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2020版新设计一轮复习数学(文)江苏专版讲义:第二章第四节函数的图象
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第四节函数的图象
1.描点法作图
其基本步骤是列表、描点、连线,具体为:
(1)①确定函数的定义域;②化简函数的解析式;③讨论函数的性质(奇偶性、单调性、周期性).
(2)列表(注意特殊点、零点、最大值点、最小值点以及坐标轴的交点).
(3)描点,连线.
2.图象变换
(1)平移变换
①y=f(x)的图象y=f(x-a)的图象;
②y=f(x)的图象y=f(x)+b的图象.
(2)对称变换
①y=f(x)的图象y=-f(x)的图象;
②y=f(x)的图象y=f(-x)的图象;
③y=f(x)的图象y=-f(-x)的图象;
④y=ax(a>0且a≠1)的图象
y=logax(a>0且a≠1)的图象.
(3)伸缩变换
①y=f(x)的图象
②y=f(x)的图象
y=af(x)的图象.
(4)翻转变换
①y=f(x)的图象y=|f(x)|的图象;
②y=f(x)的图象y=f(|x|)的图象.
[小题体验]
1.f(x)的图象如图所示,则f(x)=________.
答案:f(x)=
2.函数f(x)的图象向右平移1个单位长度,所得图象与曲线y=ex关于y轴对称,则f(x)=________.
解析:与曲线y=ex关于y轴对称的图象对应的解析式为y=e-x,将函数y=e-x的图象向左平移1个单位长度即得y=f(x)的图象,所以f(x)=e-(x+1)=e-x-1.
答案:e-x-1
3.(2018·扬州期末)若函数y=f(x)的图象经过点(1,2),则函数y=f(-x)+1的图象必经过的点的坐标是________.
解析:把函数y=f(x)的图象关于y轴对称,再向上平移1个单位,可得函数y=f(-x)+1的图象.
把函数y=f(x)的图象上的点(1,2)关于y轴对称,再向上平移1个单位,可得点(-1,3),
故函数y=f(-x)+1的图象必定经过的点的坐标是(-1,3).
答案:(-1,3)
1.函数图象的每次变换都针对自变量“x”而言,如从f(-2x)的图象到f(-2x+1)的图象是向右平移个单位,其中是把x变成x-.
2.明确一个函数的图象关于y轴对称与两个函数的图象关于y轴对称的不同,前者是自身对称,且为偶函数,后者是两个不同函数的对称关系.如函数y=f(|x|)的图象属于自身对称,而y=f(x)与y=f(-x)的图象关于y轴对称是两个函数.
[小题纠偏]
1.函数y=5x与函数y=-的图象关于________对称.
答案:原点
2.把函数y=f(2x)的图象向右平移________个单位得到函数y=f(2x-3)的图象.
答案:
[题组练透]
分别画出下列函数的图象:
(1)y=|lg x|;
(2)y=2x+2;
(3)y=x2-2|x|-1.
解:(1)y=图象如图1.
(2)将y=2x的图象向左平移2个单位.图象如图2.
(3)y=图象如图3.
[谨记通法]
作函数图象的3种常用方法
[典例引领]
1.若函数f(x)=的图象如图所示,则f(-3)=________.
解析:由图象可得-a+b=3,ln(-1+a)=0,得a=2,b=5,
所以f(x)=故f(-3)=2×(-3)+5=-1.
答案:-1
2.(2019·启东检测)若函数f(x)=|ax+b|(a>0,a≠1,b∈R)的图象如图所示,则a+b的取值范围是________.
解析:由图可得,函数f(x)的零点为,
即+b=0.
由图可得,当x>时,函数f(x)为增函数,故a>1,
所以a+b=a-=2-∈(0,+∞).
答案:(0,+∞)
[由题悟法]
识图3种常用的方法
[即时应用]
1.已知y=f(x)的图象如图所示,则f(x)的值域为________.
解析:由图象易知f(x)的值域为(-∞,-1]∪(1,3).
答案:(-∞,-1]∪(1,3)
2.如图,函数f(x)的图象是曲线OAB,其中点O,A,B的坐标分别为(0,0),(1,2),(3,1),则f=________.
解析:由图象知f(3)=1,所以=1,所以f=f(1)=2.
答案:2
[锁定考向]
函数图象是函数的一种表达形式,它形象地揭示了函数的性质,为研究函数的数量关系提供了“形”的直观性.
常见的命题角度有:
(1)研究函数的性质;
(2)求参数的值或范围;
(3)研究不等式;
(4)确定方程根(零点)的个数.(详见本章第八节考点二)
[题点全练]
角度一:研究函数的性质
1.已知函数f(x)=|x2-4x+3|.
(1)求函数f(x)的单调区间,并指出其增减性;
(2)求集合M={m|使方程f(x)=m有四个不相等的实根}.
解:f(x)=
作出函数f(x)的图象如图所示.
(1)由图知函数f(x)的单调递增区间为[1,2]和[3,+∞),单调递减区间为(-∞,1]和[2,3].
(2)由图象可知,若y=f(x)与y=m图象有四个不同的交点,则0<m<1,
所以集合M={m|0<m<1}.
角度二:求参数的值或范围
2.(2019·苏州实验中学测试)定义min{a,b}=已知函数f(x)=min{x,x2-4x+4}+4,若动直线y=m与函数y=f(x)的图象有3个交点,则实数m的取值范围为________.
解析:设g(x)=min{x,x2-4x+4},则f(x)=g(x)+4,故把g(x)的图象向上平移4个单位长度,可得f(x)的图象,函数f(x)=min{x,x2-4x+4}+4的图象如图所示,由直线y=m与函数y=f(x)的图象有3个交点,可得m的取值范围为(4,5).
