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2020高考数学(理)新创新大一轮复习通用版讲义:第二章第二节 第2课时 系统题型——函数的性质及其应用
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第2课时 系统题型——函数的性质及其应用
一、学前明考情——考什么、怎么考
1.(2018·全国卷Ⅱ)已知f(x)是定义域为(-∞, +∞)的奇函数,满足f(1-x)=f(1+x).若f(1)=2,则f(1)+f(2)+f(3)+…+f(50)=( )
A.-50 B.0
C.2 D.50
解析:选C ∵f(x)是奇函数,∴f(-x)=-f(x),∴f(1-x)=-f(x-1).由f(1-x)=f(1+x),得-f(x-1)=f(x+1),∴f(x+2)=-f(x),∴f(x+4)=-f(x+2)=f(x),∴函数f(x)是周期为4的周期函数.由f(x)为奇函数得f(0)=0.又∵f(1-x)=f(1+x),∴f(x)的图象关于直线x=1对称,∴f(2)=f(0)=0,∴f(-2)=0.又f(1)=2,∴f(-1)=-2,∴f(1)+f(2)+f(3)+f(4)=f(1)+f(2)+f(-1)+f(0)=2+0-2+0=0,∴f(1)+f(2)+f(3)+f(4)+…+f(49)+f(50)=0×12+f(49)+f(50)=f(1)+f(2)=2+0=2.
2.(2017·全国卷Ⅰ)函数f(x)在(-∞,+∞)单调递减,且为奇函数.若f(1)=-1,则满足-1≤f(x-2)≤1的x的取值范围是( )
A.[-2,2] B.[-1,1]
C.[0,4] D.[1,3]
解析:选D ∵f(x)为奇函数,∴f(-x)=-f(x).∵f(1)=-1,∴f(-1)=-f(1)=1.故由-1≤f(x-2)≤1,得f(1)≤f(x-2)≤f(-1).又f(x)在(-∞,+∞)单调递减,∴-1≤x-2≤1,∴1≤x≤3.
3.(2015·全国卷Ⅰ)若函数f(x)=xln(x+)为偶函数,则a=________.
解析:∵f(x)为偶函数,∴f(-x)-f(x)=0恒成立,∴-xln(-x+)-xln(x+)=0恒成立,∴xln a=0恒成立,∴ln a=0,即a=1.
答案:1
常规角度
1.函数单调性的判断及应用:主要考查判断函数的单调性、求单调区间;利用单调性求参数的取值范围、比较大小、求最值等;
2.函数奇偶性的判断及应用:主要考查判断函数的奇偶性,利用奇偶性求值等;
3.函数周期性的判断及应用:主要考查函数周期性的判断,利用周期性求函数值等.
主要以选择、填空题为主,难度中档或中偏高档
创新角度
函数的性质常与解不等式、函数的零点、命题的真假性、导数等交汇命题
二、课堂研题型——怎么办、提知能
函数单调性的判断及应用
函数的单调性是高考的一个重要考点.常在选择、填空题中考查,有时也与导数结合出现在解答题第一问中,难度中等.
常见的考法有:(1)判断函数的单调性、求单调区间.(2)利用函数的单调性比较大小.(3)解函数不等式.(4)求参数的取值范围.
考法一 确定函数的单调性及求单调区间
[例1] (2019·新乡一中月考)函数y=log(x2-3x+2)的单调递增区间是( )
A.(-∞,1) B.
C.(2,+∞) D.
[解析] 函数的定义域为(-∞,1)∪(2,+∞).令t=x2-3x+2,则y=logt.∵t=x2-3x+2在(-∞,1)上单调递减,在(2,+∞)上单调递增,y=logt为减函数,∴根据“同增异减”可知,函数y=log(x2-3x+2)的单调递增区间是(-∞,1).故选A.
[答案] A
[例2] (2019·广东佛山联考)讨论函数f(x)=(a>0)在(-1,1)上的单调性.
[解] 法一(定义法):
设-1
则f(x1)-f(x2)=-
=
=.
∵-1
∴x2-x1>0,x1x2+1>0,(x-1)·(x-1)>0.
又a>0,∴f(x1)-f(x2)>0,
故函数f(x)在(-1,1)上为减函数.
法二(导数法):
f′(x)=
===-.
∵a>0,x∈(-1,1),∴f′(x)<0.
∴f(x)在(-1,1)上是减函数.
[方法技巧] 确定函数单调性的常用方法
定义法
先确定定义域,再根据取值、作差、变形、定号的顺序得结论
图象法
若函数是以图象形式给出的,或者函数的图象可作出,可由图象的升、降写出它的单调性
导数法
先求导,再确定导数值的正负,由导数的正负得函数的单调性
考法二 比较大小
[例3] (2019·齐齐哈尔检测)定义在R上的偶函数f(x)满足对任意的x1,x2∈(-∞,0](x1≠x2),有<0,则( )
A.f(3)
B.f(1)
C.f(-2)
D.f(3)
[解析] 由于函数f(x)对任意的x1,x2∈(-∞,0](x1≠x2),有<0,所以函数f(x)在(-∞,0]上是减函数.又函数f(x)是偶函数,所以函数f(x)在[0,+∞)上是增函数,且f(-2)=f(2),所以有f(1)
[答案] B
[方法技巧]
比较函数值的大小,应将自变量转化到同一个单调区间内,然后利用函数的单调性解决.
考法三 解函数不等式
[例4] (2019·会宁联考)已知函数f(x)的定义域为R,且在[0,+∞)上是增函数,g(x)=-f(|x|),若g(lg x)>g(1),则x的取值范围是( )
A.(0,10) B.(10,+∞)
C. D.∪(10,+∞)
[解析] ∵g(-x)=-f(|-x|)=g(x),∴g(x)是偶函数,
又f(x)在[0,+∞)上是增函数,∴g(x)在[0,+∞)上是减函数.
∵g(lg x)>g(1),∴g(|lg x|)>g(1),∴|lg x|<1,∴
[答案] C
[方法技巧]
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.
考法四 利用单调性求参数的取值范围
[例5] (2019·济宁模拟)函数f(x)=满足对任意的实数x1≠x2都有>0成立,则实数a的取值范围为____________.
