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2020届二轮复习函数与基本初等函数(二)学案(全国通用)
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年 级: 辅导科目:数学 课时数:3
课 题
函数与基本初等函数(二)
教学目的
教学内容
第三节 函数的奇偶性
(一)高考目标
考纲解读
1.结合具体函数,了解函数奇偶性的含义;
2.会运用函数图像理解和研究函数的奇偶性.
考向预测
1.函数的奇偶性是函数的一个重要性质,为高考中的必考知识点.
2.常与函数的概念、图像、单调性、对称性等综合考查.
(二)课前自主预习
知识梳理
1.函数的奇偶性
图像关于原点对称的函数叫作 奇函数f(x)满足
图像关于y轴对称的函数叫作 偶函数f(x)满足
当函数f(x)是奇函数或偶函数时,称函数具有
(三)基础自测
1.下列函数中,在其定义域内既是奇函数又是减函数的是 ( )
A.y=-x3,x∈R B.y=sinx,x∈R
C.y=x,x∈R D.y=x,x∈R
[答案] A
[解析] y=sinx在R上不单调,y=x不是奇函数,y=x为增函数,故B、C、D均错.
2.(教材改编题)下面四个结论中,正确命题的个数是( )
①偶函数的图像一定与y轴相交;
②函数f(x)为奇函数的充要条件是f(0)=0;
③偶函数的图像关于y轴对称;
④既是奇函数,又是偶函数的函数一定是f(x)=0(x∈R).
A.1 B.2 C.3 D.4
[答案] A
[解析] ①错误,如函数f(x)=是偶函数,但其图像与y轴没有交点;②错误,因为奇函数的定义域可能不包
含x=0;③正确;④错误,既是奇函数又是偶函数的函数可以为f(x)=0,x∈(-a,a).
3.(2018·上海宝山模拟)已知函数f(x)=ax2+bx+3a+b是偶函数,且其定义域为[a-1,2a],则( )
A.a=,b=0 B.a=-1,b=0 C.a=1,b=0 D.a=3,b=0
[答案] A
[解析] 由f(x)=ax2+bx+3a+b为偶函数,得b=0.又定义域为[a-1,2a],∴(a-1)+2a=0,∴a=.
4. (2009·重庆理)若f(x)=+a是奇函数,则a=______.
[答案]
[解析] 考查函数的奇偶性.
∵f(x)为奇函数,∴f(-1)=-f(1),即+a=--a,∴a=.
(四)典型例题
1.命题方向:奇偶性的判定
[例1] 判断下列函数的奇偶性
(1)f(x)=(x-1); (2)f(x)=;
(3)f(x)=; (4)f(x)=+;
(5)f(x)=x2-|x-a|+2.
[解析] (1)由≥0,得定义域为[-1,1),关于原点不对称,故f(x)为非奇非偶函数.
(2)由得定义域为(-1,0)∪(0,1),这时f(x)==-,
∵f(-x)=-==-f(x).∴f(x)为奇函数.
(3)当x<0时,-x>0,则f(-x)=(-x)2-(-x)=x2+x=f(x)
当x>0时,-x<0则f(-x)=(-x)2+(-x)=x2-x=f(x)
∴对任意x∈(-∞,0)∪(0,+∞)都有f(-x)=f(x),故f(x)为偶函数.
另解:1°画函数f(x)=的图像.图像关于y轴对称,故f(x)为偶函数.
2°f(x)还可写成f(x)=x2-|x|,故为偶函数.
(4)由得x=-或x= ∴函数f(x)的定义域为{-,}
又∵对任意的x∈{-,},f(x)=0. ∴f(-x)=f(x)=-f(x)
(5)函数f(x)的定义域为R
当a=0时 f(x)=f(-x) ∴f(x)是偶函数
当a≠0时 f(a)=a2+2,f(-a)=a2-2|a|+2
f(a)≠f(-a) 且f(a)+f(-a)=2(a2-|a|+2)=2(|a|-)2+≠0
∴f(x)是非奇非偶函数.
[点评] 第一,求函数定义域,看函数的定义域是否关于原点对称,若不对称,则该函数为非奇非偶函数.第二,若定义域关于原点对称,函数表达式能化简的,则对函数进行适当的化简,以便于判断,化简时要保持定义域不改变;第三,利用定义进行等价变形判断.第四,分段函数应分段讨论,要注意据x的范围取相应的函数表达式或利用图像判断.
跟踪练习1
判断函数f(x)=的奇偶性.
[解析] 由题意知解得-4≤x<0或0
∴函数的定义域关于原点对称.
∵f(x)==,
∴f(-x)==-=-f(x).∴f(x)是奇函数.
2.命题方向:奇偶性的应用
[例2] 已知定义域为R的函数f(x)=是奇函数.
(1)求a、b的值;
(2)若对任意的t∈R,不等式f(t2-2t)+f(2t2-k)<0恒成立,求k的取值范围.
[解析] (1)∵f(x)是奇函数,∴f(0)=0,
即=0,∴b=1.∴f(x)=.
又由f(1)=-f(-1)知=-,∴a=2.
(2)解法1:由(1)知f(x)==-+.易知f(x)在(-∞,+∞)上为减函数.
又因f(x)是奇函数,从而不等式f(t2-2t)+f(2t2-k)<0等价于f(t2-2t)
因f(x)是减函数,∴t2-2t>-2t2+k.
即对一切t∈R有3t2-2t-k>0.从而判别式Δ=4+12k<0,解得k<-.
解法2:由(1)知f(x)=,又由题设条件得
+<0,
即(22t2-k+1+2)(-2t2-2t+1)+(2t2-2t+1+2)·(-22t2-k+1)<0.
整理得23t2-2t-k>1,因底数2>1,故3t2-2t-k>0.
上式对一切t∈R均成立,从而判别式Δ=4+12k<0,解得k<-.
跟踪练习2
已知函数f(x)=1-(a>0且a≠1)是定义在(-∞,+∞)上的奇函数.
(1)求a的值;
(2)求函数f(x)的值域;
(3)当x∈(0,1]时,tf(x)≥2x-2恒成立,求实数t的取值范围.
[解析] (1)∵f(x)是定义在(-∞,+∞)上的奇函数,即f(-x)=-f(x)恒成立,∴f(0)=0.
即1-=0,解得a=2.