答案:(4,5)
角度三:研究不等式
3.(2018·启东中学测试)如图所示,函数y=f(x)的图象是圆x2+y2=2上的两段弧,则不等式f(x)>f(-x)-2x的解集是________.
解析:由图象可知,函数f(x)为奇函数,故原不等式可等价转化为f(x)>-x,在同一平面直角坐标系中分别作出y=f(x)与y=-x的图象,由图象可知不等式的解集为(-1,0)∪(1,].
答案:(-1,0)∪(1,]
4.若不等式(x-1)2<logax(a>0,且a≠1)在x∈(1,2)内恒成立,则实数a的取值范围为________.
解析:要使当x∈(1,2)时,不等式(x-1)2<logax恒成立,只需函数y=(x-1)2在(1,2)上的图象在y=logax的图象的下方即可.
当0<a<1时,显然不成立;当a>1时,如图,要使x∈(1,2)时,y=(x-1)2的图象在y=logax的图象的下方,只需(2-1)2≤loga2,即loga2≥1,解得1<a≤2,故实数a的取值范围是(1,2].
答案:(1,2]
[通法在握]
函数图象应用的常见题型与求解策略
(1)研究函数性质:
①根据已知或作出的函数图象,从最高点、最低点,分析函数的最值、极值.
②从图象的对称性,分析函数的奇偶性.
③从图象的走向趋势,分析函数的单调性、周期性.
④从图象与x轴的交点情况,分析函数的零点等.
(2)研究方程根的个数或由方程根的个数确定参数的值(范围):构造函数,转化为两函数图象的交点个数问题,在同一坐标系中分别作出两函数的图象,数形结合求解.
(3)研究不等式:当不等式问题不能用代数法求解,但其对应函数的图象可作出时,常将不等式问题转化为两函数图象的上、下关系问题,从而利用数形结合求解.
[演练冲关]
1.已知函数f(x)=若f(3-a2)<f(2a),则实数a的取值范围是________.
解析:如图,画出f(x)的图象,由图象易得f(x)在R上单调递减,因为f(3-a2)<f(2a),所以3-a2>2a,解得-3<a<1.
答案:(-3,1)
2.(2019·扬州中学高三调研)已知函数f(x)=的图象上关于y轴对称的点恰有9对,则实数a的取值范围是________.
解析:若x>0,则-x<0,
∵x<0时,f(x)=sin-1,
∴f(-x)=sin-1=-sin-1,
则若f(x)=sin-1,x<0关于y轴对称,
则f(-x)=-sin-1=f(x),
设g(x)=-sin-1,x>0,
作出函数g(x)的大致图象如图所示.
要满足题意,则须使g(x)=-sin-1,x>0与f(x)=logax,x>0的图象恰有9个交点,
则0<a<1,且满足f(17)>g(17)=-2,f(21)<g(21)=-2,
即-2<loga17,loga21<-2,
解得<a<.
答案:
一抓基础,多练小题做到眼疾手快
1.已知函数f(x)=x2+1,若0<x1<x2,则f(x1)与f(x2)的大小关系为________.
解析:作出函数图象(图略),知f(x)在(0,+∞)上单调递增,所以f(x1)<f(x2).
答案:f(x2)>f(x1)
2.(2018·常州一中期末)将函数y=ex的图象上所有点的横坐标变为原来的一半,再向右平移2个单位,所得函数的解析式为________.
解析:将函数y=ex的图象上所有点的横坐标变为原来的一半,可得y=e2x,再向右平移2个单位,可得y=e2(x-2)=e2x-4.
答案:y=e2x-4
3.(2018·前黄中学月考)设函数y=f(x+1)是定义在(-∞,0)∪(0,+∞)的偶函数,在区间(-∞,0)是减函数,且图象过点(1,0),则不等式(x-1)f(x)≤0的解集为________.
解析:y=f(x+1)向右平移1个单位得到y=f(x)的图象,由已知可得f(x)的图象的对称轴为x=1,过定点(2,0),且函数在(-∞,1)上递减,在(1,+∞)上递增,则f(x)的大致图象如图所示.
不等式(x-1)f(x)≤0可化为或由图可知符合条件的解集为(-∞,0]∪(1,2].
答案:(-∞,0]∪(1,2]
4.使log2(-x)<x+1成立的x的取值范围是________.
解析:在同一坐标系内作出y=log2(-x),y=x+1的图象,知满足条件的x∈(-1,0).
答案:(-1,0)
5.若关于x的方程|x|=a-x只有一个解,则实数a的取值范围是________.
解析:由题意a=|x|+x
令y=|x|+x=图象如图所示,
故要使a=|x|+x只有一解,则a>0.
答案:(0,+∞)
6.设函数f(x)=若f(f(a))≤2,则实数a的取值范围是________.
解析:函数f(x)的图象如图所示,令t=f(a),则f(t)≤2,由图象知t≥-2,所以f(a)≥-2,当a<0时,由a2+a≥-2,即a2+a+2≥0恒成立,当a≥0时,由-a2≥-2,得0≤a≤,故a≤.
答案:(-∞, ]
二保高考,全练题型做到高考达标
1.已知f(x)=x,若f(x)的图象关于直线x=1对称的图象对应的函数为g(x),则g(x)的表达式为________.
解析:设g(x)上的任意一点A(x,y),则该点关于直线x=1的对称点为B(2-x,y),而该点在f(x)的图象上.所以y=2-x=3x-2,即g(x)=3x-2.
答案:g(x)=3x-2
2.如图,定义在[-1,+∞)上的函数f(x)的图象由一条线段及抛物线的一部分组成,则f(x)的解析式为________.
解析:当-1≤x≤0时,设解析式为f(x)=kx+b(k≠0),
则解得
∴当-1≤x≤0时,f(x)=x+1.
