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【专项复习】高考数学 专题03 函数的概念与性质 (名校模拟汇编).zip
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2023真题展现
考向一 函数的奇偶性
考向二 函数单调性
考向三 指数函数与对数函数大小比较
真题考查解读
近年真题对比
考向一.函数的最值及其几何意义
考向二.函数奇偶性
考向三 抽象函数及其应用
考点四 指数函数与对数函数大小比较
命题规律解密
名校模拟探源
十三种题型60题
易错易混速记/二级结论速记
考向一 函数的奇偶性
1.(2023•新高考Ⅱ•第4题)若f(x)=(x+a)ln2x−12x+1为偶函数,则a=( )
A.﹣1B.0C.12D.1
【答案】B
解:由2x−12x+1>0,得x>12或x<−12,
由f(x)是偶函数,
∴f(﹣x)=f(x),
得(﹣x+a)ln−2x−1−2x+1=(x+a)ln2x−12x+1,
即(﹣x+a)ln2x+12x−1=(﹣x+a)ln(2x−12x+1)﹣1=(x﹣a)ln2x−12x+1=(x+a)ln2x−12x+1,
∴x﹣a=x+a,得﹣a=a,
得a=0.
考向二 函数单调性
2.(2023•新高考Ⅰ•第4题)设函数f(x)=2x(x﹣a)在区间(0,1)单调递减,则a的取值范围是( )
A.(﹣∞,﹣2]B.[﹣2,0)C.(0,2]D.[2,+∞)
【答案】D.
解:设t=x(x﹣a)=x2﹣ax,对称轴为x=,抛物线开口向上,
∵y=2t是t的增函数,
∴要使f(x)在区间(0,1)单调递减,
则t=x2﹣ax在区间(0,1)单调递减,
即≥1,即a≥2,
故实数a的取值范围是[2,+∞).
考向三 指数函数与对数函数大小比较
3.(2023•新高考Ⅰ•第10题)(多选)噪声污染问题越来越受到重视.用声压级来度量声音的强弱,定义声压级Lp=20×lgpp0,其中常数p0(p0>0)是听觉下限阈值,p是实际声压.下表为不同声源的声压级:
已知在距离燃油汽车、混合动力汽车、电动汽车10m处测得实际声压分别为p1,p2,p3,则( )
A.p1≥p2B.p2>10p3C.p3=100p0D.p1≤100p2
【答案】ACD
解:由题意得,60≤20lgp1p0≤90,1000p0≤p1≤1092p0,
50≤20lgp2p0≤60,1052p0≤p2≤1000p0,
20lgp3p0=40,p3=100p0,
可得p1≥p2,A正确;
p2≤10p3=1000p0,B错误;
p3=100p0,C正确;
p1≤1092p0=100×1052p0≤100p2,p1≤100p2,D正确.
【命题意图】
考查函数的性质:对称性、周期性、单调性,考查化归与转化思想,考查逻辑推导与计算素养.
【考查要点】
函数的图象与性质是高考常考查的热点之一.考查函数的定义域、值域、图象,函数的对称性、周期性、单调性.
【得分要点】
一.函数奇偶性的性质与判断
(1)如果函数f(x)的定义域关于原点对称,且定义域内任意一个x,都有f(﹣x)=﹣f(x),那么函数f(x)就叫做奇函数,其图象特点是关于(0,0)对称.
(2)如果函数f(x)的定义域关于原点对称,且定义域内任意一个x,都有f(﹣x)=f(x),那么函数f(x)就叫做偶函数,其图象特点是关于y轴对称.
二.函数的单调性
判断函数的单调性,有四种方法:定义法;导数法;函数图象法;基本函数的单调性的应用;复合函数遵循“同增异减”;证明方法有定义法;导数法.
单调区间只能用区间表示,不能用集合或不等式表示;如有多个单调区间应分别写,不能用符号“∪”联结,也不能用“或”联结,只能用“和”或“,”连结.
设任意x1,x2∈[a,b]且x1≠x2,那么
①⇔f(x)在[a,b]上是增函数;
⇔f(x)在[a,b]上是减函数.
