数y＝f(x)是偶函数，定义域为R，且该函数图象与x轴的交点有3个，则下列说法正确的是( )
A．3个交点的横坐标之和为0
B．3个交点的横坐标之和不是定值，与函数解析式有关
C．f(0)＝0
D．f(0)的值与函数解析式有关
答案 AC
7．已知偶函数f(x)和奇函数g(x)的定义域都是(－4,4)，且在(－4,0]上的图象如图所示，则关于x的不等式f(x)·g(x)<0的解集是________．
答案 (－4，－2)∪(0,2)
解析 设h(x)＝f(x)g(x)，
则h(－x)＝f(－x)g(－x)＝－f(x)g(x)
＝－h(x)，所以h(x)是奇函数，
由图象可知，当－40，g(x)<0，即h(x)<0，
则当00，
即h(x)<0，
所以h(x)<0的解集为(－4，－2)∪(0,2)．
8．设f(x)是定义在R上的奇函数，且y＝f(x)的图象关于直线x＝eq \f(1,2)对称，则f(1)＋f(2)＋f(3)＋f(4)＋f(5)＝________.
答案 0
解析 ∵f(x)是定义在R上的奇函数，
∴f(0)＝0.
又f(x)关于直线x＝eq \f(1,2)对称，
∴f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)－x))＝f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)＋x)).①
在①式中，当x＝eq \f(1,2)时，f(0)＝f(1)＝0.
在①式中，以eq \f(1,2)＋x代替x，得
f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)＋x))))＝f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)＋\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)＋x))))，
即f(－x)＝f(1＋x)．
∴f(2)＝f(1＋1)＝f(－1)＝－f(1)＝0，
f(3)＝f(1＋2)＝f(－2)＝－f(2)＝0，
同理，f(4)＝f(5)＝0.
∴f(1)＋f(2)＋f(3)＋f(4)＋f(5)＝0.
9．已知函数f(x)是定义域为R的奇函数，当x<0时，f(x)＝1＋eq \f(1,x－1).
(1)求f(2)的值．
(2)用定义法判断y＝f(x)在区间(－∞，0)上的单调性．
(3)求当x>0时，f(x)的解析式．
解 (1)根据题意，得函数f(x)为奇函数，
当x<0时，f(x)＝1＋eq \f(1,x－1)，
则f(2)＝－f(－2)＝－eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1＋\f(1,－2－1)))＝－eq \f(2,3).
(2)根据题意得，当x<0时，f(x)＝1＋eq \f(1,x－1).
在(－∞，0)上任取x1，x2，
设x1则f(x1)－f(x2)
＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1＋\f(1,x1－1)))－eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1＋\f(1,x2－1)))＝eq \f(x1,x1－1)－eq \f(x2,x2－1)
＝eq \f(x2－x1,x2－1x1－1).
又由x1－1<0，x2－1<0，x2－x1>0，
可得f(x1)－f(x2)>0，即f(x1)>f(x2)．
由定义可知，函数y＝f(x)在区间(－∞，0)上为减函数．
(3)当x>0时，－x<0，则f(－x)＝1－eq \f(1,x＋1)，
由函数f(x)为奇函数知f(x)＝－f(－x)，
所以f(x)＝－1＋eq \f(1,x＋1)＝－eq \f(x,x＋1).
10．已知函数f(x)＝x2－mx(m>0)在区间[0,2]上的最小值为g(m)．
(1)求函数g(m)的解析式；
(2)定义在(－∞，0)∪(0，＋∞)上的函数h(x)为偶函数，且当x>0时，h(x)＝g(x)．若h(t)>h(4)，求实数t的取值范围．
解 (1)因为f(x)＝x2－mx＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x－\f(m,2)))2－eq \f(m2,4)(m>0)，所以当0g(m)＝f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(m,2)))＝－eq \f(m2,4).
当m>4时，函数f(x)＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x－\f(m,2)))2－eq \f(m2,4)在区间[0,2]上单调递减，
此时g(m)＝f(2)＝4－2m.
综上可知，g(m)＝eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(－\f(m2,4)，04.))
(2)因为当x>0时，h(x)＝g(x)，
所以当x>0时，h(x)＝eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(－\f(x2,4)，04.))