当x>0时,设解析式为f(x)=a(x-2)2-1(a>0),
∵图象过点(4,0),
∴0=a(4-2)2-1,∴a=,
∴当x>0时,f(x)=(x-2)2-1=x2-x.
故函数f(x)的解析式为f(x)=
答案:f(x)=
3.(2019·江阴中学检测)方程x2-|x|+a=1有四个不同的实数解,则a的取值范围是________.
解析:方程解的个数可转化为函数y=x2-|x|的图象与直线y=1-a交点的个数,作出两函数的图象如图,易知-<1-a<0,所以1<a<.
答案:
4.(2019·启东中学期中)设奇函数f(x)的定义域为[-5,5],若当x∈[0,5]时,f(x)的图象如图,则不等式≤0的解集为________.
解析:不等式≤0,等价于或
由图象可知:当1<x≤5时,由f(x)≤0,解得2≤x≤5.
当0≤x<1时,由f(x)≥0,解得0≤x<1,
因为f(x)为奇函数,当-2<x<0时,由f(x)≥0,此时无解,
当-5≤x≤-2时,由f(x)≥0,解得-5≤x≤-2,
故不等式的解集为[-5,-2]∪[0,1)∪[2,5].
答案:[-5,-2]∪[0,1)∪[2,5]
5.已知函数f(x)的定义域为R,且f(x)=若方程f(x)=x+a有两个不同实根,则a的取值范围为________.
解析:x≤0时,f(x)=2-x-1,
0<x≤1时,-1<x-1≤0,
f(x)=f(x-1)=2-(x-1)-1.
故x>0时,f(x)是周期函数,
如图所示.
若方程f(x)=x+a有两个不同的实数根,
则函数f(x)的图象与直线y=x+a有两个不同交点,
故a<1,即a的取值范围是(-∞,1).
答案:(-∞,1)
6.(2019·镇江中学测试)已知函数f(x)=若a,b,c互不相等,且f(a)=f(b)=f(c),则a+b+c的取值范围是________.
解析:作出函数f(x)的图象如图所示,
不妨设a<b<c,则b+c=2×12=24,a∈(1,10),则a+b+c=24+a∈(25,34).
答案:(25,34)
7.(2019·徐州调研)设函数f(x)=其中[x]表示不超过x的最大整数,如[-1.2]=-2,[1.2]=1,若直线y=kx+k(k>0)与函数y=f(x)的图象有三个不同的交点,则k的取值范围是________.
解析:∵函数f(x)=
∴作出函数f(x)的图象如图所示.
∵y=kx+k=k(x+1),故该直线的图象一定过点(-1,0),
若y=kx+k与y=f(x)的图象有三个不同的交点,则f(x)=kx+k有三个不同的根,
∵k>0,∴当y=kx+k过点(2,1)时,k=,当y=kx+k过点(3,1)时,k=,
要使f(x)=kx+k有三个不同的根,则实数k的取值范围是.
答案:
8.(2019·金陵中学月考)已知y=f(x)是偶函数,y=g(x)是奇函数,它们的定义域均为[-π,π],且它们在x∈[0,π]上的图象如图所示,则不等式f(x)·g(x)<0的解集是________.
解析:f(x)·g(x)<0⇒f(x)与g(x)在同一区间内符号相反,
由图可知,当x∈[0,π]时,两者异号的区间为.
又f(x)为偶函数,g(x)为奇函数,
∴当x∈[-π,0)时,两者异号的区间为,
∴f(x)·g(x)<0的解集是∪.
答案:∪
9.(2018·盐城一中测试)已知函数f(x)=x|m-x|(x∈R),且f(4)=0.
(1)求实数m的值;
(2)作出函数f(x)的图象并判断其零点个数;
(3)根据图象指出f(x)的单调递减区间;
(4)根据图象写出不等式f(x)>0的解集;
(5)求集合M={m|使方程f(x)=m有三个不相等的实根}.
解:(1)因为f(4)=0,所以4|m-4|=0,即m=4.
(2)因为f(x)=x|4-x|=
即f(x)=
所以函数f(x)的图象如图所示.
由图象知函数f(x)有两个零点.
(3)从图象上观察可知:f(x)的单调递减区间为[2,4].
(4)从图象上观察可知:不等式f(x)>0的解集为{x|0<x<4或x>4}.
(5)由图象可知若y=f(x)与y=m的图象有三个不同的交点,则0<m<4,
所以集合M={m|0<m<4}.
10.已知函数f(x)=2x,x∈R.
(1)当m取何值时方程|f(x)-2|=m有一个解?两个解?
(2)若不等式f2(x)+f(x)-m>0在R上恒成立,求m的取值范围.
解:(1)令F(x)=|f(x)-2|=|2x-2|,
G(x)=m,画出F(x)的图象如图所示.
由图象可知,当m=0或m≥2时,函数F(x)与G(x)的图象只有一个交点,原方程有一个解;
当0<m<2时,函数F(x)与G(x)的图象有两个交点,原方程有两个解.
(2)令f(x)=t(t>0),H(t)=t2+t,
因为H(t)=2-在区间(0,+∞)上是增函数,
所以H(t)>H(0)=0.
因此要使t2+t>m在区间(0,+∞)上恒成立,应有m≤0,
即所求m的取值范围为(-∞,0].
三上台阶,自主选做志在冲刺名校
1.对于函数f(x)=lg(|x-2|+1),给出如下三个命题:①f(x+2)是偶函数;②f(x)在区间(-∞,2)上是减函数,在区间(2,+∞)上是增函数;③f(x)没有最小值.其中正确命题的个数为________.
解析:因为函数f(x)=lg(|x-2|+1),所以函数f(x+2)=lg(|x|+1)是偶函数;
由y=lg x
y=lg(x+1)
y=lg(|x|+1)y=lg(|x-2|+1),如图,可知f(x)在(-∞,2)上是减函数,在(2,+∞)上是增函数;由图象可知函数存在最小值为0.所以①②正确.