②(x1﹣x2)[f(x1)﹣f(x2)]>0⇔f(x)在[a,b]上是增函数;
(x1﹣x2)[f(x1)﹣f(x2)]<0⇔f(x)在[a,b]上是减函数.
函数的单调区间,定义求解求解一般包括端点值,导数一般是开区间.
三、指对幂函数的大小比较
方法一:运用函数的单调性比较
1.对于抽象函数,可以借助中心对称、轴对称、周期等性质来“去除f()外衣”比较大小;
2.有解析式函数,可以通过函数性质或者求导等,寻找函数单调性对称性,以用于比较大小.
方法二:因为幂指对函数的特殊性,往往比较大小,可以借助于临界值0与1(或者-1)比较大小.
方法三:寻找中间变量是属于难点,可以适当的总结积累规律
1.估算要比较大小的两个值所在的大致区间
2.可以对区间使用二分法(或者利用指对转化)寻找合适的中间值
方法四:作差法、作商法
1. 一般情况下,作差或者做商,可处理底数不一样的的对数比大小
2. 作差或者做商的难点在于后续变形处理,注意此处的常见技巧和方法解
方法五:利用对数运算分离常数比大小
这是对数值所独有的技巧,类似于分式型的分离常数,借助此法可以把较复杂的数据,转化为某一单调区间,或者某种具有单调性的形式,以利于比较大小
方法六:构造函数
学习和积累“构造函数比大小”,要先从此处入手,通过这个函数,学习观察,归纳,总结“同构”规律,还要进一步总结“异构”规律,为后续积累更复杂的“构造函数”能力做训练.
构造函数,.观察总结“同构”规律,许多时候,三个数比较大小,可能某一个数会被刻意的隐藏了“同构”规律,所以可以优先从结构最接近的两个数规律.
方法七:放缩法
1、对数,利用单调性,放缩底数,或者放缩真数
2、指数和幂函数结合来放缩。
3、利用均值不等式等不等关系放缩
方法八:“数值逼近”是指一些无从下手的数据,如果分析会发现非常接近某些整数(主要是整数多一些),那么可以以该“整数”为变量,构造四舍五入函数关系,2021年全国卷乙卷第12题即是此思维.
考向一.函数的最值及其几何意义
1.(2021•新高考Ⅰ)函数f(x)=|2x﹣1|﹣2lnx的最小值为 .
【答案】1
【解答】解:法一、函数f(x)=|2x﹣1|﹣2lnx的定义域为(0,+∞).
当0<x时,f(x)=|2x﹣1|﹣2lnx=﹣2x+1﹣2lnx,
此时函数f(x)在(0,]上为减函数,
当x>时,f(x)=|2x﹣1|﹣2lnx=2x﹣1﹣2lnx,
则f′(x)==,
当x∈(,1)时,f′(x)<0,f(x)单调递减,
当x∈(1,+∞)时,f′(x)>0,f(x)单调递增,
∵f(x)在(0,+∞)上是连续函数,
∴当x∈(0,1)时,f(x)单调递减,当x∈(1,+∞)时,f(x)单调递增.
∴当x=1时f(x)取得最小值为f(1)=2×1﹣1﹣2ln1=1.
故答案为:1.
法二、令g(x)=|2x﹣1|,h(x)=2lnx,
分别作出两函数的图象如图:
由图可知,f(x)≥f(1)=1,
则数f(x)=|2x﹣1|﹣2lnx的最小值为1.
考向二.函数奇偶性
2.(2021•新高考Ⅱ)写出一个同时具有下列性质①②③的函数f(x): .
①f(x1x2)=f(x1)f(x2);②当x∈(0,+∞)时,f′(x)>0;③f′(x)是奇函数.
【答案】f(x)=x2..
解:f(x)=x2时,;当x∈(0,+∞)时,f′(x)=2x>0;f′(x)=2x是奇函数.
故答案为:
另解:幂函数f(x)=xa(a>0)即可满足条件①和②;偶函数即可满足条件③,
综上所述,取f(x)=x2即可.