(2)∵y=,∴2x=,
由2x>0知>0,∴-1
(3)不等式tf(x)≥2x-2即为≥2x-2.
即:(2x)2-(t+1)·2x+t-2≤0.设2x=u,
∵x∈(0,1],∴u∈(1,2].
∵u∈(1,2]时u2-(t+1)·u+t-2≤0恒成立.
∴,解得t≥0.
(五)思想方法点拨
1.判断函数奇偶性时首先要看其定义域是否关于原点对称.如函数y=x2(x∈(-1,1])并不具备奇偶性.因此,
一个函数是奇函数或偶函数,其定义域必须关于原点对称.
★函数奇偶性的判定方法:
(1)定义法:第一步先看函数f(x)的定义域是否关于原点对称,若不对称,则为非奇非偶函数.
第二步直接或间接利用奇偶函数的定义来判断.
即若有:f(-x)=-f(x)或f(-x)+f(x)=0或f(x)-f(-x)=2f(x)或f(x)·f(-x)=-f 2(x)或f(x)/f(-x)=-1为奇函数.
若有f(-x)=f(x)或f(-x)-f(x)=0或f(x)+f(-x)=2f(x)或f(x)·f(-x)=f 2(x)或f(x)/f(-x)=1为偶函数.
(2)图像法:利用“奇函数的图像关于原点对称,偶函数的图像关于y轴对称”来判断.
(3)复合函数奇偶性的判断
若复合函数由若干个函数复合而成,则复合函数可依若干个函数的奇偶性而定,概括为“同奇为奇,一偶则偶”.
(4)性质法
偶函数的和、差、积、商(分母不为零)仍为偶函数;奇函数的和、差仍为奇函数;奇(偶)数个奇函数的积、商(分母不为零)为奇(偶)函数;一个奇函数与一个偶函数的积为奇函数.利用上述结论时要注意函数的定义域是各个函数定义域的交集.
★函数奇偶性的应用
(1)已知函数的奇偶性求函数的解析式.
抓住奇偶性讨论函数在各个分类区间上的解析式,或充分利用奇偶性产生关于f(x)的方程,从而可得f(x)的解析式.
(2)已知带有字母系数的函数的表达式及奇偶性,求参数.常常采用待定系数法
利用关系式f(x)±f(-x)=0产生关于x的恒等式,利用对应项系数相等求得字母的值.
2.运用奇、偶函数的性质及其单调性的关系是进行区间转换的一种有效手段:奇函数在对称区间上的单调性相同;偶函数在对称区间上的单调性相反,且f(x)=f(-x)=f(|x|)。
(六)课后强化作业
一、选择题
1.(2010·重庆理)函数f(x)=的图像( )
A.关于原点对称 B.关于直线y=x对称
C.关于x轴对称 D.关于y轴对称
[答案] D
[解析] ∵f(-x)=2-x+=2x+=f(x)
∴f(x)是偶函数,其图像关于y轴对称.
2.已知y=f(x)是定义在R上的偶函数,且f(x)在(0,+∞)上是增函数,如果x1<0,x2>0,且|x1|<|x2|,则有( )
A.f(-x1)+f(-x2)>0 B.f(x1)+f(x2)<0 C.f(-x1)-f(-x2)>0 D.f(x1)-f(x2)<0
[答案] D
[解析] ∵x1<0,x2>0,|x1|<|x2|,∴0<-x1
又f(x)是(0,+∞)上的增函数,∴f(-x1)
又f(x)为定义在R上的偶函数,∴f(x1)
∴f(x1)-f(x2)<0.选D.
3.(2009·辽宁理)已知偶函数f(x)在区间[0,+∞)单调递增,则满足f(2x-1)
A. B. C. D.
[答案] A
[解析] 考查偶函数的性质及含绝对值号不等式的解法.
由题意得|2x-1|<⇒-<2x-1<⇒<2x<⇒
4.(2010·山东理)设f(x)为定义在R上的奇函数,当x≥0时,f(x)=2x+2x+b(b为常数),则f(-1)=( )
A.3 B.1 C.-1 D.-3
[答案] D
[解析] ∵f(x)是奇函数,∴f(0)=0,
即0=20+b,∴b=-1,
故f(1)=2+2-1=3,∴f(-1)=-f(1)=-3.
5.已知定义在R上的奇函数f(x)是一个减函数,且x1+x2<0,x2+x3<0,x3+x1<0,则f(x1)+f(x2)+f(x3)的值( )
A.大于0 B.小于0 C.等于0 D.以上都有可能
[答案] A
[解析] 由x1+x2<0,得x1<-x2.
又f(x)为减函数,∴f(x1)>f(-x2),
又f(x)为R上的奇函数,∴f(x1)>-f(x2).
∴f(x1)+f(x2)>0.
同理f(x2)+f(x3)>0,f(x1)+f(x3)>0,
∴f(x1)+f(x2)+f(x3)>0.
6.若函数f(x)、g(x)分别为R上的奇函数、偶函数,且满足f(x)-g(x)=ex,则有( )
A.f(2)
C.f(2)
[答案] D
[解析] 由题意得f(x)-g(x)=ex,f(-x)-g(-x)=e-x,即-f(x)-g(x)=e-x,由此解得f(x)=,g(x)=-,g(0)=-1,函数f(x)=在R上是增函数,且f(3)>f(2)=>0,
因此g(0)
二、填空题
7.若函数f(x)=在定义域上为奇函数,则实数k=________.
[答案] k=±1
[解析] 解法1 若定义域中包含0,则f(0)=0,解得k=1;若定义域中不包含0,则k=-1,验证得此时f(x)也是奇函数.
解法2 由f(-x)+f(x)=0恒成立,解得k=±1.
[点评] 解此题时,容易受习惯影响漏掉k=-1.熟悉的地方也有盲点,知识不全面、平时练习偷懒、保量不保质、解题后不注意反思,是面对“意外”题型无法应对的真正原因.
8.已知函数y=f(x)是偶函数,当x>0时,f(x)=x+,且当x∈[-3,-1]时,n≤f(x)≤m恒成立,则m-n的最小值是________.
[分析] 该题综合考查了函数的性质(单调性和奇偶性),要求考生有一定的分析能力.