[解析] 由题意,函数f(x)在(-∞,1]和(1,+∞)上都是增函数,且f(x)在(-∞,1]上的最高点不高于其在(1,+∞)上的最低点,即解得a∈[4,8).
[答案] [4,8)
[方法技巧]
利用函数单调性求参数的策略
(1)视参数为已知数,依据函数的图象或单调性定义,确定函数的单调区间,与已知单调区间比较求参数.
(2)需注意若函数在区间[a,b]上是单调的,则该函数在此区间的任意子集上也是单调的.
1.下列函数中,既是偶函数又在(0,+∞)上单调递增的是( )
A.f(x)=-x2 B.f(x)=3-x
C.f(x)=ln |x| D.f(x)=x+sin x
解析:选C 选项A中的函数是偶函数,在(0,+∞)上单调递减,故不正确;选项B中的函数是非奇非偶函数,在(0,+∞)上单调递减,故不正确;选项C中的函数是偶函数,在(0,+∞)上单调递增,故正确;选项D中的函数是奇函数,在R上单调递增,故不正确.故选C.
2.定义在R上的偶函数f(x)满足f(x)=f(x+2),且在[-1,0]上单调递减,设a=f(),b=f(2),c=f(3),则a,b,c的大小关系是( )
A.b
C.b
解析:选C 因为偶函数f(x)满足f(x+2)=f(x),所以函数f(x)的周期为2,则a=f()=f(-2),b=f(2)=f(0),c=f(3)=f(-1).因为-1<-2<0,且函数f(x)在[-1,0]上单调递减,所以b
3.已知y=f(x)在定义域(-1,1)上是减函数,且f(1-a)
A. B.(0,+∞)
C. D.(-∞,0)∪
解析:选C ∵f(x)在定义域(-1,1)上是减函数,且f(1-a)
∴解得0
4.函数f(x)=x2+2(a-1)x+2.
(1)若函数f(x)的单调递减区间是(-∞,8],则实数a的值(或范围)是________.
(2)若函数f(x)在区间(-∞,8]上单调递减,则实数a的值(或范围)是________.
解析:(1)因为函数f(x)的单调递减区间是(-∞,8],且函数f(x)图象的对称轴为直线x=1-a,所以有1-a=8,即a=-7.
(2)因为函数f(x)在区间(-∞,8]上单调递减,且函数f(x)图象的对称轴为直线x=1-a,所以1-a≥8,即a≤-7.
答案:(1)-7 (2)(-∞,-7]
函数最值的求法
[典例] (1)(2019·厦门质检)函数f(x)=x-log2(x+2)在区间[-1,1]上的最大值为________.
(2)函数f(x)=x-的最小值为________.
(3)函数y=的值域为________.
[解析] (1)(单调性法)由于y=x在R上单调递减,y=log2(x+2)在[-1,1]上单调递增,
所以f(x)在[-1,1]上单调递减,
故f(x)在[-1,1]上的最大值为f(-1)=3.
(2)(换元法)令=t(t≥0),则x=t2-1,所以y=t2-t-1(t≥0).又y=t2-t-1(t≥0)的图象是对称轴为直线t=,开口向上的抛物线的一部分,所以ymin=2--1=-,故函数f(x)的最小值为-.
(3)(分离常数法)y===3+,
因为≠0,所以3+≠3,
所以函数y=的值域为{y|y∈R且y≠3}.
[答案] (1)3 (2)- (3){y|y∈R且y≠3}
[方法技巧]
求解函数最值的3种常用方法
(1)单调性法:先确定函数的单调性,再由单调性求最值.
(2)换元法:形如求y=+(cx+d)(ac≠0)的函数的值域或最值,常用代数换元法、三角换元法结合题目条件将原函数转化为熟悉的函数,再利用函数的相关性质求解.
(3)分离常数法:形如求y=(ac≠0)的函数的值域或最值常用分离常数法求解.
[针对训练]
1.函数f(x)=在区间[a,b]上的最大值是1,最小值是,则a+b=________.
解析:易知f(x)在[a,b]上为减函数,所以
即所以所以a+b=6.
答案:6
2.函数y=x+的最大值为________.
解析:由1-x2≥0,可得-1≤x≤1,可令x=cos θ,θ∈[0,π],则y=cos θ+sin θ=sin,θ∈[0,π],所以-1≤y≤,故原函数的最大值为.
答案:
3.当-3≤x≤-1时,函数y=的最小值为________.
解析:由y=,可得y=-.∵-3≤x≤-1,∴≤-≤,
∴≤y≤3.∴所求函数的最小值为.
答案:
函数奇偶性的判断及应用
[典例] (1)(2019·辽宁名校联考)函数y=x2lg的图象( )
A.关于x轴对称 B.关于原点对称
C.关于直线y=x对称 D.关于y轴对称
(2)(2019·武汉十校联考)若定义在R上的偶函数f(x)和奇函数g(x)满足f(x)+g(x)=ex,则g(x)=( )
A.ex-e-x B.(ex+e-x)
C.(e-x-ex) D.(ex-e-x)
(3)(2019·贵阳模拟)若函数f(x)是定义在R上的奇函数,当x≥0时,f(x)=log2(x+2)-1,则f(-6)=( )
A.2 B.4
C.-2 D.-4
(4) 若f(x)=ln(e3x+1)+ax是偶函数,则a=________.
[解析] (1)记f(x)=x2lg,定义域为(-∞,-2)∪(2,+∞).
∵f(-x)=(-x)2lg=x2lg=-x2lg=-f(x),
∴f(x)为奇函数,即函数y=x2lg的图象关于原点对称.故选B.
(2)∵f(x)+g(x)=ex,①
∴f(-x)+g(-x)=e-x,
又f(-x)=f(x),g(-x)=-g(x),
所以f(x)-g(x)=e-x,②
由①②解得g(x)=.故选D.
(3)根据题意得f(-6)=-f(6)=1-log2(6+2)=1-3log22=-2.故选C.