3.(2021•新高考Ⅰ)已知函数f(x)=x3(a•2x﹣2﹣x)是偶函数,则a= .
【答案】1
解:函数f(x)=x3(a•2x﹣2﹣x)是偶函数,
y=x3为R上的奇函数,
故y=a•2x﹣2﹣x也为R上的奇函数,
所以y|x=0=a•20﹣20=a﹣1=0,
所以a=1.
法二:因为函数f(x)=x3(a•2x﹣2﹣x)是偶函数,
所以f(﹣x)=f(x),
即﹣x3(a•2﹣x﹣2x)=x3(a•2x﹣2﹣x),
即x3(a•2x﹣2﹣x)+x3(a•2﹣x﹣2x)=0,
即(a﹣1)(2x+2﹣x)x3=0,
所以a=1.
4.(2021•新高考Ⅱ)已知函数f(x)的定义域为R(f(x)不恒为0),f(x+2)为偶函数,f(2x+1)为奇函数,则( )
A.f(﹣)=0B.f(﹣1)=0C.f(2)=0D.f(4)=0
【答案】B
【解答】解:∵函数f(x+2)为偶函数,
∴f(2+x)=f(2﹣x),
∵f(2x+1)为奇函数,
∴f(1﹣2x)=﹣f(2x+1),
用x替换上式中2x+1,得f(2﹣x)=﹣f(x),
∴f(2+x)=﹣f(x),f(4+x)=﹣f(2+x)=f(x),即f(x)=f(x+4),
故函数f(x)是以4为周期的周期函数,
∵f(2x+1)为奇函数,
∴f(1﹣2x)=﹣f(2x+1),即f(2x+1)+f(﹣2x+1)=0,
用x替换上式中2x+1,可得,f(x)+f(2﹣x)=0,
∴f(x)关于(1,0)对称,
又∵f(1)=0,
∴f(﹣1)=﹣f(2+1)=﹣f(1)=0.
考向三 抽象函数及其应用
5.(2022•新高考Ⅱ)已知函数f(x)的定义域为R,且f(x+y)+f(x﹣y)=f(x)f(y),f(1)=1,则f(k)=( )
A.﹣3B.﹣2C.0D.1
【答案】A
解:令y=1,则f(x+1)+f(x﹣1)=f(x),即f(x+1)=f(x)﹣f(x﹣1),
∴f(x+2)=f(x+1)﹣f(x),f(x+3)=f(x+2)﹣f(x+1),
∴f(x+3)=﹣f(x),则f(x+6)=﹣f(x+3)=f(x),
∴f(x)的周期为6,
令x=1,y=0得f(1)+f(1)=f(1)×f(0),解得f(0)=2,
又f(x+1)=f(x)﹣f(x﹣1),
∴f(2)=f(1)﹣f(0)=﹣1,
f(3)=f(2)﹣f(1)=﹣2,
f(4)=f(3)﹣f(2)=﹣1,
f(5)=f(4)﹣f(3)=1,
f(6)=f(5)﹣f(4)=2,
∴,
∴=f(1)+f(2)+f(3)+f(4)=﹣3.
考向四 指数函数与对数函数大小比较
6.(2022•新高考Ⅰ)设a=0.1e0.1,b=,c=﹣ln0.9,则( )
A.a<b<cB.c<b<aC.c<a<bD.a<c<b
【答案】C
解:构造函数f(x)=lnx+,x>0,
则f'(x)=,x>0,
当f'(x)=0时,x=1,
0<x<1时,f′(x)<0,f(x)单调递减;
x>1时,f′(x)>0,f(x)单调递增,
∴f(x)在x=1处取最小值f(1)=1,
∴,(x>0且x≠1),
∴ln0.9>1﹣=﹣,∴﹣ln0.9<,∴c<b;
∵﹣ln0.9=ln>1﹣=,∴,
∴0.1e0.1<,∴a<b;
设g(x)=xex+ln(1﹣x)(0<x<1),
则=,
令h(x)=ex(x2﹣1)+1,h′(x)=ex(x2+2x﹣1),
当0时,h′(x)<0,函数h(x)单调递减,
当时,h′(x)>0,函数h(x)单调递增,
∵h(0)=0,∴当0<x<时,h(x)<0,
当0<x<﹣1时,g′(x)>0,g(x)=xex+ln(1﹣x)单调递增,
∴g(0.1)>g(0)=0,∴0.1e0.1>﹣ln0.9,∴a>c,
∴c<a<b.