[答案] 1
[解析] 因为函数f(x)=x+在(0,2)上为减函数,在[2,+∞)上为增函数,则当x∈[1,3]时,4≤f(x)≤5.又函数y=f(x)为偶函数,故当x∈[-3,-1]时,4≤f(x)≤5,则m-n的最小值是1.
第四节 幂函数
(一)高考目标
考纲解读
1.了解幂函数的概念.
2.结合函数y=x,, 的图像,了解它们的变化情况.
考向预测
1.常以5种幂函数为载体,考查幂函数的概念、图像与性质.
2.多以小题形式出现,常与函数性质、二次函数、方程、不等式交汇命题.
(二)课前自主预习
知识梳理
1.幂函数概念
形如 (a∈R)的函数称为幂函数,其中x是 ,a为 .
2.幂函数的图像
(以y=x,, 为例).
3.幂函数的图像和性质
(1)所有的幂函数在 都有定义,并且图像都过点 .
(2 a)>0时,幂函数的图像通过原点,并且在区间[0,+∞)上是 .
(3) a <0时幂函数的图像在区间(0,+∞)上是 .在第一象限内,当x从右边趋向于原点时,图像在y轴右方无限地逼近 ,当x趋于+∞时,图像在x轴上方无限地逼近 .
(4)当α为奇数时,幂函数为 ;当α为偶数时,幂函数为 .
4.这5个具体幂函数的性质
函数特征性质
y=x
定义域
R
R
R
{x|x≥0}
{x|x≠0}
值域
R
{y|y≥0}
R
{y|y≥0}
{y|y≠0}
奇偶性
奇
偶
奇
非奇非偶
奇
在第一象限单调性
在第一象限单调递增
在第一象限单调递增
在第一象限单调递增
在第一象限单调递增
在第一象限单调递减
定点
(0,0) (1,1)
(0,0) (1,1)
(0,0) (1,1)
(0,0) (1,1)
(1,1)
(三)基础自测
1.(教材改编题)在函数y=,y=2x2,y=x2+x,y=1中,幂函数的个数为 ( )
A.0 B.1 C.2 D.3
[答案] B
[解析] 依据幂函数的定义,y=2x2的系数不是1,y=x2+x是两个函数的和的形式,y=1也不同于y=x0(x≠0),因此这三个都不是幂函数,只有y=符合.
2.(2010·陕西宝鸡期末)函数 是 ( )
A.奇函数,并且在(0,+∞)上为增函数
B.偶函数,并且在(-∞,0)上为减函数
C.奇函数,并且在(0,+∞)上为减函数
D.偶函数,并且在(-∞,0)上为增函数
[答案] B
[解析] =,x∈R,且满足f(-x)=f(x),故为偶函数.又>0,所以在第一象限内的图像是单调递增,因此在(-∞,0)上为减函数
3.下列各组函数中,定义域相同的是( )
A. 与 B. 与
C.与 D. 与
[答案] B
[解析]选项A中,y=中x>0,y=中xR;选项C,y= 中x 0, y= 中,xR,选项D中, y=中X≠0,而中x>0,故选B.
4.下列命题:
①幂函数的图像都经过点(1,1)和点(0,0);
②幂函数的图像不可能在第四象限;
③n=0时,函数y=xn的图像是一条直线;
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值的增大而减小
其中正确的是 ( )
A.①④ B.④⑤ C.②③ D.②⑤
[答案] D
[解析] y=xα在α<0时,图像不过(0,0),故①错,n=0时,y=x0表示除去(0,1)点的直线,故③错;y=xn,在n>0时是增函数没有指明单调区间,如y= 在(-∞,0)上是增函数是错误的,由幂函数的图像性质知②⑤正确
5.已知点在幂函数f(x)的图像上,则f(x)是__________函数(填“奇”或“偶”).
[答案] 奇
[解析]设f(x)= ,则=,即=,故a=-3.因此,故f(x)是奇函数。
(四)典型例题
1.命题方向:幂函数的定义
[例1] 已知f(x)=(m2+2m) ,m为何值时,f(x)是:
(1)正比例函数?(2)反比例函数?
(3)二次函数?(4)幂函数?
(5)在(4)的条件下,满足在(0,+∞)上单调递增?
[分析] (1)(2)(3)(4)分别用相应函数的定义来确定m的值,(5)中则需考查幂函数的性质与幂指数之间的关系
[解析] (1)若f(x)为正比例函数,则
⇒m=1.
(2)若f(x)为反比例函数,则⇒m=-1.
(3)若f(x)为二次函数,则
⇒m=.
(4)若f(x)为幂函数,则m2+2m=1.∴m=-1±.
(5)由(4)得m=-1±.
当m=-1+时,m2+m-1=1-,f(x)=x1-在(0,+∞)上单调递减,不合题意;
当m=-1-时,m2+m-1=1+,f(x)=x1+在(0,+∞)上单调递增.
综上,m=-1-.
[点评] 本题考查各种函数的概念,需要根据相应函数的定义列出等式或不等式,并结合函数性质求出参数的值,同时分清哪种条件下的函数是幂函数.
跟踪练习1
如果幂函数y=(m2-3m+3) 的图像不过原点,则m的取值是 ( )
A.-1≤m≤2 B.m=1 C.m=2 D.m=1或m=2
[答案] D
[解析] 由幂函数的定义,m2-3m+3=1,所以m=1或m=2.又图像不过原点,所以m2-m-2≤0,
解得-1≤m≤2.综上,m=1或m=2.
2.命题方向:幂函数的图像及其应用
[例2] 点(,2)在幂函数f(x)的图像上,点在幂函数g(x)的图像上.
(1)求f(x),g(x)的解析式;
(2)问当x取何值时有:
①f(x)>g(x);②f(x)=g(x);③f(x)
[分析] 先求出幂函数的解析式,再利用图像判断f(x),g(x)的大小关系.
[解析] (1)设f(x)=xa,因为点(,2)在幂函数f(x)的图像上,将(,2)代入f(x)=xa中,得2=()a,
解得a=2,即f(x)=x2.
设g(x)=xb,因为点在幂函数g(x)的图像上,将代入g(x)=xb中,得=(-2)b,解得b=-2,即g(x)=x-2.
(2)在同一坐标系下作出f(x)=x2和g(x)=x-2的图像,
由f(x)=g(x)得x=±1.