易知函数h(x)在(0，＋∞)上单调递减，
因为定义在(－∞，0)∪(0，＋∞)上的函数h(x)为偶函数，且h(t)>h(4)，
所以0<|t|<4，
解得－4综上所述，实数t的取值范围为(－4,0)∪(0,4)．
11．已知定义在R上的函数f(x)在(－∞，2)上是减函数，且f(x＋2)为偶函数，则f(－1)，f(4)，f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(11,2)))的大小关系为( )
A．f(4)B．f(－1)C．f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(11,2)))D．f(－1)答案 A
解析 函数y＝f(x＋2)为偶函数，
则函数y＝f(x＋2)的图象关于y轴对称，函数y＝f(x)的图象关于直线x＝2对称，
则f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(11,2)))＝f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(－\f(3,2)))，f(4)＝f(0)，
∵f(x)在(－∞，2)上单调递减，－eq \f(3,2)<－1<0，
∴f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(－\f(3,2)))>f(－1)>f(0)，
即f(4)12．若定义在R上的函数f(x)满足：对任意x1，x2∈R，有f(x1＋x2)＝f(x1)＋f(x2)＋1，则下列说法一定正确的是( )
A．f(x)－1为奇函数
B．f(x)－1为偶函数
C．f(x)＋1为奇函数
D．f(x)＋1为偶函数
答案 C
解析 ∵对任意x1，x2∈R有f(x1＋x2)＝f(x1)＋f(x2)＋1，
令x1＝x2＝0，得f(0)＝－1.
令x1＝x，x2＝－x，得f(0)＝f(x)＋f(－x)＋1.
∴f(x)＋1＝－f(－x)－1＝－[f(－x)＋1]，
∴f(x)＋1为奇函数．
13．设定义在R上的奇函数f(x)在(0，＋∞)上是增函数，且f(1)＝0，则不等式x[f(x)－f(－x)]<0的解集为( )
A．{x|－11}
B．{x|x<－1或0C．{x|x<－1或x>1}
D．{x|－1答案 D
解析 ∵奇函数f(x)在(0，＋∞)上是增函数，
f(－x)＝－f(x)，x[f(x)－f(－x)]<0，
∴xf(x)<0，
又f(1)＝0，∴f(－1)＝0，
从而有函数f(x)的大致图象如图所示．
则不等式x[f(x)－f(－x)]<0的解集为
{x|－114．已知函数f(x)＝eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x2＋2x，x≥0，,x2－2x，x<0，))若f(x－1)答案 (－∞，－2)∪(0，＋∞)
解析 若x>0，则－x<0，
f(－x)＝(－x)2＋2x＝x2＋2x＝f(x)，
同理可得，当x<0时，f(－x)＝f(x)，
且x＝0时，f(0)＝f(0)，所以f(x)是偶函数．
因为当x>0时，函数f(x)是增函数，
所以不等式f(x－1)整理得x(x＋2)>0，解得x>0或x<－2.
15．已知函数f(x)是R上的偶函数，且对任意的x∈R有f(x＋3)＝－f(x)，当x∈(－3,0)时，f(x)＝2x－5，则f(8)等于( )
A．－1 B．－9 C．5 D．11
答案 B
解析 根据题意，函数f(x)满足f(x＋6)＝f(x)，
则f(8)＝f(2)，
由函数f(x)为偶函数，得f(2)＝f(－2)．
当x∈(－3,0)时，f(x)＝2x－5，
则f(－2)＝2×(－2)－5＝－9.
则f(8)＝f(2)＝f(－2)＝－9.
16．定义在(－∞，0)∪(0，＋∞)上的函数y＝f(x)满足f(xy)＝f(x)－f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,y)))，且函数f(x)在(－∞，0)上单调递减．
(1)求f(－1)，并证明函数y＝f(x)是偶函数；
(2)若f(2)＝1，解不等式f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2－\f(4,x)))－f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,x)))≤1.
解 (1)令y＝eq \f(1,x)≠0，
则f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x·\f(1,x)))＝f(x)－f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\f(1,1),x)))，
得f(1)＝f(x)－f(x)＝0，
再令x＝1，y＝－1，
可得f(－1)＝f(1)－f(－1)，
得2f(－1)＝f(1)＝0，
所以f(－1)＝0，
令y＝－1，
可得f(－x)＝f(x)－f(－1)＝f(x)，
又该函数的定义域关于原点对称，
所以f(x)是偶函数．
(2)因为f(2)＝1，又该函数为偶函数，
所以f(－2)＝1.
因为函数f(x)在(－∞，0)上单调递减，
所以函数f(x)在(0，＋∞)上单调递增．
又f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2－\f(4,x)))－f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,x)))＝f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2x－4,x)·x))
＝f(2x－4)，
所以f(|2x－4|)≤f(2)，即eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(|2x－4|≠0，,|2x－4|≤2，))
解得2所以不等式f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2－\f(4,x)))－f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,x)))≤1的解集为[1,2)∪(2,3]．