答案:2
2.已知函数f(x)的图象与函数h(x)=x++2的图象关于点A(0,1)对称.
(1)求f(x)的解析式;
(2)若g(x)=f(x)+,且g(x)在区间(0,2]上为减函数,求实数a的取值范围.
解:(1)设f(x)图象上任一点P(x,y),则点P关于(0,1)点的对称点P′(-x,2-y)在h(x)的图象上,
即2-y=-x-+2,所以y=f(x)=x+(x≠0).
(2)g(x)=f(x)+=x+,
g′(x)=1-.
因为g(x)在(0,2]上为减函数,
所以1-≤0在(0,2]上恒成立,
即a+1≥x2在(0,2]上恒成立,
所以a+1≥4,即a≥3,
故实数a的取值范围是[3,+∞).
命题点一 函数的概念及其表示
1.(2018·江苏高考)函数f(x)=的定义域为________.
解析:由log2x-1≥0,即log2x≥log22,解得x≥2,所以函数f(x)=的定义域为{x|x≥2}.
答案:{x|x≥2}
2.(2016·江苏高考)函数y=的定义域是________.
解析:要使函数有意义,需3-2x-x2≥0,即x2+2x-3≤0,得(x-1)(x+3)≤0,即-3≤x≤1,故所求函数的定义域为[-3,1].
答案:[-3,1]
3.(2016·浙江高考)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=________.
解析:因为f(x)=x3+3x2+1,
所以f(a)=a3+3a2+1,
所以f(x)-f(a)=(x-b)(x-a)2
=(x-b)(x2-2ax+a2)
=x3-(2a+b)x2+(a2+2ab)x-a2b
=x3+3x2-a3-3a2.
由此可得
因为a≠0,所以由②得a=-2b,代入①式得b=1,a=-2.
答案:-2 1
4.(2018·全国卷Ⅰ改编)设函数f(x)=则满足f(x+1)<f(2x)的x的取值范围是________.
解析:法一:①当即x≤-1时,
f(x+1)<f(2x),即为2-(x+1)<2-2x,
即-(x+1)<-2x,解得x<1.
因此不等式的解集为(-∞,-1].
②当时,不等式组无解.
③当即-1<x≤0时,
f(x+1)<f(2x),即为1<2-2x,解得x<0.
因此不等式的解集为(-1,0).
④当即x>0时,f(x+1)=1,f(2x)=1,不合题意.
综上,不等式f(x+1)<f(2x)的解集为(-∞,0).
法二:∵f(x)=
∴函数f(x)的图象如图所示.
结合图象知,要使f(x+1)<f(2x),
则需或
∴x<0.
答案:(-∞,0)
命题点二 函数的基本性质
1.(2016·江苏高考)设f(x)是定义在R上且周期为2的函数,在区间[-1,1)上,f(x)=其中a∈R.若f=f,则f(5a)的值是________.
解析:因为函数f(x)的周期为2,结合在[-1,1)上f(x)的解析式,得
f=f=f=-+a,
f=f=f==.
由f=f,得-+a=,解得a=.
所以f(5a)=f(3)=f(4-1)=f(-1)=-1+=-.
答案:-
2.(2013·江苏高考)已知f(x)是定义在R上的奇函数.当x>0时,f(x)=x2-4x,则不等式f(x)>x的解集用区间表示为________.
解析:由于f(x)为R上的奇函数,所以当x=0时,f(0)=0;
当x<0时,-x>0,所以f(-x)=x2+4x=-f(x),
即f(x)=-x2-4x,所以f(x)=
由f(x)>x,可得或
解得x>5或-5<x<0,
所以原不等式的解集为(-5,0)∪(5,+∞).
答案:(-5,0)∪(5,+∞)
3.(2018·全国卷Ⅱ改编)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)=________.
解析:法一:∵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.
法二:由题意可设f(x)=2sin,作出f(x)的部分图象如图所示.由图可知,f(x)的一个周期为4,∴f(1)+f(2)+f(3)+…+f(50)=12[f(1)+f(2)+f(3)+f(4)]+f(49)+f(50)=12×0+f(1)+f(2)=2.
答案:2
4.(2017·全国卷Ⅱ改编)函数f(x)=ln(x2-2x-8)的单调递增区间是________.
解析:由x2-2x-8>0,得x>4或x<-2.因此,函数f(x)=ln(x2-2x-8)的定义域是 (-∞,-2)∪(4,+∞).注意到函数y=x2-2x-8在(4,+∞)上单调递增,由复合函数的单调性知,f(x)=ln(x2-2x-8)的单调递增区间是(4,+∞).
答案:(4,+∞)
5.(2017·全国卷Ⅱ)已知函数f(x)是定义在R上的奇函数,当x∈(-∞,0)时,f(x)=2x3+x2,则f(2)=________.
解析:由已知得,f(-2)=2×(-2)3+(-2)2=-12,
又函数f(x)是奇函数,所以f(2)=-f(-2)=12.
答案:12
6.(2017·山东高考)已知f(x)是定义在R上的偶函数,且f(x+4)=f(x-2).若当x∈ [-3,0]时,f(x)=6-x,则f(919)=________.
解析:因为f(x+4)=f(x-2),所以f(x+6)=f(x),
所以f(x)的周期为6,
因为919=153×6+1,所以f(919)=f(1).
又f(x)为偶函数,所以f(919)=f(1)=f(-1)=6.
答案:6
命题点三 函数的图象
1.(2016·全国卷Ⅱ改编)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)=________.
解析: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.
答案:m
2.(2015·全国卷Ⅱ)已知函数f(x)=ax3-2x的图象过点(-1,4),则a=________.
解析:因为f(x)=ax3-2x的图象过点(-1,4),
所以4=a×(-1)3-2×(-1),
解得a=-2.