由图像可知:
①当x>1或x<-1时,f(x)>g(x);
②当x=1或x=-1时,f(x)=g(x);
③当-1
[点评] 求幂函数解析式的步骤:
(1)设出幂函数的一般形式y=xα(α为常数);
(2)根据已知条件求出α的值;
(3)写出幂函数的解析式.
跟踪练习2
已知幂函数f(x)=xm2-2m-3(m∈Z)的图像与x轴、y轴均无公共点,且关于y轴对称,试确定f(x)的解析式
[解析] 由是偶数,
得m=-1或1或3.
当m=-1或3时,解析式为f(x)=x0(x≠0);
当m=1时,解析式为f(x)=x-4.
3.命题方向:幂函数性质的应用
[例2]比较下列各组值的大小:
(1)和
(2) 、和
(3)和
[分析] 比较幂值的大小,一般可以借助幂函数和指数函数的单调性,有时也要借助中间值.
[解析](1)-=
由于幂函数在上是减函数,所以>,因此 <,即<-
(2)由于>1,0<<1,,0,因此>>.
(3)由于指数函数在R上是减函数,所以<。又由于幂函数在上是增函数,所以<,故有<.
跟踪练习3
当0﹤a﹤b﹤1时,下列不等式正确的是( )
[答案] D
[解析] 由0 ∴0<1-b<1-a<1,
∴(1-a)b<(1-a)a,
∴(1-a)a>(1-b)b.
(五)思想方法点拨
幂函数性质的理解
1.当α>0时,幂函数y=xα有下列性质:
①图像都过点(0,0)(1,1);
②在第一象限内,函数值随x的增大而增大;
③在第一象限内,过(1,1)点后,图像向右上方无限伸展.
2.当α<0时,幂函数y=xα有下列性质:
①图像都通过点(1,1);
②在第一象限内,图像向上与y轴无限地接近,向右与x轴无限地接近;
③在第一象限内,过(1,1)点后,|α|越大,图像下落的速度越快.
3.(1)幂函数中既有奇函数,又有偶函数,也有非奇非偶函数.
(2)作函数y=xα的图像时,一般依据上述性质作出第一象限的图像,而后依据函数的奇偶性作出x<0的图像即可.
(3)幂函数的图像无论α取何实数,其必经过第一象限,且一定不不经过第四象限.
(六)课后强化作业
一、选择题
1.如图所示函数图像中,表示的是( )
[答案] D
[解析] 因为∈(0,1),所以的图像是抛物线型,且在第一象限图像上凸,又函数是偶函数,故图像应为D.
2.(2018·中山模拟)给出下列三个等式:f(xy)=f(x)+f(y),f(x+y)=f(x)f(y),f(x+y)=f(x)+f(y),下列函数中不满足任何一个等式的是( )
A.f(x)=3x B.f(x)=xα C.f(x)=log2x D.f(x)=kx(k≠0)
[答案] B
[解析] f(x)=3x满足f(x+y)=f(x)·f(y);f(x)=log2x满足f(xy)=f(x)+f(y);f(x)=kx满足f(x+y)=f(x)+f(y),
而f(x)=xα不满足任何一个等式.
3.函数y=(m2-m-1)xm2-2m-3是幂函数且在x∈(0,+∞)上为减函数,则实数m的值为( )
A.-1或2 B. C.2 D.-1
[答案] C
[解析] 因为y=(m2-m-1)xm2-2m-3是幂函数且在(0,+∞)上是减函数,
所以解得m=2.
4.设n∈,则使得f(x)=xn为奇函数,且在(0,+∞)上单调递减的n的个数是( )
A.0 B.1 C.2 D.3
[答案] B
[解析] 只有当n=-1时,f(x)=xn为奇函数,且在(0,+∞)上单调递减.
5.(2010·安徽文)设,,则a,b,c的大小关系是( )
A.a>c>b B.a>b>c C.c>a>b D.b>c>a
[答案] A
[解析] 该题考查幂函数和指数函数的性质.
对b和c,考查指数函数y=()x,单调递减.故<,即b
对a和c,考查幂函数. ,在(0,+∞)上单调递增,∴<,即a>c,
∴a>c>b,故选A.
6.若集合A={y︳,-1≤x≤1},B=,则A∩B=( )
A.(-∞,1) B.[-1,1] C.∅ D.{1}
[答案] D
[解析] 在-1≤x≤1时,有-1≤y≤1;y=x,在x≤0时,有y≥1,∴A∩B={1}.
7.(文)(09·山东)给出命题:若函数y=f(x)是幂函数,则函数y=f(x)的图像不过第四象限.在它的逆命题、否命题、逆否命题三个命题中,真命题的个数是( )
A.3 B.2 C.1 D.0
[答案] C
[解析] 原命题正确,故其逆否命题正确,逆命题是假命题,故否命题也为假.所以真命题个数为1.
(理)函数 (n∈N且n>9)的图像可能是( )
[答案] C
[解析] ∵f(-x)===f(x),∴函数为偶函数,图像关于y轴对称,故排除A、B.令n=18,则y=,当x≥0时,y=,由其在第一象限的图像知选C.
8.把函数f(x)=x3-3x的图像C1向右平移u个单位长度,再向下平移v个单位长度后得到图像C2,若对任意u>0,曲线C1与C2至多只有一个交点,则v的最小值为( )
A.2 B.4 C.6 D.8
[答案] B
[解析] ∵f(x)=x3-3x,∴f′(x)=3(x2-1),令f′(x)=0,得x=±1.
∴x∈(-∞,-1)时,f′(x)>0,f(x)在(-∞,-1)上为增函数;
x∈(-1,1)时,f′(x)<0,f(x)在(-1,1)上为减函数;
x∈(1,+∞)时,f′(x)>0,f(x)在(1,+∞)上为增函数.
故f(x)极大值=f(-1)=2,f(x)极小值=f(1)=-2.
图像C2是由图像C1向右平移u个单位长度,向下平移v个单位长度所得到.当图像C2的极大值点与C1的极小值点重合时,v有最小值,如图所示,即v的最小值为4.
二、填空题
9.(2018·南通模拟)已知幂函数f(x)=k·xα的图像过点,则k+α=________.
[答案]
[解析] f(x)=k·xα是幂函数,所以k=1,由幂函数f(x)的图像过点,得α=,则k+α=.
10.若,则它们的大小关系是________.