(4)函数f(x)=ln(e3x+1)+ax为偶函数,
故f(-x)=f(x),
即ln(e-3x+1)-ax=ln(e3x+1)+ax,
化简得ln=2ax=ln e2ax,
即=e2ax,
整理得e2ax+3x=1,
所以2ax+3x=0,解得a=-.
[答案] (1)B (2)D (3)C (4)-
[方法技巧]
应用函数奇偶性可解决的4类问题
(1)判定函数奇偶性
①定义法:
②图象法:
③性质法:
设f(x),g(x)的定义域分别是D1,D2,那么在它们的公共定义域上:奇+奇=奇,奇×奇=偶,偶+偶=偶,偶×偶=偶,奇×偶=奇.
(2)求解析式
先将待求区间上的自变量转化到已知区间上,再利用奇偶性求出,或充分利用奇偶性构造关于f(x)的方程(组),从而得到f(x)的解析式.
(3)求函数解析式中参数的值
利用待定系数法求解,根据f(x)±f(-x)=0得到关于待求参数的恒等式,由系数的对等性得参数的值或方程(组),进而得出参数的值.
(4)利用函数的奇偶性求值
首先判断函数解析式或解析式的一部分的奇偶性,然后结合已知条件通过化简、转换求值.
[针对训练]
1.(2019·宁波期末)若函数f(x)=ax2+(2a2-a-1)x+1为偶函数,则实数a的值为( )
A.1 B.-
C.1或- D.0
解析:选C 当a=0时,f(x)=-x+1不是偶函数.当a≠0时,由偶函数的定义知2a2-a-1=0,解得a=1或a=-.故选C.
2.已知函数f(x)=asin x-btan x+4cos ,且f(-1)=1,则f(1)=( )
A.3 B.-3
C.0 D.4-1
解析:选A f(x)=asin x-btan x+2,易知函数g(x)=asin x-btan x是奇函数,因为f(-1)=asin(-1)-btan(-1)+2=1,所以asin 1-btan 1=1,则f(1)=asin 1-btan 1+2=3.
3.(2019·东北名校联考)下列函数中既是偶函数又在(0,+∞)上单调递增的是( )
A.f(x)=2x-2-x B.f(x)=x2-1
C.f(x)=log|x| D.f(x)=xsin x
解析:选B f(x)=2x-2-x是奇函数,故不满足条件;f(x)=x2-1是偶函数,且在(0,+∞)上单调递增,故满足条件;f(x)=log|x|是偶函数,在(0,+∞)上单调递减,不满足条件;f(x)=xsin x是偶函数,但是在(0,+∞)上不单调.故选B.
函数周期性的判断及应用
[典例] (2019·东北三省四市一模)已知函数f(x)满足f(x+1)=,当f(1)=2时, f(2 018)+f(2 019)的值为________.
[解析] 由f(x+1)=,f(1)=2,
得f(2)=-3,f(3)=-,f(4)=,f(5)=2,f(6)=-3,f(7)=-,∴f(x+4)=f(x),
即f(x)是以4为周期的周期函数,
∴f(2 018)+f(2 019)=f(2)+f(3)=-.
[答案] -
[方法技巧]
函数周期性问题的求解策略
(1)判断函数的周期只需证明f(x+T)=f(x)(T≠0)便可证明函数是周期函数,且周期为T,函数的周期性常与函数的其他性质综合命题.
(2)根据函数的周期性,可以由函数局部的性质得到函数的整体性质,在解决具体问题时,要注意结论:若T是函数的周期,则kT(k∈Z且k≠0)也是函数的周期.
[口诀记忆]
周期函数有特征,图象重复记心中;
图象若见两对称,隐藏周期查分明.
[针对训练]
1.函数f(x)满足f(x+1)=-f(x),且当0≤x≤1时,f(x)=2x(1-x),则f的值为( )
A. B.
C.- D.-
解析:选A ∵f(x+1)=-f(x),∴f(x+2)=-f(x+1)=f(x),即函数f(x)的周期为2.∴f=f=f=2××=.
2.(2019·张家口期末)已知函数f(x)的图象关于原点对称,且周期为4,若f(1)=2,则f(2 019)=( )
A.2 B.0
C.-2 D.-4
解析:选C ∵函数f(x)的图象关于原点对称,且周期为4,∴f(x)为奇函数,∴f(2 019)=f(505×4-1)=f(-1)=-f(1)=-2.故选C.
[课时跟踪检测]
1.给出下列四个函数:①y=;②y=|x|; ③y=lg x;④y=x3+1,其中奇函数的序号是( )
A.① B.②
C.③ D.④
解析:选A ①y=满足f(-x)=-f(x),为奇函数;②y=|x|满足f(-x)=f(x),为偶函数;③y=lg x是对数函数,为非奇非偶函数;④y=x3+1不满足f(-x)=-f(x),不是奇函数.故选A.
2.(2019·湖南师范大学附属中学月考)已知函数y=f(x)满足y=f(-x)和y=f(x+2)都是偶函数,且f(1)=1,则f(-1)+f(7)=( )
A.0 B.1
C.2 D.3
解析:选C ∵y=f(-x)为偶函数,∴f(-(-x))=f(-x),∴f(-x)=f(x),∴y=f(x)为偶函数,∴当x=1时,有f(-1)=f(1)=1.又y=f(x+2)是偶函数,∴f(-x+2)=f(x+2),∴f(x-2)=f(x+2).则f(x)=f(x+4),∴函数y=f(x)为周期函数,且周期为4.∴f(7)=f(8-1)=f(-1)=1.故f(-1)+f(7)=2.故选C.