答案:-2
1.描点法作图
其基本步骤是列表、描点、连线,具体为:
(1)①确定函数的定义域;②化简函数的解析式;③讨论函数的性质(奇偶性、单调性、周期性).
(2)列表(注意特殊点、零点、最大值点、最小值点以及坐标轴的交点).
(3)描点,连线.
2.图象变换
(1)平移变换
①y=f(x)的图象y=f(x-a)的图象;
②y=f(x)的图象y=f(x)+b的图象.
(2)对称变换
①y=f(x)的图象y=-f(x)的图象;
②y=f(x)的图象y=f(-x)的图象;
③y=f(x)的图象y=-f(-x)的图象;
④y=ax(a>0且a≠1)的图象
y=logax(a>0且a≠1)的图象.
(3)伸缩变换
①y=f(x)的图象
②y=f(x)的图象
y=af(x)的图象.
(4)翻转变换
①y=f(x)的图象y=|f(x)|的图象;
②y=f(x)的图象y=f(|x|)的图象.
[小题体验]
1.f(x)的图象如图所示,则f(x)=________.
答案:f(x)=
2.函数f(x)的图象向右平移1个单位长度,所得图象与曲线y=ex关于y轴对称,则f(x)=________.
解析:与曲线y=ex关于y轴对称的图象对应的解析式为y=e-x,将函数y=e-x的图象向左平移1个单位长度即得y=f(x)的图象,所以f(x)=e-(x+1)=e-x-1.
答案:e-x-1
3.(2018·扬州期末)若函数y=f(x)的图象经过点(1,2),则函数y=f(-x)+1的图象必经过的点的坐标是________.
解析:把函数y=f(x)的图象关于y轴对称,再向上平移1个单位,可得函数y=f(-x)+1的图象.
把函数y=f(x)的图象上的点(1,2)关于y轴对称,再向上平移1个单位,可得点(-1,3),
故函数y=f(-x)+1的图象必定经过的点的坐标是(-1,3).
答案:(-1,3)
1.函数图象的每次变换都针对自变量“x”而言,如从f(-2x)的图象到f(-2x+1)的图象是向右平移个单位,其中是把x变成x-.
2.明确一个函数的图象关于y轴对称与两个函数的图象关于y轴对称的不同,前者是自身对称,且为偶函数,后者是两个不同函数的对称关系.如函数y=f(|x|)的图象属于自身对称,而y=f(x)与y=f(-x)的图象关于y轴对称是两个函数.
[小题纠偏]
1.函数y=5x与函数y=-的图象关于________对称.
答案:原点
2.把函数y=f(2x)的图象向右平移________个单位得到函数y=f(2x-3)的图象.
答案:
[题组练透]
分别画出下列函数的图象:
(1)y=|lg x|;
(2)y=2x+2;
(3)y=x2-2|x|-1.
解:(1)y=图象如图1.
(2)将y=2x的图象向左平移2个单位.图象如图2.
(3)y=图象如图3.
[谨记通法]
作函数图象的3种常用方法
[典例引领]
1.若函数f(x)=的图象如图所示,则f(-3)=________.
解析:由图象可得-a+b=3,ln(-1+a)=0,得a=2,b=5,
所以f(x)=故f(-3)=2×(-3)+5=-1.
答案:-1
2.(2019·启东检测)若函数f(x)=|ax+b|(a>0,a≠1,b∈R)的图象如图所示,则a+b的取值范围是________.
解析:由图可得,函数f(x)的零点为,
即+b=0.
由图可得,当x>时,函数f(x)为增函数,故a>1,
所以a+b=a-=2-∈(0,+∞).
答案:(0,+∞)
[由题悟法]
识图3种常用的方法
[即时应用]
1.已知y=f(x)的图象如图所示,则f(x)的值域为________.
解析:由图象易知f(x)的值域为(-∞,-1]∪(1,3).
答案:(-∞,-1]∪(1,3)
2.如图,函数f(x)的图象是曲线OAB,其中点O,A,B的坐标分别为(0,0),(1,2),(3,1),则f=________.
解析:由图象知f(3)=1,所以=1,所以f=f(1)=2.
答案:2
[锁定考向]
函数图象是函数的一种表达形式,它形象地揭示了函数的性质,为研究函数的数量关系提供了“形”的直观性.
常见的命题角度有:
(1)研究函数的性质;
(2)求参数的值或范围;
(3)研究不等式;
(4)确定方程根(零点)的个数.(详见本章第八节考点二)
[题点全练]
角度一:研究函数的性质
1.已知函数f(x)=|x2-4x+3|.
(1)求函数f(x)的单调区间,并指出其增减性;
(2)求集合M={m|使方程f(x)=m有四个不相等的实根}.
解:f(x)=
作出函数f(x)的图象如图所示.
(1)由图知函数f(x)的单调递增区间为[1,2]和[3,+∞),单调递减区间为(-∞,1]和[2,3].
(2)由图象可知,若y=f(x)与y=m图象有四个不同的交点,则0<m<1,
所以集合M={m|0<m<1}.
角度二:求参数的值或范围
2.(2019·苏州实验中学测试)定义min{a,b}=已知函数f(x)=min{x,x2-4x+4}+4,若动直线y=m与函数y=f(x)的图象有3个交点,则实数m的取值范围为________.
解析:设g(x)=min{x,x2-4x+4},则f(x)=g(x)+4,故把g(x)的图象向上平移4个单位长度,可得f(x)的图象,函数f(x)=min{x,x2-4x+4}+4的图象如图所示,由直线y=m与函数y=f(x)的图象有3个交点,可得m的取值范围为(4,5).
答案:(4,5)
角度三:研究不等式
3.(2018·启东中学测试)如图所示,函数y=f(x)的图象是圆x2+y2=2上的两段弧,则不等式f(x)>f(-x)-2x的解集是________.