[答案] c [解析] ,即c 11.当x∈(0,1)时,y=xp(p≥0)的图像在直线y=x上方,则p的取值范围是________.
[答案] [0,1)
[解析] 结合幂函数y=xα在第一象限的图像,当0<α<1时,y=xα在(0,+∞)上是增函数,且x∈(0,1)时,图像在y=x上方,x∈(1,+∞)时,图像在y=x下方;
又p=0时,y=x0=1(x≠0)也满足.
故p的取值范围是0≤p<1.
年 级: 辅导科目:数学 课时数:3
课 题
函数与基本初等函数(二)
教学目的
教学内容
第三节 函数的奇偶性
(一)高考目标
考纲解读
1.结合具体函数,了解函数奇偶性的含义;
2.会运用函数图像理解和研究函数的奇偶性.
考向预测
1.函数的奇偶性是函数的一个重要性质,为高考中的必考知识点.
2.常与函数的概念、图像、单调性、对称性等综合考查.
(二)课前自主预习
知识梳理
1.函数的奇偶性
图像关于原点对称的函数叫作 奇函数f(x)满足
图像关于y轴对称的函数叫作 偶函数f(x)满足
当函数f(x)是奇函数或偶函数时,称函数具有
(三)基础自测
1.下列函数中,在其定义域内既是奇函数又是减函数的是 ( )
A.y=-x3,x∈R B.y=sinx,x∈R
C.y=x,x∈R D.y=x,x∈R
[答案] A
[解析] y=sinx在R上不单调,y=x不是奇函数,y=x为增函数,故B、C、D均错.
2.(教材改编题)下面四个结论中,正确命题的个数是( )
①偶函数的图像一定与y轴相交;
②函数f(x)为奇函数的充要条件是f(0)=0;
③偶函数的图像关于y轴对称;
④既是奇函数,又是偶函数的函数一定是f(x)=0(x∈R).
A.1 B.2 C.3 D.4
[答案] A
[解析] ①错误,如函数f(x)=是偶函数,但其图像与y轴没有交点;②错误,因为奇函数的定义域可能不包
含x=0;③正确;④错误,既是奇函数又是偶函数的函数可以为f(x)=0,x∈(-a,a).
3.(2018·上海宝山模拟)已知函数f(x)=ax2+bx+3a+b是偶函数,且其定义域为[a-1,2a],则( )
A.a=,b=0 B.a=-1,b=0 C.a=1,b=0 D.a=3,b=0
[答案] A
[解析] 由f(x)=ax2+bx+3a+b为偶函数,得b=0.又定义域为[a-1,2a],∴(a-1)+2a=0,∴a=.
4. (2009·重庆理)若f(x)=+a是奇函数,则a=______.
[答案]
[解析] 考查函数的奇偶性.
∵f(x)为奇函数,∴f(-1)=-f(1),即+a=--a,∴a=.
(四)典型例题
1.命题方向:奇偶性的判定
[例1] 判断下列函数的奇偶性
(1)f(x)=(x-1); (2)f(x)=;
(3)f(x)=; (4)f(x)=+;
(5)f(x)=x2-|x-a|+2.
[解析] (1)由≥0,得定义域为[-1,1),关于原点不对称,故f(x)为非奇非偶函数.
(2)由得定义域为(-1,0)∪(0,1),这时f(x)==-,
∵f(-x)=-==-f(x).∴f(x)为奇函数.
(3)当x<0时,-x>0,则f(-x)=(-x)2-(-x)=x2+x=f(x)
当x>0时,-x<0则f(-x)=(-x)2+(-x)=x2-x=f(x)
∴对任意x∈(-∞,0)∪(0,+∞)都有f(-x)=f(x),故f(x)为偶函数.
另解:1°画函数f(x)=的图像.图像关于y轴对称,故f(x)为偶函数.
2°f(x)还可写成f(x)=x2-|x|,故为偶函数.
(4)由得x=-或x= ∴函数f(x)的定义域为{-,}
又∵对任意的x∈{-,},f(x)=0. ∴f(-x)=f(x)=-f(x)
(5)函数f(x)的定义域为R
当a=0时 f(x)=f(-x) ∴f(x)是偶函数
当a≠0时 f(a)=a2+2,f(-a)=a2-2|a|+2
f(a)≠f(-a) 且f(a)+f(-a)=2(a2-|a|+2)=2(|a|-)2+≠0
∴f(x)是非奇非偶函数.
[点评] 第一,求函数定义域,看函数的定义域是否关于原点对称,若不对称,则该函数为非奇非偶函数.第二,若定义域关于原点对称,函数表达式能化简的,则对函数进行适当的化简,以便于判断,化简时要保持定义域不改变;第三,利用定义进行等价变形判断.第四,分段函数应分段讨论,要注意据x的范围取相应的函数表达式或利用图像判断.
跟踪练习1
判断函数f(x)=的奇偶性.
[解析] 由题意知解得-4≤x<0或0
∵f(x)==,
∴f(-x)==-=-f(x).∴f(x)是奇函数.
2.命题方向:奇偶性的应用
[例2] 已知定义域为R的函数f(x)=是奇函数.
(1)求a、b的值;
(2)若对任意的t∈R,不等式f(t2-2t)+f(2t2-k)<0恒成立,求k的取值范围.
[解析] (1)∵f(x)是奇函数,∴f(0)=0,
即=0,∴b=1.∴f(x)=.
又由f(1)=-f(-1)知=-,∴a=2.
(2)解法1:由(1)知f(x)==-+.易知f(x)在(-∞,+∞)上为减函数.
又因f(x)是奇函数,从而不等式f(t2-2t)+f(2t2-k)<0等价于f(t2-2t)
即对一切t∈R有3t2-2t-k>0.从而判别式Δ=4+12k<0,解得k<-.
解法2:由(1)知f(x)=,又由题设条件得
+<0,
即(22t2-k+1+2)(-2t2-2t+1)+(2t2-2t+1+2)·(-22t2-k+1)<0.
整理得23t2-2t-k>1,因底数2>1,故3t2-2t-k>0.
上式对一切t∈R均成立,从而判别式Δ=4+12k<0,解得k<-.
跟踪练习2
已知函数f(x)=1-(a>0且a≠1)是定义在(-∞,+∞)上的奇函数.
(1)求a的值;
(2)求函数f(x)的值域;
(3)当x∈(0,1]时,tf(x)≥2x-2恒成立,求实数t的取值范围.