3.(2019·株洲统一考试)已知f(x)是定义在R上的奇函数,且当x>0时,f(x)=x2-x,则不等式f(x)>0的解集用区间表示为( )
A.(-1,1) B.(-∞,-1)∪(1,+∞)
C.(-∞,-1)∪(0,1) D.(-1,0)∪(1,+∞)
解析:选D ∵f(x)是定义在R上的奇函数,∴f(0)=0.设x<0,则-x>0,∵当x>0时,f(x)=x2-x,∴f(-x)=x2+x.又f(-x)=-f(x),∴f(x)=-x2-x,x<0.当x>0时,由f(x)>0得x2-x>0,解得x>1或x<0(舍去),此时x>1.当x=0时,f(0)>0不成立.当x<0时,由f(x)>0得-x2-x>0,解得-1
4.(2019·吉林模拟)已知定义在R上的奇函数f(x)满足f(x-4)=-f(x),且在区间[0,2]上是增函数,则( )
A.f(-25)
B.f(80)
C.f(11)
D.f(-25)
解析:选D 因为奇函数f(x)在区间[0,2]上是增函数,所以f(x)在区间[-2,0]上是增函数.又因为函数f(x)满足f(x-4)=-f(x),所以f(x-8)=-f(x-4)=f(x),所以函数f(x)为周期函数,且周期为8,因此f(-25)=f(-1)
5.(2019·湖北华大新联盟考试)若函数f(x)=2|x-a|+3在区间[1,+∞)上不单调,则实数a的取值范围是( )
A.[1,+∞) B.(1,+∞)
C.(-∞,1) D.(-∞,1]
解析:选B 易知,函数f(x)=2|x-a|+3的增区间为[a,+∞),减区间为(-∞,a].因为函数f(x)=2|x-a|+3在区间[1,+∞)上不单调,所以a>1.故选B.
6.(2019·海南阶段性测试)已知函数f(x)=2 019x+log2 019(+x)-2 019-x+3,则关于x的不等式f(1-2x)+f(x)>6的解集为( )
A.(-∞,1) B.(1,+∞)
C.(-∞,2) D.(2,+∞)
解析:选A 因为函数y1=2 019x-2 019-x是奇函数,函数y2=log2 019(+x)为奇函数,所以函数g(x)=2 019x-2 019-x+log2 019(+x)为奇函数且在(-∞,+∞)上单调递增,∴f(1-2x)+f(x)>6,即g(1-2x)+3+g(x)+3>6,即g(x)>g(2x-1),∴x>2x-1,∴x<1,∴不等式f(1-2x)+f(x)>6的解集为(-∞,1).故选A.
7.(2019·惠州一中期中)如果奇函数f(x)在(0,+∞)上为增函数,且f(2)=0,则不等式<0的解集为( )
A.(-2,0)∪(2,+∞) B.(-∞,-2)∪(0,2)
C.(-∞,-2)∪(2,+∞) D.(-2,0)∪(0,2)
解析:选D 由函数f(x)为奇函数可知f(-x)=-f(x),因此<0可化为不等式<0,故有或再由f(2)=0,可得f(-2)=0,由函数f(x)在(0,+∞)上为增函数,可得函数f(x)在(-∞,0)上也为增函数,结合函数f(x)的单调性示意图可得,所求不等式的解集为{x|-2
8.(2019·曲阜期中)已知函数f(x)是定义域为R的奇函数,当x∈[0,1]时,f(x)=x3,且∀x∈R,f(x)=f(2-x),则f(2 018.5)=( )
A.- B.
C.0 D.1
解析:选A ∵∀x∈R,f(x)=f(2-x),且f(x)为奇函数,∴f(x+2)=f(-x)=-f(x),f(x+4)=-f(x+2)=f(x),∴f(x)的最小正周期为4,故f(2 018.5)=f(2.5)=f(-1.5)=-f(1.5)=-f(0.5),∵x∈[0,1]时,f(x)=x3,∴f(2 018.5)=-f(0.5)=-0.53=-.故选A.
9.函数f(x)=x+的值域为________.
解析:由2x-1≥0可得x≥,∴函数的定义域为,又函数f(x)=x+在上单调递增,∴当x=时,函数取最小值f=,∴函数f(x)的值域为.
答案:
10.已知f(x+1)=-x2+1,则y=的单调递增区间为________.
解析:令x+1=t,则x=t-1,所以f(t)=-(t-1)2+1=-t2+2t,则f(x)=-x2+2x.所以y==,定义域为(0,2),且f(x)的对称轴为x=1,所以内层函数u=在(0,1)上单调递增,在(1,2)上单调递减.又因为外层函数y=在(0,+∞)单调递减,则根据复合函数的“同增异减”原则,可知原函数y=的单调递增区间为(1,2).
答案:(1,2)
11.(2019·湖南四校联考)若函数f(x)=x2+a|x-2|在(0,+∞)上单调递增,则实数a的取值范围是________.
解析:∵f(x)=x2+a|x-2|,∴f(x)=
又f(x)在(0,+∞)上单调递增,∴∴-4≤a≤0,
∴实数a的取值范围是[-4,0].
答案:[-4,0]
12.已知函数f(x)=2x-的定义域为(0,1](a为实数).
(1)当a=1时,求函数y=f(x)的值域;
(2)求函数y=f(x)在区间(0,1]上的最大值及最小值,并求当函数f(x)取得最值时x的值.
解:(1)当a=1时,f(x)=2x-,任取0
则f(x1)-f(x2)=2(x1-x2)-
=(x1-x2).
∵0
∴f(x1)>f(x2),
∴f(x)在(0,1]上单调递增,
当x=1时函数f(x)取得最大值1,
∴f(x)的值域为(-∞,1].
(2)当a≥0时,函数f(x)在(0,1]上单调递增,无最小值,当x=1时取得最大值2-a;
当a<0时,f(x)=2x+,
当 ≥1,即a∈(-∞,-2]时,函数f(x)在(0,1]上单调递减,无最大值,当x=1时取得最小值2-a;
当 <1,即a∈(-2,0)时,y=f(x)在0, 上单调递减,在上单调递增,无最大值,当x= 时取得最小值2.
13.已知函数f(x)是定义在R上的偶函数,f(0)=0,当x>0时,f(x)=logx.
(1)求函数f(x)的解析式;
(2)解不等式f(x2-1)>-2.
解:(1)当x<0时,-x>0,则f(-x)=log(-x).
因为函数f(x)是偶函数,所以f(-x)=f(x).
所以函数f(x)的解析式为f(x)=
(2)因为f(4)=log4=-2,f(x)是偶函数,
所以不等式f(x2-1)>-2可化为f(|x2-1|)>f(4).
又因为函数f(x)在(0,+∞)上是减函数,
所以|x2-1|<4,解得-
即不等式的解集为(-,).