7.(2021•新高考Ⅱ)已知a=lg52,b=lg83,c=,则下列判断正确的是( )
A.c<b<aB.b<a<cC.a<c<bD.a<b<c
【答案】C
【解答】解:∵,,
∴a<c<b.
从近三年的新高考试题来看,函数单调性的判断和应用以及函数的最值问题是高考的热点,题型既有选择题、填空题。主要考查函数的单调性、最值的灵活确定与简单应用,预测2024高考仍将以函数的单调性,奇偶性、幂指对函数比较大小为主要考点,重点考查转化与化归思想及逻辑推理能力.
一.函数的单调性及单调区间(共3小题)
1.(2023•海淀区校级三模)下列函数中,在区间(﹣∞,0)上是减函数的是( )
A.y=x3B.
C.D.y=x﹣1
【解答】解:根据题意,依次分析选项:
对于A,y=x3,是幂函数,在R上为增函数,不符合题意;
对于B,y=()﹣x=2x,是指数函数,在R上为增函数,不符合题意;
对于C,由复合函数单调性的判断方法,y=在区间(﹣∞,0)上是递增,不符合题意;
对于D,y=x﹣1=,是反比例函数,在区间(﹣∞,0)上是减函数,符合题意.
故选:D.
2.(2023•扬中市校级模拟)若幂函数f(x)的图象过点,则函数的递减区间为( )
A.(0,2)B.(﹣∞,0)和(2,+∞)
C.(﹣2,0)D.(﹣∞,0)∪(2,+∞)
【解答】解:设幂函数f(x)=xα,它的图象过点(,),
∴()α=,∴α=2;
∴f(x)=x2;
∴g(x)=,则g′(x)==,
令g′(x)<0,即x(2﹣x)<0,解得:x>2或x<0,
故g(x)在递减区间是(﹣∞,0)和(2,+∞),
故选:B.
3.(2023•浦东新区校级三模)定义在区间[1,+∞)上的函数f(x)的图像是一条连续不断的曲线,f(x)在区间[2k﹣1,2k]上严格增,在区间[2k,2k+1]上严格减,k为正整数.给出下列四个结论:
①若{f(2k)}为严格增数列,则f(x)存在最大值;
②若{f(2k+1)}为严格增数列,则f(x)存在最小值;
②若f(2k)f(2k+1)>0,且f(2k)+f(2k+1)存在最小值,则|f(x)|存在最小值;
若f(2k)f(2k+1)<0,且f(2k)﹣f(2k+1)存在最大值,则|f(x)|存在最大值.
其中所有错误结论的序号有 .
【解答】解:对于①,由条件知,函数f(x)在区间[2k﹣1,2k]上单调递增,
在区间[2k,2k+1上单调递减,k=1,2,…,那么在区间[2k﹣1,2k+1],函数的最大值是f(2k),
若数列 {f(2k)}为递增数列,则函数f(x)不存在最大值,所以①错误;
对于②,由条件知,函数f(x)在区间[2k﹣1,2k]上单调递增,在区间[2k,2k+1]上单调递减,
若{f(2k+D)}为递增数列,那么在区间[2k﹣1,2k+1]的最小值是f(2k﹣1),且f(2k+D)为递增数列,
所以函数f(x)在区间[1,+∞)的最小值是f(1),所以②正确;
对于③,若f(2k)f(2k+1)>0,取,k∈N*,
则f(2k)+f(2k+1)=2k,存在最小值,
但此时|f(x)|的最小值是|f(2k+1)|=的最小值,函数单调递减,无最小值,所以③错误;
对于④,若f(2k)f(2k+1)<0,取,则f(2k)﹣f(2k+1)=2恒成立,
则f(2k)﹣f(2k+1)有最大值,但|f(x)|的最大值是|f(2k)|=2﹣的最大值,
函数单调递增,无最大值,所以④错误.