[解析] (1)∵f(x)是定义在(-∞,+∞)上的奇函数,即f(-x)=-f(x)恒成立,∴f(0)=0.
即1-=0,解得a=2.
(2)∵y=,∴2x=,
由2x>0知>0,∴-1
即:(2x)2-(t+1)·2x+t-2≤0.设2x=u,
∵x∈(0,1],∴u∈(1,2].
∵u∈(1,2]时u2-(t+1)·u+t-2≤0恒成立.
∴,解得t≥0.
(五)思想方法点拨
1.判断函数奇偶性时首先要看其定义域是否关于原点对称.如函数y=x2(x∈(-1,1])并不具备奇偶性.因此,
一个函数是奇函数或偶函数,其定义域必须关于原点对称.
★函数奇偶性的判定方法:
(1)定义法:第一步先看函数f(x)的定义域是否关于原点对称,若不对称,则为非奇非偶函数.
第二步直接或间接利用奇偶函数的定义来判断.
即若有:f(-x)=-f(x)或f(-x)+f(x)=0或f(x)-f(-x)=2f(x)或f(x)·f(-x)=-f 2(x)或f(x)/f(-x)=-1为奇函数.
若有f(-x)=f(x)或f(-x)-f(x)=0或f(x)+f(-x)=2f(x)或f(x)·f(-x)=f 2(x)或f(x)/f(-x)=1为偶函数.
(2)图像法:利用“奇函数的图像关于原点对称,偶函数的图像关于y轴对称”来判断.
(3)复合函数奇偶性的判断
若复合函数由若干个函数复合而成,则复合函数可依若干个函数的奇偶性而定,概括为“同奇为奇,一偶则偶”.
(4)性质法
偶函数的和、差、积、商(分母不为零)仍为偶函数;奇函数的和、差仍为奇函数;奇(偶)数个奇函数的积、商(分母不为零)为奇(偶)函数;一个奇函数与一个偶函数的积为奇函数.利用上述结论时要注意函数的定义域是各个函数定义域的交集.
★函数奇偶性的应用
(1)已知函数的奇偶性求函数的解析式.
抓住奇偶性讨论函数在各个分类区间上的解析式,或充分利用奇偶性产生关于f(x)的方程,从而可得f(x)的解析式.
(2)已知带有字母系数的函数的表达式及奇偶性,求参数.常常采用待定系数法
利用关系式f(x)±f(-x)=0产生关于x的恒等式,利用对应项系数相等求得字母的值.
2.运用奇、偶函数的性质及其单调性的关系是进行区间转换的一种有效手段:奇函数在对称区间上的单调性相同;偶函数在对称区间上的单调性相反,且f(x)=f(-x)=f(|x|)。
(六)课后强化作业
一、选择题
1.(2010·重庆理)函数f(x)=的图像( )
A.关于原点对称 B.关于直线y=x对称
C.关于x轴对称 D.关于y轴对称
[答案] D
[解析] ∵f(-x)=2-x+=2x+=f(x)
∴f(x)是偶函数,其图像关于y轴对称.
2.已知y=f(x)是定义在R上的偶函数,且f(x)在(0,+∞)上是增函数,如果x1<0,x2>0,且|x1|<|x2|,则有( )
A.f(-x1)+f(-x2)>0 B.f(x1)+f(x2)<0 C.f(-x1)-f(-x2)>0 D.f(x1)-f(x2)<0
[答案] D
[解析] ∵x1<0,x2>0,|x1|<|x2|,∴0<-x1
3.(2009·辽宁理)已知偶函数f(x)在区间[0,+∞)单调递增,则满足f(2x-1)
[答案] A
[解析] 考查偶函数的性质及含绝对值号不等式的解法.
由题意得|2x-1|<⇒-<2x-1<⇒<2x<⇒
A.3 B.1 C.-1 D.-3
[答案] D
[解析] ∵f(x)是奇函数,∴f(0)=0,
即0=20+b,∴b=-1,
故f(1)=2+2-1=3,∴f(-1)=-f(1)=-3.
5.已知定义在R上的奇函数f(x)是一个减函数,且x1+x2<0,x2+x3<0,x3+x1<0,则f(x1)+f(x2)+f(x3)的值( )
A.大于0 B.小于0 C.等于0 D.以上都有可能
[答案] A
[解析] 由x1+x2<0,得x1<-x2.
又f(x)为减函数,∴f(x1)>f(-x2),
又f(x)为R上的奇函数,∴f(x1)>-f(x2).
∴f(x1)+f(x2)>0.
同理f(x2)+f(x3)>0,f(x1)+f(x3)>0,
∴f(x1)+f(x2)+f(x3)>0.
6.若函数f(x)、g(x)分别为R上的奇函数、偶函数,且满足f(x)-g(x)=ex,则有( )
A.f(2)
[解析] 由题意得f(x)-g(x)=ex,f(-x)-g(-x)=e-x,即-f(x)-g(x)=e-x,由此解得f(x)=,g(x)=-,g(0)=-1,函数f(x)=在R上是增函数,且f(3)>f(2)=>0,
因此g(0)
7.若函数f(x)=在定义域上为奇函数,则实数k=________.
[答案] k=±1
[解析] 解法1 若定义域中包含0,则f(0)=0,解得k=1;若定义域中不包含0,则k=-1,验证得此时f(x)也是奇函数.
解法2 由f(-x)+f(x)=0恒成立,解得k=±1.
[点评] 解此题时,容易受习惯影响漏掉k=-1.熟悉的地方也有盲点,知识不全面、平时练习偷懒、保量不保质、解题后不注意反思,是面对“意外”题型无法应对的真正原因.
8.已知函数y=f(x)是偶函数,当x>0时,f(x)=x+,且当x∈[-3,-1]时,n≤f(x)≤m恒成立,则m-n的最小值是________.
[分析] 该题综合考查了函数的性质(单调性和奇偶性),要求考生有一定的分析能力.
[答案] 1
[解析] 因为函数f(x)=x+在(0,2)上为减函数,在[2,+∞)上为增函数,则当x∈[1,3]时,4≤f(x)≤5.又函数y=f(x)为偶函数,故当x∈[-3,-1]时,4≤f(x)≤5,则m-n的最小值是1.