14.设f(x)是(-∞,+∞)上的奇函数,f(x+2)=-f(x),当0≤x≤1时,f(x)=x.
(1)求f(π)的值;
(2)当-4≤x≤4时,求f(x)的图象与x轴所围成图形的面积.
解:(1)由f(x+2)=-f(x),得f(x+4)=f[(x+2)+2]=-f(x+2)=f(x),
所以f(x)是以4为周期的周期函数,
所以f(π)=f(-1×4+π)=f(π-4)=-f(4-π)=-(4-π)=π-4.
(2)由f(x)是奇函数且f(x+2)=-f(x),
得f[(x-1)+2]=-f(x-1)=f[-(x-1)],
即f(1+x)=f(1-x).
故知函数y=f(x)的图象关于直线x=1对称.
又当0≤x≤1时,f(x)=x,且f(x)的图象关于原点成中心对称,则f(x)的图象如图所示.
设当-4≤x≤4时,f(x)的图象与x轴围成的图形面积为S,则S=4S△OAB=4×=4.
一、学前明考情——考什么、怎么考
1.(2018·全国卷Ⅱ)已知f(x)是定义域为(-∞, +∞)的奇函数,满足f(1-x)=f(1+x).若f(1)=2,则f(1)+f(2)+f(3)+…+f(50)=( )
A.-50 B.0
C.2 D.50
解析:选C ∵f(x)是奇函数,∴f(-x)=-f(x),∴f(1-x)=-f(x-1).由f(1-x)=f(1+x),得-f(x-1)=f(x+1),∴f(x+2)=-f(x),∴f(x+4)=-f(x+2)=f(x),∴函数f(x)是周期为4的周期函数.由f(x)为奇函数得f(0)=0.又∵f(1-x)=f(1+x),∴f(x)的图象关于直线x=1对称,∴f(2)=f(0)=0,∴f(-2)=0.又f(1)=2,∴f(-1)=-2,∴f(1)+f(2)+f(3)+f(4)=f(1)+f(2)+f(-1)+f(0)=2+0-2+0=0,∴f(1)+f(2)+f(3)+f(4)+…+f(49)+f(50)=0×12+f(49)+f(50)=f(1)+f(2)=2+0=2.
2.(2017·全国卷Ⅰ)函数f(x)在(-∞,+∞)单调递减,且为奇函数.若f(1)=-1,则满足-1≤f(x-2)≤1的x的取值范围是( )
A.[-2,2] B.[-1,1]
C.[0,4] D.[1,3]
解析:选D ∵f(x)为奇函数,∴f(-x)=-f(x).∵f(1)=-1,∴f(-1)=-f(1)=1.故由-1≤f(x-2)≤1,得f(1)≤f(x-2)≤f(-1).又f(x)在(-∞,+∞)单调递减,∴-1≤x-2≤1,∴1≤x≤3.
3.(2015·全国卷Ⅰ)若函数f(x)=xln(x+)为偶函数,则a=________.
解析:∵f(x)为偶函数,∴f(-x)-f(x)=0恒成立,∴-xln(-x+)-xln(x+)=0恒成立,∴xln a=0恒成立,∴ln a=0,即a=1.
答案:1
常规角度
1.函数单调性的判断及应用:主要考查判断函数的单调性、求单调区间;利用单调性求参数的取值范围、比较大小、求最值等;
2.函数奇偶性的判断及应用:主要考查判断函数的奇偶性,利用奇偶性求值等;
3.函数周期性的判断及应用:主要考查函数周期性的判断,利用周期性求函数值等.
主要以选择、填空题为主,难度中档或中偏高档
创新角度
函数的性质常与解不等式、函数的零点、命题的真假性、导数等交汇命题
二、课堂研题型——怎么办、提知能
函数单调性的判断及应用
函数的单调性是高考的一个重要考点.常在选择、填空题中考查,有时也与导数结合出现在解答题第一问中,难度中等.
常见的考法有:(1)判断函数的单调性、求单调区间.(2)利用函数的单调性比较大小.(3)解函数不等式.(4)求参数的取值范围.
考法一 确定函数的单调性及求单调区间
[例1] (2019·新乡一中月考)函数y=log(x2-3x+2)的单调递增区间是( )
A.(-∞,1) B.
C.(2,+∞) D.
[解析] 函数的定义域为(-∞,1)∪(2,+∞).令t=x2-3x+2,则y=logt.∵t=x2-3x+2在(-∞,1)上单调递减,在(2,+∞)上单调递增,y=logt为减函数,∴根据“同增异减”可知,函数y=log(x2-3x+2)的单调递增区间是(-∞,1).故选A.
[答案] A
[例2] (2019·广东佛山联考)讨论函数f(x)=(a>0)在(-1,1)上的单调性.
[解] 法一(定义法):
设-1
=
=.
∵-1
又a>0,∴f(x1)-f(x2)>0,
故函数f(x)在(-1,1)上为减函数.
法二(导数法):
f′(x)=
===-.
∵a>0,x∈(-1,1),∴f′(x)<0.
∴f(x)在(-1,1)上是减函数.
[方法技巧] 确定函数单调性的常用方法
定义法
先确定定义域,再根据取值、作差、变形、定号的顺序得结论
图象法
若函数是以图象形式给出的,或者函数的图象可作出,可由图象的升、降写出它的单调性
导数法
先求导,再确定导数值的正负,由导数的正负得函数的单调性
考法二 比较大小
[例3] (2019·齐齐哈尔检测)定义在R上的偶函数f(x)满足对任意的x1,x2∈(-∞,0](x1≠x2),有<0,则( )
A.f(3)
[方法技巧]
比较函数值的大小,应将自变量转化到同一个单调区间内,然后利用函数的单调性解决.
考法三 解函数不等式
[例4] (2019·会宁联考)已知函数f(x)的定义域为R,且在[0,+∞)上是增函数,g(x)=-f(|x|),若g(lg x)>g(1),则x的取值范围是( )
A.(0,10) B.(10,+∞)
C. D.∪(10,+∞)
[解析] ∵g(-x)=-f(|-x|)=g(x),∴g(x)是偶函数,
又f(x)在[0,+∞)上是增函数,∴g(x)在[0,+∞)上是减函数.