故答案为:①③④.
二.函数单调性的性质与判断(共6小题)
4.(2023•西城区校级三模)在下列四个函数中,在定义域内单调递增的有( )
A.f(x)=tanxB.f(x)=|x|C.f(x)=2xD.f(x)=x2
【解答】解:A:根据正切函数的性质可知,y=tanx在定义域(﹣,)(k∈Z)上单调,不符合题意;
B:f(x)=|x|在定义域R上不单调,不符合题意;
C:根据指数函数的性质可知,f(x)=2x在R上单调递增,符合题意;
D:根据二次函数的性质;f(x)=x2在定义域R上不单调,不符合题意.
故选:C.
5.(2023•龙华区校级模拟)已知函数f(x)是(0,+∞)上的单调函数,且f(f(x)﹣x﹣lg2x)=5,则f(x)在[1,8]上的值域为( )
A.[2,10]B.[3,10]C.[2,13]D.[3,13]
【解答】解:由题意设f(x)﹣x﹣lg2x=m,则f(x)=x+lg2x+m,且f(m)=5,
所以m+lg2m+m=5,即lg2m=5﹣2m,解得m=2,
所以f(x)=x+lg2x+2,x∈[1,8],
因为函数y=x,y=lg2x都为单调递增函数,所以函数f(x)在[1,8]上单调递增,
则当x=1时,f(x)min=1+0+2=3,当x=8时,f(x)max=8+3+2=13,
所以函数f(x)的值域为[3,13],
故选:D.
6.(2023•西宁模拟)已知函数,对任意x1≠x2,都有成立,则a的取值范围是( )
A.(0,1)B.(1,2]C.(0,1]D.(1,2)
【解答】解:因为对任意x1≠x2,都有成立,
所以函数f(x)在定义域内单调递增,
因为,所以,
解得1<a≤2,故A,C,D错误.
故选:B.
7.(2023•景德镇模拟)已知定义域为R的函数f(x)的图象是连续不断的曲线,对任意实数m,n均满足enf(m)+e2mf(n﹣m)=emf(n),且当x>0时,f(x)>0.若g(x)=,则下列判断正确的是( )
A.g(1)>g(0)B.g(3)<g(﹣1)C.g(2)<g(﹣1)D.g(3)>g(﹣2)
【解答】解:已知对任意实数m,n均满足enf(m)+e2mf(n﹣m)=emf(n),
可得+=,
不妨设,
因为当x>0时,f(x)>0,
所以h(x)>0,
满足h(m)+h(n﹣m)=h(n),
当n>m时,h(n﹣m)>0;
所以h(m)<h(n),
即h(x)在R上单调递增,
又g(x)=,
即g(x)=,
所以函数g(x)的图象关于x=1对称,且g(x)在 (1,+∞)上递增,
则g(1)<g(0),故选项A错误;g(3)=g(﹣1),故选项B错误;
g(2)<g(﹣1),故选项C正确;g(3)<g(﹣2),故选项D错误.
故选:C.
8.(2023•驻马店二模)已知f(x)是定义域为R的单调递增的函数,∀n∈N,f(n)∈N,且f(f(n))=3n,则f(28)= .
【解答】解:因为∀n∈N,f(n)∈N,且f(f(n))=3n,所以,f(f(0))=0,
因为f(0)∈N,若f(0)=0,则f(f(0))=f(0)=0,合乎题意,
若f(0)≥1,则f(f(0))≥f(1)>f(0)≥1,这与f(f(0))=0矛盾,故f(0)=0,
所以,f(1)>f(0)=0,因为f(1)∈N,则f(1)≥1,
因为f(f(1))=3,若f(1)=1,则f(f(1))=f(1)=1,这与f(f(1))=3矛盾,
若f(1)=2,则f(f(1))=f(2)=3>f(1),合乎题意,
若f(1)≥3,则f(f(1))≥f(3)>f(1)≥3,即f(f(1))>3,矛盾,故f(1)=2.