解析:由图象可知,函数f(x)为奇函数,故原不等式可等价转化为f(x)>-x,在同一平面直角坐标系中分别作出y=f(x)与y=-x的图象,由图象可知不等式的解集为(-1,0)∪(1,].
答案:(-1,0)∪(1,]
4.若不等式(x-1)2<logax(a>0,且a≠1)在x∈(1,2)内恒成立,则实数a的取值范围为________.
解析:要使当x∈(1,2)时,不等式(x-1)2<logax恒成立,只需函数y=(x-1)2在(1,2)上的图象在y=logax的图象的下方即可.
当0<a<1时,显然不成立;当a>1时,如图,要使x∈(1,2)时,y=(x-1)2的图象在y=logax的图象的下方,只需(2-1)2≤loga2,即loga2≥1,解得1<a≤2,故实数a的取值范围是(1,2].
答案:(1,2]
[通法在握]
函数图象应用的常见题型与求解策略
(1)研究函数性质:
①根据已知或作出的函数图象,从最高点、最低点,分析函数的最值、极值.
②从图象的对称性,分析函数的奇偶性.
③从图象的走向趋势,分析函数的单调性、周期性.
④从图象与x轴的交点情况,分析函数的零点等.
(2)研究方程根的个数或由方程根的个数确定参数的值(范围):构造函数,转化为两函数图象的交点个数问题,在同一坐标系中分别作出两函数的图象,数形结合求解.
(3)研究不等式:当不等式问题不能用代数法求解,但其对应函数的图象可作出时,常将不等式问题转化为两函数图象的上、下关系问题,从而利用数形结合求解.
[演练冲关]
1.已知函数f(x)=若f(3-a2)<f(2a),则实数a的取值范围是________.
解析:如图,画出f(x)的图象,由图象易得f(x)在R上单调递减,因为f(3-a2)<f(2a),所以3-a2>2a,解得-3<a<1.
答案:(-3,1)
2.(2019·扬州中学高三调研)已知函数f(x)=的图象上关于y轴对称的点恰有9对,则实数a的取值范围是________.
解析:若x>0,则-x<0,
∵x<0时,f(x)=sin-1,
∴f(-x)=sin-1=-sin-1,
则若f(x)=sin-1,x<0关于y轴对称,
则f(-x)=-sin-1=f(x),
设g(x)=-sin-1,x>0,
作出函数g(x)的大致图象如图所示.
要满足题意,则须使g(x)=-sin-1,x>0与f(x)=logax,x>0的图象恰有9个交点,
则0<a<1,且满足f(17)>g(17)=-2,f(21)<g(21)=-2,
即-2<loga17,loga21<-2,
解得<a<.
答案:
一抓基础,多练小题做到眼疾手快
1.已知函数f(x)=x2+1,若0<x1<x2,则f(x1)与f(x2)的大小关系为________.
解析:作出函数图象(图略),知f(x)在(0,+∞)上单调递增,所以f(x1)<f(x2).
答案:f(x2)>f(x1)
2.(2018·常州一中期末)将函数y=ex的图象上所有点的横坐标变为原来的一半,再向右平移2个单位,所得函数的解析式为________.
解析:将函数y=ex的图象上所有点的横坐标变为原来的一半,可得y=e2x,再向右平移2个单位,可得y=e2(x-2)=e2x-4.
答案:y=e2x-4
3.(2018·前黄中学月考)设函数y=f(x+1)是定义在(-∞,0)∪(0,+∞)的偶函数,在区间(-∞,0)是减函数,且图象过点(1,0),则不等式(x-1)f(x)≤0的解集为________.
解析:y=f(x+1)向右平移1个单位得到y=f(x)的图象,由已知可得f(x)的图象的对称轴为x=1,过定点(2,0),且函数在(-∞,1)上递减,在(1,+∞)上递增,则f(x)的大致图象如图所示.
不等式(x-1)f(x)≤0可化为或由图可知符合条件的解集为(-∞,0]∪(1,2].
答案:(-∞,0]∪(1,2]
4.使log2(-x)<x+1成立的x的取值范围是________.
解析:在同一坐标系内作出y=log2(-x),y=x+1的图象,知满足条件的x∈(-1,0).
答案:(-1,0)
5.若关于x的方程|x|=a-x只有一个解,则实数a的取值范围是________.
解析:由题意a=|x|+x
令y=|x|+x=图象如图所示,
故要使a=|x|+x只有一解,则a>0.
答案:(0,+∞)
6.设函数f(x)=若f(f(a))≤2,则实数a的取值范围是________.
解析:函数f(x)的图象如图所示,令t=f(a),则f(t)≤2,由图象知t≥-2,所以f(a)≥-2,当a<0时,由a2+a≥-2,即a2+a+2≥0恒成立,当a≥0时,由-a2≥-2,得0≤a≤,故a≤.
答案:(-∞, ]
二保高考,全练题型做到高考达标
1.已知f(x)=x,若f(x)的图象关于直线x=1对称的图象对应的函数为g(x),则g(x)的表达式为________.
解析:设g(x)上的任意一点A(x,y),则该点关于直线x=1的对称点为B(2-x,y),而该点在f(x)的图象上.所以y=2-x=3x-2,即g(x)=3x-2.
答案:g(x)=3x-2
2.如图,定义在[-1,+∞)上的函数f(x)的图象由一条线段及抛物线的一部分组成,则f(x)的解析式为________.
解析:当-1≤x≤0时,设解析式为f(x)=kx+b(k≠0),
则解得
∴当-1≤x≤0时,f(x)=x+1.
当x>0时,设解析式为f(x)=a(x-2)2-1(a>0),
∵图象过点(4,0),
∴0=a(4-2)2-1,∴a=,
∴当x>0时,f(x)=(x-2)2-1=x2-x.