∵g(lg x)>g(1),∴g(|lg x|)>g(1),∴|lg x|<1,∴
[方法技巧]
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.
考法四 利用单调性求参数的取值范围
[例5] (2019·济宁模拟)函数f(x)=满足对任意的实数x1≠x2都有>0成立,则实数a的取值范围为____________.
[解析] 由题意,函数f(x)在(-∞,1]和(1,+∞)上都是增函数,且f(x)在(-∞,1]上的最高点不高于其在(1,+∞)上的最低点,即解得a∈[4,8).
[答案] [4,8)
[方法技巧]
利用函数单调性求参数的策略
(1)视参数为已知数,依据函数的图象或单调性定义,确定函数的单调区间,与已知单调区间比较求参数.
(2)需注意若函数在区间[a,b]上是单调的,则该函数在此区间的任意子集上也是单调的.
1.下列函数中,既是偶函数又在(0,+∞)上单调递增的是( )
A.f(x)=-x2 B.f(x)=3-x
C.f(x)=ln |x| D.f(x)=x+sin x
解析:选C 选项A中的函数是偶函数,在(0,+∞)上单调递减,故不正确;选项B中的函数是非奇非偶函数,在(0,+∞)上单调递减,故不正确;选项C中的函数是偶函数,在(0,+∞)上单调递增,故正确;选项D中的函数是奇函数,在R上单调递增,故不正确.故选C.
2.定义在R上的偶函数f(x)满足f(x)=f(x+2),且在[-1,0]上单调递减,设a=f(),b=f(2),c=f(3),则a,b,c的大小关系是( )
A.b
C. D.(-∞,0)∪
解析:选C ∵f(x)在定义域(-1,1)上是减函数,且f(1-a)
(1)若函数f(x)的单调递减区间是(-∞,8],则实数a的值(或范围)是________.
(2)若函数f(x)在区间(-∞,8]上单调递减,则实数a的值(或范围)是________.
解析:(1)因为函数f(x)的单调递减区间是(-∞,8],且函数f(x)图象的对称轴为直线x=1-a,所以有1-a=8,即a=-7.
(2)因为函数f(x)在区间(-∞,8]上单调递减,且函数f(x)图象的对称轴为直线x=1-a,所以1-a≥8,即a≤-7.
答案:(1)-7 (2)(-∞,-7]
函数最值的求法
[典例] (1)(2019·厦门质检)函数f(x)=x-log2(x+2)在区间[-1,1]上的最大值为________.
(2)函数f(x)=x-的最小值为________.
(3)函数y=的值域为________.
[解析] (1)(单调性法)由于y=x在R上单调递减,y=log2(x+2)在[-1,1]上单调递增,
所以f(x)在[-1,1]上单调递减,
故f(x)在[-1,1]上的最大值为f(-1)=3.
(2)(换元法)令=t(t≥0),则x=t2-1,所以y=t2-t-1(t≥0).又y=t2-t-1(t≥0)的图象是对称轴为直线t=,开口向上的抛物线的一部分,所以ymin=2--1=-,故函数f(x)的最小值为-.
(3)(分离常数法)y===3+,
因为≠0,所以3+≠3,
所以函数y=的值域为{y|y∈R且y≠3}.
[答案] (1)3 (2)- (3){y|y∈R且y≠3}
[方法技巧]
求解函数最值的3种常用方法
(1)单调性法:先确定函数的单调性,再由单调性求最值.
(2)换元法:形如求y=+(cx+d)(ac≠0)的函数的值域或最值,常用代数换元法、三角换元法结合题目条件将原函数转化为熟悉的函数,再利用函数的相关性质求解.
(3)分离常数法:形如求y=(ac≠0)的函数的值域或最值常用分离常数法求解.
[针对训练]
1.函数f(x)=在区间[a,b]上的最大值是1,最小值是,则a+b=________.
解析:易知f(x)在[a,b]上为减函数,所以
即所以所以a+b=6.
答案:6
2.函数y=x+的最大值为________.
解析:由1-x2≥0,可得-1≤x≤1,可令x=cos θ,θ∈[0,π],则y=cos θ+sin θ=sin,θ∈[0,π],所以-1≤y≤,故原函数的最大值为.
答案:
3.当-3≤x≤-1时,函数y=的最小值为________.
解析:由y=,可得y=-.∵-3≤x≤-1,∴≤-≤,
∴≤y≤3.∴所求函数的最小值为.
答案:
函数奇偶性的判断及应用
[典例] (1)(2019·辽宁名校联考)函数y=x2lg的图象( )
A.关于x轴对称 B.关于原点对称
C.关于直线y=x对称 D.关于y轴对称
(2)(2019·武汉十校联考)若定义在R上的偶函数f(x)和奇函数g(x)满足f(x)+g(x)=ex,则g(x)=( )
A.ex-e-x B.(ex+e-x)
C.(e-x-ex) D.(ex-e-x)
(3)(2019·贵阳模拟)若函数f(x)是定义在R上的奇函数,当x≥0时,f(x)=log2(x+2)-1,则f(-6)=( )
A.2 B.4
C.-2 D.-4
(4) 若f(x)=ln(e3x+1)+ax是偶函数,则a=________.
[解析] (1)记f(x)=x2lg,定义域为(-∞,-2)∪(2,+∞).
∵f(-x)=(-x)2lg=x2lg=-x2lg=-f(x),
∴f(x)为奇函数,即函数y=x2lg的图象关于原点对称.故选B.
(2)∵f(x)+g(x)=ex,①
∴f(-x)+g(-x)=e-x,
又f(-x)=f(x),g(-x)=-g(x),
所以f(x)-g(x)=e-x,②
由①②解得g(x)=.故选D.
(3)根据题意得f(-6)=-f(6)=1-log2(6+2)=1-3log22=-2.故选C.
(4)函数f(x)=ln(e3x+1)+ax为偶函数,
故f(-x)=f(x),
即ln(e-3x+1)-ax=ln(e3x+1)+ax,
化简得ln=2ax=ln e2ax,
即=e2ax,
整理得e2ax+3x=1,
所以2ax+3x=0,解得a=-.