第四节 幂函数
(一)高考目标
考纲解读
1.了解幂函数的概念.
2.结合函数y=x,, 的图像,了解它们的变化情况.
考向预测
1.常以5种幂函数为载体,考查幂函数的概念、图像与性质.
2.多以小题形式出现,常与函数性质、二次函数、方程、不等式交汇命题.
(二)课前自主预习
知识梳理
1.幂函数概念
形如 (a∈R)的函数称为幂函数,其中x是 ,a为 .
2.幂函数的图像
(以y=x,, 为例).
3.幂函数的图像和性质
(1)所有的幂函数在 都有定义,并且图像都过点 .
(2 a)>0时,幂函数的图像通过原点,并且在区间[0,+∞)上是 .
(3) a <0时幂函数的图像在区间(0,+∞)上是 .在第一象限内,当x从右边趋向于原点时,图像在y轴右方无限地逼近 ,当x趋于+∞时,图像在x轴上方无限地逼近 .
(4)当α为奇数时,幂函数为 ;当α为偶数时,幂函数为 .
4.这5个具体幂函数的性质
函数特征性质
y=x
定义域
R
R
R
{x|x≥0}
{x|x≠0}
值域
R
{y|y≥0}
R
{y|y≥0}
{y|y≠0}
奇偶性
奇
偶
奇
非奇非偶
奇
在第一象限单调性
在第一象限单调递增
在第一象限单调递增
在第一象限单调递增
在第一象限单调递增
在第一象限单调递减
定点
(0,0) (1,1)
(0,0) (1,1)
(0,0) (1,1)
(0,0) (1,1)
(1,1)
(三)基础自测
1.(教材改编题)在函数y=,y=2x2,y=x2+x,y=1中,幂函数的个数为 ( )
A.0 B.1 C.2 D.3
[答案] B
[解析] 依据幂函数的定义,y=2x2的系数不是1,y=x2+x是两个函数的和的形式,y=1也不同于y=x0(x≠0),因此这三个都不是幂函数,只有y=符合.
2.(2010·陕西宝鸡期末)函数 是 ( )
A.奇函数,并且在(0,+∞)上为增函数
B.偶函数,并且在(-∞,0)上为减函数
C.奇函数,并且在(0,+∞)上为减函数
D.偶函数,并且在(-∞,0)上为增函数
[答案] B
[解析] =,x∈R,且满足f(-x)=f(x),故为偶函数.又>0,所以在第一象限内的图像是单调递增,因此在(-∞,0)上为减函数
3.下列各组函数中,定义域相同的是( )
A. 与 B. 与
C.与 D. 与
[答案] B
[解析]选项A中,y=中x>0,y=中xR;选项C,y= 中x 0, y= 中,xR,选项D中, y=中X≠0,而中x>0,故选B.
4.下列命题:
①幂函数的图像都经过点(1,1)和点(0,0);
②幂函数的图像不可能在第四象限;
③n=0时,函数y=xn的图像是一条直线;
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值的增大而减小
其中正确的是 ( )
A.①④ B.④⑤ C.②③ D.②⑤
[答案] D
[解析] y=xα在α<0时,图像不过(0,0),故①错,n=0时,y=x0表示除去(0,1)点的直线,故③错;y=xn,在n>0时是增函数没有指明单调区间,如y= 在(-∞,0)上是增函数是错误的,由幂函数的图像性质知②⑤正确
5.已知点在幂函数f(x)的图像上,则f(x)是__________函数(填“奇”或“偶”).
[答案] 奇
[解析]设f(x)= ,则=,即=,故a=-3.因此,故f(x)是奇函数。
(四)典型例题
1.命题方向:幂函数的定义
[例1] 已知f(x)=(m2+2m) ,m为何值时,f(x)是:
(1)正比例函数?(2)反比例函数?
(3)二次函数?(4)幂函数?
(5)在(4)的条件下,满足在(0,+∞)上单调递增?
[分析] (1)(2)(3)(4)分别用相应函数的定义来确定m的值,(5)中则需考查幂函数的性质与幂指数之间的关系
[解析] (1)若f(x)为正比例函数,则
⇒m=1.
(2)若f(x)为反比例函数,则⇒m=-1.
(3)若f(x)为二次函数,则
⇒m=.
(4)若f(x)为幂函数,则m2+2m=1.∴m=-1±.
(5)由(4)得m=-1±.
当m=-1+时,m2+m-1=1-,f(x)=x1-在(0,+∞)上单调递减,不合题意;
当m=-1-时,m2+m-1=1+,f(x)=x1+在(0,+∞)上单调递增.
综上,m=-1-.
[点评] 本题考查各种函数的概念,需要根据相应函数的定义列出等式或不等式,并结合函数性质求出参数的值,同时分清哪种条件下的函数是幂函数.
跟踪练习1
如果幂函数y=(m2-3m+3) 的图像不过原点,则m的取值是 ( )
A.-1≤m≤2 B.m=1 C.m=2 D.m=1或m=2
[答案] D
[解析] 由幂函数的定义,m2-3m+3=1,所以m=1或m=2.又图像不过原点,所以m2-m-2≤0,
解得-1≤m≤2.综上,m=1或m=2.
2.命题方向:幂函数的图像及其应用
[例2] 点(,2)在幂函数f(x)的图像上,点在幂函数g(x)的图像上.
(1)求f(x),g(x)的解析式;
(2)问当x取何值时有:
①f(x)>g(x);②f(x)=g(x);③f(x)
[解析] (1)设f(x)=xa,因为点(,2)在幂函数f(x)的图像上,将(,2)代入f(x)=xa中,得2=()a,
解得a=2,即f(x)=x2.
设g(x)=xb,因为点在幂函数g(x)的图像上,将代入g(x)=xb中,得=(-2)b,解得b=-2,即g(x)=x-2.
(2)在同一坐标系下作出f(x)=x2和g(x)=x-2的图像,
由f(x)=g(x)得x=±1.
由图像可知:
①当x>1或x<-1时,f(x)>g(x);
②当x=1或x=-1时,f(x)=g(x);
③当-1
(1)设出幂函数的一般形式y=xα(α为常数);
(2)根据已知条件求出α的值;
(3)写出幂函数的解析式.
跟踪练习2
已知幂函数f(x)=xm2-2m-3(m∈Z)的图像与x轴、y轴均无公共点,且关于y轴对称,试确定f(x)的解析式
[解析] 由是偶数,
得m=-1或1或3.