因为f(f(2))=f(3)=6,所以f(f(3))=f(6)=9,
所以,6=f(3)<f(4)<f(5)<f(6)=9,于是f(4)=7,f(5)=8.
因为f(f(4))=f(7)=12,所以f(f(7))=f(12)=21,
因为f(f(6))=f(9)=18,18=f(9)<f(10)<f(11)<f(12)=21,
所以f(10)=19,f(11)=20.
因为f(f(9))=f(18)=27,f(f(10))=f(19)=30,
所以f(f(18))=f(27)=54,f(f(19))=f(30)=57,
所以,54=f(27)<f(28)<f(29)<f(30)=57,所以f(28)=55,f(29)=56.
故答案为:55.
9.(2023•杨浦区校级三模)已知函数,设xi(i=1、2、3)为实数,且x1+x2+x3=0,给出下列结论:①若x1•x2•x3>0,则;②若x1•x2•x3<0,则.则( )
A.①正确,②错误B.①错误,②正确
C.①②都正确D.①②都错误
【解答】解:令函数,
可得函数g(x)为单调递增函数,
又由 ,即g(﹣x)=﹣g(x),
所以函数g(x)为奇函数,图象关于点(0,0)对称,如图(1)所示,
①中,因为 x1+x2+x3=0,且 x1⋅x2⋅x3>0,则 x3=﹣(x1+x2),不妨设 x1<0,x2<0,x3>0,
则点A(x1+x2,f(x1+x2)),此时直线OA的方程为 ,
可得,则 ,
可得g(x1)+g(x2)﹣g(x1+x2)<0,又由 g(x3)=g[﹣(x1+x2)]=﹣g(x1+x2),
所以g(x1)+g(x2)+g(x3)<0,即,
即,所以①正确;
②中,若 x1⋅x2⋅x3<0,不妨设 x1⋅x2⋅x3>0,则x1=﹣(x2+x3),不妨设 x1<0,x2>0,x3>0,
则点B(x2+x3,f(x2+x3)),此时直线OB的方程为,
可得 ,
则,
可得g(x2)+g(x3)﹣g(x2+x3)>0,
又由g(x1)=g[﹣(x2+x3)]=﹣g(x2+x3),
所以g(x1)+g(x2)+g(x3)>0,
即,
即 ,所以②正确.
故选:C.
三.复合函数的单调性(共4小题)
10.(2023•绍兴二模)下列函数在区间(0,2)上单调递增的是( )
A.y=(x﹣2)2B.C.y=sin(x﹣2)D.y=cs(x﹣2)
【解答】解:根据题意,依次分析选项:
对于A,y=(x﹣2)2,是开口向上的二次函数,其对称轴为x=2,在区间(0,2)上单调递减,不符合题意;
对于B,y=,在区间(0,2)上为减函数,不符合题意;
对于C,设t=x﹣2,则y=sint,由于0<x<2,则﹣2<t<0,y=cst在区间(﹣2,0)先减后增,则y=sin(x﹣2)在区间(0,2)不是增函数,不符合题意;
对于D,设t=x﹣2,则y=cst,由于0<x<2,则﹣2<t<0,y=cst在区间(﹣2,0)上为增函数,则y=cs(x﹣2)在区间(0,2)上单调递增,符合题意.
故选:D.
(多选)11.(2023•渝中区校级模拟)若,其中e为自然对数的底数,则下列命题正确的是( )
A.f(x)在(0,+∞)上单调递增
B.f(x)在(0,+∞)上单调递减
C.f(x)的图象关于直线x=0对称
D.f(x)的图象关于点(0,0)中心对称
【解答】解:f(﹣x)=f(x),则f(x)是偶函数,图象关于y轴即x=0对称,C项正确,D项错误;
设u=1﹣x2,其在(0,+∞)上单调减,y=eu在u∈R上单调增,
则函数,在(0,+∞)上单调减,B项正确,A错误.