故函数f(x)的解析式为f(x)=
答案:f(x)=
3.(2019·江阴中学检测)方程x2-|x|+a=1有四个不同的实数解,则a的取值范围是________.
解析:方程解的个数可转化为函数y=x2-|x|的图象与直线y=1-a交点的个数,作出两函数的图象如图,易知-<1-a<0,所以1<a<.
答案:
4.(2019·启东中学期中)设奇函数f(x)的定义域为[-5,5],若当x∈[0,5]时,f(x)的图象如图,则不等式≤0的解集为________.
解析:不等式≤0,等价于或
由图象可知:当1<x≤5时,由f(x)≤0,解得2≤x≤5.
当0≤x<1时,由f(x)≥0,解得0≤x<1,
因为f(x)为奇函数,当-2<x<0时,由f(x)≥0,此时无解,
当-5≤x≤-2时,由f(x)≥0,解得-5≤x≤-2,
故不等式的解集为[-5,-2]∪[0,1)∪[2,5].
答案:[-5,-2]∪[0,1)∪[2,5]
5.已知函数f(x)的定义域为R,且f(x)=若方程f(x)=x+a有两个不同实根,则a的取值范围为________.
解析:x≤0时,f(x)=2-x-1,
0<x≤1时,-1<x-1≤0,
f(x)=f(x-1)=2-(x-1)-1.
故x>0时,f(x)是周期函数,
如图所示.
若方程f(x)=x+a有两个不同的实数根,
则函数f(x)的图象与直线y=x+a有两个不同交点,
故a<1,即a的取值范围是(-∞,1).
答案:(-∞,1)
6.(2019·镇江中学测试)已知函数f(x)=若a,b,c互不相等,且f(a)=f(b)=f(c),则a+b+c的取值范围是________.
解析:作出函数f(x)的图象如图所示,
不妨设a<b<c,则b+c=2×12=24,a∈(1,10),则a+b+c=24+a∈(25,34).
答案:(25,34)
7.(2019·徐州调研)设函数f(x)=其中[x]表示不超过x的最大整数,如[-1.2]=-2,[1.2]=1,若直线y=kx+k(k>0)与函数y=f(x)的图象有三个不同的交点,则k的取值范围是________.
解析:∵函数f(x)=
∴作出函数f(x)的图象如图所示.
∵y=kx+k=k(x+1),故该直线的图象一定过点(-1,0),
若y=kx+k与y=f(x)的图象有三个不同的交点,则f(x)=kx+k有三个不同的根,
∵k>0,∴当y=kx+k过点(2,1)时,k=,当y=kx+k过点(3,1)时,k=,
要使f(x)=kx+k有三个不同的根,则实数k的取值范围是.
答案:
8.(2019·金陵中学月考)已知y=f(x)是偶函数,y=g(x)是奇函数,它们的定义域均为[-π,π],且它们在x∈[0,π]上的图象如图所示,则不等式f(x)·g(x)<0的解集是________.
解析:f(x)·g(x)<0⇒f(x)与g(x)在同一区间内符号相反,
由图可知,当x∈[0,π]时,两者异号的区间为.
又f(x)为偶函数,g(x)为奇函数,
∴当x∈[-π,0)时,两者异号的区间为,
∴f(x)·g(x)<0的解集是∪.
答案:∪
9.(2018·盐城一中测试)已知函数f(x)=x|m-x|(x∈R),且f(4)=0.
(1)求实数m的值;
(2)作出函数f(x)的图象并判断其零点个数;
(3)根据图象指出f(x)的单调递减区间;
(4)根据图象写出不等式f(x)>0的解集;
(5)求集合M={m|使方程f(x)=m有三个不相等的实根}.
解:(1)因为f(4)=0,所以4|m-4|=0,即m=4.
(2)因为f(x)=x|4-x|=
即f(x)=
所以函数f(x)的图象如图所示.
由图象知函数f(x)有两个零点.
(3)从图象上观察可知:f(x)的单调递减区间为[2,4].
(4)从图象上观察可知:不等式f(x)>0的解集为{x|0<x<4或x>4}.
(5)由图象可知若y=f(x)与y=m的图象有三个不同的交点,则0<m<4,
所以集合M={m|0<m<4}.
10.已知函数f(x)=2x,x∈R.
(1)当m取何值时方程|f(x)-2|=m有一个解?两个解?
(2)若不等式f2(x)+f(x)-m>0在R上恒成立,求m的取值范围.
解:(1)令F(x)=|f(x)-2|=|2x-2|,
G(x)=m,画出F(x)的图象如图所示.
由图象可知,当m=0或m≥2时,函数F(x)与G(x)的图象只有一个交点,原方程有一个解;
当0<m<2时,函数F(x)与G(x)的图象有两个交点,原方程有两个解.
(2)令f(x)=t(t>0),H(t)=t2+t,
因为H(t)=2-在区间(0,+∞)上是增函数,
所以H(t)>H(0)=0.
因此要使t2+t>m在区间(0,+∞)上恒成立,应有m≤0,
即所求m的取值范围为(-∞,0].
三上台阶,自主选做志在冲刺名校
1.对于函数f(x)=lg(|x-2|+1),给出如下三个命题:①f(x+2)是偶函数;②f(x)在区间(-∞,2)上是减函数,在区间(2,+∞)上是增函数;③f(x)没有最小值.其中正确命题的个数为________.
解析:因为函数f(x)=lg(|x-2|+1),所以函数f(x+2)=lg(|x|+1)是偶函数;
由y=lg x
y=lg(x+1)
y=lg(|x|+1)y=lg(|x-2|+1),如图,可知f(x)在(-∞,2)上是减函数,在(2,+∞)上是增函数;由图象可知函数存在最小值为0.所以①②正确.