[答案] (1)B (2)D (3)C (4)-
[方法技巧]
应用函数奇偶性可解决的4类问题
(1)判定函数奇偶性
①定义法:
②图象法:
③性质法:
设f(x),g(x)的定义域分别是D1,D2,那么在它们的公共定义域上:奇+奇=奇,奇×奇=偶,偶+偶=偶,偶×偶=偶,奇×偶=奇.
(2)求解析式
先将待求区间上的自变量转化到已知区间上,再利用奇偶性求出,或充分利用奇偶性构造关于f(x)的方程(组),从而得到f(x)的解析式.
(3)求函数解析式中参数的值
利用待定系数法求解,根据f(x)±f(-x)=0得到关于待求参数的恒等式,由系数的对等性得参数的值或方程(组),进而得出参数的值.
(4)利用函数的奇偶性求值
首先判断函数解析式或解析式的一部分的奇偶性,然后结合已知条件通过化简、转换求值.
[针对训练]
1.(2019·宁波期末)若函数f(x)=ax2+(2a2-a-1)x+1为偶函数,则实数a的值为( )
A.1 B.-
C.1或- D.0
解析:选C 当a=0时,f(x)=-x+1不是偶函数.当a≠0时,由偶函数的定义知2a2-a-1=0,解得a=1或a=-.故选C.
2.已知函数f(x)=asin x-btan x+4cos ,且f(-1)=1,则f(1)=( )
A.3 B.-3
C.0 D.4-1
解析:选A f(x)=asin x-btan x+2,易知函数g(x)=asin x-btan x是奇函数,因为f(-1)=asin(-1)-btan(-1)+2=1,所以asin 1-btan 1=1,则f(1)=asin 1-btan 1+2=3.
3.(2019·东北名校联考)下列函数中既是偶函数又在(0,+∞)上单调递增的是( )
A.f(x)=2x-2-x B.f(x)=x2-1
C.f(x)=log|x| D.f(x)=xsin x
解析:选B f(x)=2x-2-x是奇函数,故不满足条件;f(x)=x2-1是偶函数,且在(0,+∞)上单调递增,故满足条件;f(x)=log|x|是偶函数,在(0,+∞)上单调递减,不满足条件;f(x)=xsin x是偶函数,但是在(0,+∞)上不单调.故选B.
函数周期性的判断及应用
[典例] (2019·东北三省四市一模)已知函数f(x)满足f(x+1)=,当f(1)=2时, f(2 018)+f(2 019)的值为________.
[解析] 由f(x+1)=,f(1)=2,
得f(2)=-3,f(3)=-,f(4)=,f(5)=2,f(6)=-3,f(7)=-,∴f(x+4)=f(x),
即f(x)是以4为周期的周期函数,
∴f(2 018)+f(2 019)=f(2)+f(3)=-.
[答案] -
[方法技巧]
函数周期性问题的求解策略
(1)判断函数的周期只需证明f(x+T)=f(x)(T≠0)便可证明函数是周期函数,且周期为T,函数的周期性常与函数的其他性质综合命题.
(2)根据函数的周期性,可以由函数局部的性质得到函数的整体性质,在解决具体问题时,要注意结论:若T是函数的周期,则kT(k∈Z且k≠0)也是函数的周期.
[口诀记忆]
周期函数有特征,图象重复记心中;
图象若见两对称,隐藏周期查分明.
[针对训练]
1.函数f(x)满足f(x+1)=-f(x),且当0≤x≤1时,f(x)=2x(1-x),则f的值为( )
A. B.
C.- D.-
解析:选A ∵f(x+1)=-f(x),∴f(x+2)=-f(x+1)=f(x),即函数f(x)的周期为2.∴f=f=f=2××=.
2.(2019·张家口期末)已知函数f(x)的图象关于原点对称,且周期为4,若f(1)=2,则f(2 019)=( )
A.2 B.0
C.-2 D.-4
解析:选C ∵函数f(x)的图象关于原点对称,且周期为4,∴f(x)为奇函数,∴f(2 019)=f(505×4-1)=f(-1)=-f(1)=-2.故选C.
[课时跟踪检测]
1.给出下列四个函数:①y=;②y=|x|; ③y=lg x;④y=x3+1,其中奇函数的序号是( )
A.① B.②
C.③ D.④
解析:选A ①y=满足f(-x)=-f(x),为奇函数;②y=|x|满足f(-x)=f(x),为偶函数;③y=lg x是对数函数,为非奇非偶函数;④y=x3+1不满足f(-x)=-f(x),不是奇函数.故选A.
2.(2019·湖南师范大学附属中学月考)已知函数y=f(x)满足y=f(-x)和y=f(x+2)都是偶函数,且f(1)=1,则f(-1)+f(7)=( )
A.0 B.1
C.2 D.3
解析:选C ∵y=f(-x)为偶函数,∴f(-(-x))=f(-x),∴f(-x)=f(x),∴y=f(x)为偶函数,∴当x=1时,有f(-1)=f(1)=1.又y=f(x+2)是偶函数,∴f(-x+2)=f(x+2),∴f(x-2)=f(x+2).则f(x)=f(x+4),∴函数y=f(x)为周期函数,且周期为4.∴f(7)=f(8-1)=f(-1)=1.故f(-1)+f(7)=2.故选C.
3.(2019·株洲统一考试)已知f(x)是定义在R上的奇函数,且当x>0时,f(x)=x2-x,则不等式f(x)>0的解集用区间表示为( )
A.(-1,1) B.(-∞,-1)∪(1,+∞)
C.(-∞,-1)∪(0,1) D.(-1,0)∪(1,+∞)
解析:选D ∵f(x)是定义在R上的奇函数,∴f(0)=0.设x<0,则-x>0,∵当x>0时,f(x)=x2-x,∴f(-x)=x2+x.又f(-x)=-f(x),∴f(x)=-x2-x,x<0.当x>0时,由f(x)>0得x2-x>0,解得x>1或x<0(舍去),此时x>1.当x=0时,f(0)>0不成立.当x<0时,由f(x)>0得-x2-x>0,解得-1
A.f(-25)
A.[1,+∞) B.(1,+∞)
C.(-∞,1) D.(-∞,1]
解析:选B 易知,函数f(x)=2|x-a|+3的增区间为[a,+∞),减区间为(-∞,a].因为函数f(x)=2|x-a|+3在区间[1,+∞)上不单调,所以a>1.故选B.