故选:BC.
12.(2023•济宁一模)若函数f(x)=lga(ax﹣x3)(a>0且a≠1)在区间(0,1)内单调递增,则a的取值范围是( )
A.[3,+∞)B.(1,3]C.D.
【解答】解:令μ=g(x)=ax﹣x3,则g'(x)=a﹣3x2,
当或时,g'(x)<0,当时,g'(x)>0,
所以g(x)在和上递减,在上递增,
当a>1时,y=lgaμ为增函数,且函数f(x)在区间(0,1)内单调递增,
所以,解得a≥3,
此时g(x)在(0,1)上递增,则g(x)>g(0)=0恒成立,
当0<a<1时,y=lgaμ为减函数,且函数f(x)在区间(0,1)内单调递增,
所以,无解,
综上所述,a的取值范围是[3,+∞).
故选:A.
13.(2023•安康一模)已知函数.
(1)若f(1)=3,求函数f(x)的单调区间;
(2)是否存在实数a,使函数f(x)的最小值为0?若存在,求出a的值;若不存在,请说明理由.
【解答】解:(1)∵f(1)=3,∴a+9=23,即a=﹣1,,
由﹣x2+4x+5>0,x2﹣4x﹣5=(x﹣5)(x+1)<0,
解得﹣1<x<5,∴函数f(x)的定义域为(﹣1,5),
∵函数t=﹣x2+4x+5在(﹣1,2)上单调递增,在(2,5)上单调递减,
又∵y=lg2t在(0,+∞)上为增函数,
∴函数f(x)的单调递增区间为(﹣1,2),单调递减区间为(2,5).
(2)设存在实数a,使函数f(x)的最小值为0,h(x)=ax2+4x+5,
∵函数f(x)的最小值为0,∴函数h(x)的最小值为1,所以a>0①,且②,
联立①②解得:a=1,
∴存在实数a=1,使函数f(x)的最小值为0.
四.函数的最值及其几何意义(共9小题)
14.(2023•兴庆区校级模拟)已知实数x,y满足2x2﹣5lnx﹣y=0,m∈R,则的最小值为( )
A.B.C.D.
【解答】解:∵=,表示动点P(x,y)到定点(m,﹣m)的距离,
又因为(m,﹣m)在直线x+y=0上,
求y=2x2﹣5lnx(x>0)与直线x+y=0平行的切线,该切线与直线x+y=0间的距离即为的最小值.
由y=2x2﹣5lnx求导得,y′=4x﹣,
令y′=﹣1,即4x﹣=﹣1,即4x2+x﹣5=0,
解得x=1(负值舍去),
所以切点(1,2),
又切点(1,2)到直线x+y=0的距离d==,
所以动点P(x,y)到定点(m,﹣m)的最小距离为,
所以的最小值为,
故选:B.
15.(2023•郑州模拟)已知函数f(x)=a(3﹣x)+的图象过点(0,1)与,则函数f(x)在区间[1,4]上的最大值为( )
A.B.C.D.
【解答】解:由题意可得,解得.
∴f(x)==1﹣,
f′(x)====,
当x∈[1,2)时,f′(x)>0,当x∈(2,4]时,f′(x)<0,
∴f(x)在[1,2)上单调递增,在(2,4]上单调递减,
∴=.
故选:B.