答案:2
2.已知函数f(x)的图象与函数h(x)=x++2的图象关于点A(0,1)对称.
(1)求f(x)的解析式;
(2)若g(x)=f(x)+,且g(x)在区间(0,2]上为减函数,求实数a的取值范围.
解:(1)设f(x)图象上任一点P(x,y),则点P关于(0,1)点的对称点P′(-x,2-y)在h(x)的图象上,
即2-y=-x-+2,所以y=f(x)=x+(x≠0).
(2)g(x)=f(x)+=x+,
g′(x)=1-.
因为g(x)在(0,2]上为减函数,
所以1-≤0在(0,2]上恒成立,
即a+1≥x2在(0,2]上恒成立,
所以a+1≥4,即a≥3,
故实数a的取值范围是[3,+∞).
命题点一 函数的概念及其表示
1.(2018·江苏高考)函数f(x)=的定义域为________.
解析:由log2x-1≥0,即log2x≥log22,解得x≥2,所以函数f(x)=的定义域为{x|x≥2}.
答案:{x|x≥2}
2.(2016·江苏高考)函数y=的定义域是________.
解析:要使函数有意义,需3-2x-x2≥0,即x2+2x-3≤0,得(x-1)(x+3)≤0,即-3≤x≤1,故所求函数的定义域为[-3,1].
答案:[-3,1]
3.(2016·浙江高考)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=________.
解析:因为f(x)=x3+3x2+1,
所以f(a)=a3+3a2+1,
所以f(x)-f(a)=(x-b)(x-a)2
=(x-b)(x2-2ax+a2)
=x3-(2a+b)x2+(a2+2ab)x-a2b
=x3+3x2-a3-3a2.
由此可得
因为a≠0,所以由②得a=-2b,代入①式得b=1,a=-2.
答案:-2 1
4.(2018·全国卷Ⅰ改编)设函数f(x)=则满足f(x+1)<f(2x)的x的取值范围是________.
解析:法一:①当即x≤-1时,
f(x+1)<f(2x),即为2-(x+1)<2-2x,
即-(x+1)<-2x,解得x<1.
因此不等式的解集为(-∞,-1].
②当时,不等式组无解.
③当即-1<x≤0时,
f(x+1)<f(2x),即为1<2-2x,解得x<0.
因此不等式的解集为(-1,0).
④当即x>0时,f(x+1)=1,f(2x)=1,不合题意.
综上,不等式f(x+1)<f(2x)的解集为(-∞,0).
法二:∵f(x)=
∴函数f(x)的图象如图所示.
结合图象知,要使f(x+1)<f(2x),
则需或
∴x<0.
答案:(-∞,0)
命题点二 函数的基本性质
1.(2016·江苏高考)设f(x)是定义在R上且周期为2的函数,在区间[-1,1)上,f(x)=其中a∈R.若f=f,则f(5a)的值是________.
解析:因为函数f(x)的周期为2,结合在[-1,1)上f(x)的解析式,得
f=f=f=-+a,
f=f=f==.
由f=f,得-+a=,解得a=.
所以f(5a)=f(3)=f(4-1)=f(-1)=-1+=-.
答案:-
2.(2013·江苏高考)已知f(x)是定义在R上的奇函数.当x>0时,f(x)=x2-4x,则不等式f(x)>x的解集用区间表示为________.
解析:由于f(x)为R上的奇函数,所以当x=0时,f(0)=0;
当x<0时,-x>0,所以f(-x)=x2+4x=-f(x),
即f(x)=-x2-4x,所以f(x)=
由f(x)>x,可得或
解得x>5或-5<x<0,
所以原不等式的解集为(-5,0)∪(5,+∞).
答案:(-5,0)∪(5,+∞)
3.(2018·全国卷Ⅱ改编)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)=________.
解析:法一:∵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.
法二:由题意可设f(x)=2sin,作出f(x)的部分图象如图所示.由图可知,f(x)的一个周期为4,∴f(1)+f(2)+f(3)+…+f(50)=12[f(1)+f(2)+f(3)+f(4)]+f(49)+f(50)=12×0+f(1)+f(2)=2.
答案:2
4.(2017·全国卷Ⅱ改编)函数f(x)=ln(x2-2x-8)的单调递增区间是________.
解析:由x2-2x-8>0,得x>4或x<-2.因此,函数f(x)=ln(x2-2x-8)的定义域是 (-∞,-2)∪(4,+∞).注意到函数y=x2-2x-8在(4,+∞)上单调递增,由复合函数的单调性知,f(x)=ln(x2-2x-8)的单调递增区间是(4,+∞).
答案:(4,+∞)
5.(2017·全国卷Ⅱ)已知函数f(x)是定义在R上的奇函数,当x∈(-∞,0)时,f(x)=2x3+x2,则f(2)=________.
解析:由已知得,f(-2)=2×(-2)3+(-2)2=-12,
又函数f(x)是奇函数,所以f(2)=-f(-2)=12.
答案:12
6.(2017·山东高考)已知f(x)是定义在R上的偶函数,且f(x+4)=f(x-2).若当x∈ [-3,0]时,f(x)=6-x,则f(919)=________.
解析:因为f(x+4)=f(x-2),所以f(x+6)=f(x),
所以f(x)的周期为6,
因为919=153×6+1,所以f(919)=f(1).
又f(x)为偶函数,所以f(919)=f(1)=f(-1)=6.
答案:6
命题点三 函数的图象
1.(2016·全国卷Ⅱ改编)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)=________.
解析: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.
答案:m
2.(2015·全国卷Ⅱ)已知函数f(x)=ax3-2x的图象过点(-1,4),则a=________.
解析:因为f(x)=ax3-2x的图象过点(-1,4),
所以4=a×(-1)3-2×(-1),
解得a=-2.
答案:-2
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