当m=-1或3时,解析式为f(x)=x0(x≠0);
当m=1时,解析式为f(x)=x-4.
3.命题方向:幂函数性质的应用
[例2]比较下列各组值的大小:
(1)和
(2) 、和
(3)和
[分析] 比较幂值的大小,一般可以借助幂函数和指数函数的单调性,有时也要借助中间值.
[解析](1)-=
由于幂函数在上是减函数,所以>,因此 <,即<-
(2)由于>1,0<<1,,0,因此>>.
(3)由于指数函数在R上是减函数,所以<。又由于幂函数在上是增函数,所以<,故有<.
跟踪练习3
当0﹤a﹤b﹤1时,下列不等式正确的是( )
[答案] D
[解析] 由0 ∴0<1-b<1-a<1,
∴(1-a)b<(1-a)a,
∴(1-a)a>(1-b)b.
(五)思想方法点拨
幂函数性质的理解
1.当α>0时,幂函数y=xα有下列性质:
①图像都过点(0,0)(1,1);
②在第一象限内,函数值随x的增大而增大;
③在第一象限内,过(1,1)点后,图像向右上方无限伸展.
2.当α<0时,幂函数y=xα有下列性质:
①图像都通过点(1,1);
②在第一象限内,图像向上与y轴无限地接近,向右与x轴无限地接近;
③在第一象限内,过(1,1)点后,|α|越大,图像下落的速度越快.
3.(1)幂函数中既有奇函数,又有偶函数,也有非奇非偶函数.
(2)作函数y=xα的图像时,一般依据上述性质作出第一象限的图像,而后依据函数的奇偶性作出x<0的图像即可.
(3)幂函数的图像无论α取何实数,其必经过第一象限,且一定不不经过第四象限.
(六)课后强化作业
一、选择题
1.如图所示函数图像中,表示的是( )
[答案] D
[解析] 因为∈(0,1),所以的图像是抛物线型,且在第一象限图像上凸,又函数是偶函数,故图像应为D.
2.(2018·中山模拟)给出下列三个等式:f(xy)=f(x)+f(y),f(x+y)=f(x)f(y),f(x+y)=f(x)+f(y),下列函数中不满足任何一个等式的是( )
A.f(x)=3x B.f(x)=xα C.f(x)=log2x D.f(x)=kx(k≠0)
[答案] B
[解析] f(x)=3x满足f(x+y)=f(x)·f(y);f(x)=log2x满足f(xy)=f(x)+f(y);f(x)=kx满足f(x+y)=f(x)+f(y),
而f(x)=xα不满足任何一个等式.
3.函数y=(m2-m-1)xm2-2m-3是幂函数且在x∈(0,+∞)上为减函数,则实数m的值为( )
A.-1或2 B. C.2 D.-1
[答案] C
[解析] 因为y=(m2-m-1)xm2-2m-3是幂函数且在(0,+∞)上是减函数,
所以解得m=2.
4.设n∈,则使得f(x)=xn为奇函数,且在(0,+∞)上单调递减的n的个数是( )
A.0 B.1 C.2 D.3
[答案] B
[解析] 只有当n=-1时,f(x)=xn为奇函数,且在(0,+∞)上单调递减.
5.(2010·安徽文)设,,则a,b,c的大小关系是( )
A.a>c>b B.a>b>c C.c>a>b D.b>c>a
[答案] A
[解析] 该题考查幂函数和指数函数的性质.
对b和c,考查指数函数y=()x,单调递减.故<,即b
∴a>c>b,故选A.
6.若集合A={y︳,-1≤x≤1},B=,则A∩B=( )
A.(-∞,1) B.[-1,1] C.∅ D.{1}
[答案] D
[解析] 在-1≤x≤1时,有-1≤y≤1;y=x,在x≤0时,有y≥1,∴A∩B={1}.
7.(文)(09·山东)给出命题:若函数y=f(x)是幂函数,则函数y=f(x)的图像不过第四象限.在它的逆命题、否命题、逆否命题三个命题中,真命题的个数是( )
A.3 B.2 C.1 D.0
[答案] C
[解析] 原命题正确,故其逆否命题正确,逆命题是假命题,故否命题也为假.所以真命题个数为1.
(理)函数 (n∈N且n>9)的图像可能是( )
[答案] C
[解析] ∵f(-x)===f(x),∴函数为偶函数,图像关于y轴对称,故排除A、B.令n=18,则y=,当x≥0时,y=,由其在第一象限的图像知选C.
8.把函数f(x)=x3-3x的图像C1向右平移u个单位长度,再向下平移v个单位长度后得到图像C2,若对任意u>0,曲线C1与C2至多只有一个交点,则v的最小值为( )
A.2 B.4 C.6 D.8
[答案] B
[解析] ∵f(x)=x3-3x,∴f′(x)=3(x2-1),令f′(x)=0,得x=±1.
∴x∈(-∞,-1)时,f′(x)>0,f(x)在(-∞,-1)上为增函数;
x∈(-1,1)时,f′(x)<0,f(x)在(-1,1)上为减函数;
x∈(1,+∞)时,f′(x)>0,f(x)在(1,+∞)上为增函数.
故f(x)极大值=f(-1)=2,f(x)极小值=f(1)=-2.
图像C2是由图像C1向右平移u个单位长度,向下平移v个单位长度所得到.当图像C2的极大值点与C1的极小值点重合时,v有最小值,如图所示,即v的最小值为4.
二、填空题
9.(2018·南通模拟)已知幂函数f(x)=k·xα的图像过点,则k+α=________.
[答案]
[解析] f(x)=k·xα是幂函数,所以k=1,由幂函数f(x)的图像过点,得α=,则k+α=.
10.若,则它们的大小关系是________.
[答案] c [解析] ,即c 11.当x∈(0,1)时,y=xp(p≥0)的图像在直线y=x上方,则p的取值范围是________.
[答案] [0,1)
[解析] 结合幂函数y=xα在第一象限的图像,当0<α<1时,y=xα在(0,+∞)上是增函数,且x∈(0,1)时,图像在y=x上方,x∈(1,+∞)时,图像在y=x下方;
又p=0时,y=x0=1(x≠0)也满足.
故p的取值范围是0≤p<1.
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