6.(2019·海南阶段性测试)已知函数f(x)=2 019x+log2 019(+x)-2 019-x+3,则关于x的不等式f(1-2x)+f(x)>6的解集为( )
A.(-∞,1) B.(1,+∞)
C.(-∞,2) D.(2,+∞)
解析:选A 因为函数y1=2 019x-2 019-x是奇函数,函数y2=log2 019(+x)为奇函数,所以函数g(x)=2 019x-2 019-x+log2 019(+x)为奇函数且在(-∞,+∞)上单调递增,∴f(1-2x)+f(x)>6,即g(1-2x)+3+g(x)+3>6,即g(x)>g(2x-1),∴x>2x-1,∴x<1,∴不等式f(1-2x)+f(x)>6的解集为(-∞,1).故选A.
7.(2019·惠州一中期中)如果奇函数f(x)在(0,+∞)上为增函数,且f(2)=0,则不等式<0的解集为( )
A.(-2,0)∪(2,+∞) B.(-∞,-2)∪(0,2)
C.(-∞,-2)∪(2,+∞) D.(-2,0)∪(0,2)
解析:选D 由函数f(x)为奇函数可知f(-x)=-f(x),因此<0可化为不等式<0,故有或再由f(2)=0,可得f(-2)=0,由函数f(x)在(0,+∞)上为增函数,可得函数f(x)在(-∞,0)上也为增函数,结合函数f(x)的单调性示意图可得,所求不等式的解集为{x|-2
8.(2019·曲阜期中)已知函数f(x)是定义域为R的奇函数,当x∈[0,1]时,f(x)=x3,且∀x∈R,f(x)=f(2-x),则f(2 018.5)=( )
A.- B.
C.0 D.1
解析:选A ∵∀x∈R,f(x)=f(2-x),且f(x)为奇函数,∴f(x+2)=f(-x)=-f(x),f(x+4)=-f(x+2)=f(x),∴f(x)的最小正周期为4,故f(2 018.5)=f(2.5)=f(-1.5)=-f(1.5)=-f(0.5),∵x∈[0,1]时,f(x)=x3,∴f(2 018.5)=-f(0.5)=-0.53=-.故选A.
9.函数f(x)=x+的值域为________.
解析:由2x-1≥0可得x≥,∴函数的定义域为,又函数f(x)=x+在上单调递增,∴当x=时,函数取最小值f=,∴函数f(x)的值域为.
答案:
10.已知f(x+1)=-x2+1,则y=的单调递增区间为________.
解析:令x+1=t,则x=t-1,所以f(t)=-(t-1)2+1=-t2+2t,则f(x)=-x2+2x.所以y==,定义域为(0,2),且f(x)的对称轴为x=1,所以内层函数u=在(0,1)上单调递增,在(1,2)上单调递减.又因为外层函数y=在(0,+∞)单调递减,则根据复合函数的“同增异减”原则,可知原函数y=的单调递增区间为(1,2).
答案:(1,2)
11.(2019·湖南四校联考)若函数f(x)=x2+a|x-2|在(0,+∞)上单调递增,则实数a的取值范围是________.
解析:∵f(x)=x2+a|x-2|,∴f(x)=
又f(x)在(0,+∞)上单调递增,∴∴-4≤a≤0,
∴实数a的取值范围是[-4,0].
答案:[-4,0]
12.已知函数f(x)=2x-的定义域为(0,1](a为实数).
(1)当a=1时,求函数y=f(x)的值域;
(2)求函数y=f(x)在区间(0,1]上的最大值及最小值,并求当函数f(x)取得最值时x的值.
解:(1)当a=1时,f(x)=2x-,任取0
=(x1-x2).
∵0
∴f(x)在(0,1]上单调递增,
当x=1时函数f(x)取得最大值1,
∴f(x)的值域为(-∞,1].
(2)当a≥0时,函数f(x)在(0,1]上单调递增,无最小值,当x=1时取得最大值2-a;
当a<0时,f(x)=2x+,
当 ≥1,即a∈(-∞,-2]时,函数f(x)在(0,1]上单调递减,无最大值,当x=1时取得最小值2-a;
当 <1,即a∈(-2,0)时,y=f(x)在0, 上单调递减,在上单调递增,无最大值,当x= 时取得最小值2.
13.已知函数f(x)是定义在R上的偶函数,f(0)=0,当x>0时,f(x)=logx.
(1)求函数f(x)的解析式;
(2)解不等式f(x2-1)>-2.
解:(1)当x<0时,-x>0,则f(-x)=log(-x).
因为函数f(x)是偶函数,所以f(-x)=f(x).
所以函数f(x)的解析式为f(x)=
(2)因为f(4)=log4=-2,f(x)是偶函数,
所以不等式f(x2-1)>-2可化为f(|x2-1|)>f(4).
又因为函数f(x)在(0,+∞)上是减函数,
所以|x2-1|<4,解得-
14.设f(x)是(-∞,+∞)上的奇函数,f(x+2)=-f(x),当0≤x≤1时,f(x)=x.
(1)求f(π)的值;
(2)当-4≤x≤4时,求f(x)的图象与x轴所围成图形的面积.
解:(1)由f(x+2)=-f(x),得f(x+4)=f[(x+2)+2]=-f(x+2)=f(x),
所以f(x)是以4为周期的周期函数,
所以f(π)=f(-1×4+π)=f(π-4)=-f(4-π)=-(4-π)=π-4.
(2)由f(x)是奇函数且f(x+2)=-f(x),
得f[(x-1)+2]=-f(x-1)=f[-(x-1)],
即f(1+x)=f(1-x).
故知函数y=f(x)的图象关于直线x=1对称.
又当0≤x≤1时,f(x)=x,且f(x)的图象关于原点成中心对称,则f(x)的图象如图所示.
设当-4≤x≤4时,f(x)的图象与x轴围成的图形面积为S,则S=4S△OAB=4×=4.
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