16.(2023•芦溪县校级一模)关于“函数f(x)=的最大、最小值与数列an=的最大、最小项”,下列说法正确的是( )
A.函数f(x)无最大、最小值,数列{an}有最大、最小项
B.函数f(x)无最大、最小值,数列{an}无最大、最小项
C.函数f(x)有最大、最小值,数列{an}有最大、最小项
D.函数f(x)有最大、最小值,数列{an}无最大、最小项
【解答】解:函数f(x)==•=•=(1+),
令g(x)=1+,
由2x﹣≠0,解得x≠lg2,所以函数的定义域为{x|x≠lg2},
因为2x﹣>﹣且2x﹣≠0,所以∈(﹣∞,﹣)∪(0,+∞),
则∈(﹣∞,﹣)∪(0,+∞),
则g(x)∈(﹣∞,)∪(1,+∞),所以函数f(x)无最大、最小值;
又y=在(﹣∞,0),(0,+∞)上单调递减,y=2x﹣在定义域上单调递增,
所以f(x)在(﹣∞,lg2),(lg2,+∞)上单调递减,
且当x>lg2时,f(x)>0,
因为2<lg2<lg28=3,
对于数列an=,
则a1=0>a2=﹣,a3=6>a4>a5>…>0,且n≥3时an>0,
所以数列{an}有最小项a2=﹣,有最大项a3=6.
故选:A.
17.(2023•浦东新区二模)函数在区间上的最小值为 .
【解答】解:y==1+lg2x+﹣1=lg2(2x)+﹣1=+﹣1=2lg4(2x)+﹣1,
∵x∈(,+∞),∴2x∈(1,+∞),∴lg4(2x)>0,
∴y=2lg4(2x)+﹣1﹣1=2﹣1,当且仅当2lg4(2x)=,即lg4(2x)=时,等号成立,
即函数在区间上的最小值为2﹣1.
故答案为:2﹣1.
18.(2023•南关区校级模拟)已知函数,存在实数x1,x2,…,xn使得f(x1)+f(x2)+…+f(xn﹣1)=f(xn)成立,若正整数n的最大值为6,则a的取值范围为( )
A.B.
C.D.
【解答】解:设,
由于单调递减,则g(x)单调递增,
因为e2x+1>1,
所以﹣1<g(x)<1,则﹣1﹣a<g(x)﹣a<1﹣a,
当0≤a≤1时,﹣1﹣a<﹣1,0<1﹣a<1,
则0≤f(x)<a+1,
显然存在任意正整数n,使得f(x1)+f(x2)+…+f(xn﹣1)=f(xn)成立;
当a>1时,﹣1﹣a<1﹣a<0,a﹣1<f(x)<a+1,
要使正整数n的最大值为6,则,解得;
当﹣1≤a<0时,﹣1<﹣1﹣a<0,1﹣a>1,0≤f(x)<1﹣a,
显然存在任意正整数n,使得f(x1)+f(x2)+…+f(xn﹣1)=f(xn)成立;
当a<﹣1时,0<﹣1﹣a<1﹣a,﹣a﹣1<f(x)<﹣1﹣a,
要使正整数n的最大值为6,则,解得.
综上,实数a的取值范围为.
故选:C.
19.(2023•烟台模拟)已知实数a,b满足a2+b2﹣4a+3=0,则a2+(b+2)2的最大值为 .
【解答】解:方程a2+b2﹣4a+3=0整理得(a﹣2)2+b2=1,
设点A(a,b),即点A是圆C:(x﹣2)2+y2=1上一点
又点B(0,﹣2)在圆C:(x﹣2)2+y2=1外,所以,
则,
所以a2+(b+2)2的最大值为.
故答案为:.
20.(2023•香坊区校级模拟)已知实数x1,x2,y1,y2满足+=4,+=9,x1x2+y1y2=0则|x1+y1﹣9|+|x2+y2﹣9|的最小值是 .
【解答】解:由可知,
点A(x1,y1),B(x2,y2)分别在圆x2+y2=4和圆x2+y2=9上,
由x1x2+y1y2=0得OA⊥OB,
如图,作直线l:y=﹣x,过B作BD⊥l于D,过A作AE⊥l于E,
设,因为OA⊥OB,所以,
从而,
故,
其中,
故当时,|BD|+|AE|取最大值,
而,
其中表示A到直线x+y﹣9=0的距离d1,
表示B到直线x+y﹣9=0的距离d2,
因为y=﹣x与x+y﹣9=0平行,且y=﹣x与x+y﹣9=0的距离为,
所以,
从而|x1+y1﹣9|+|x2+y2﹣9|=(d1+d2)≤(|AE|+|BD|+)=.
故答案为:+18.
21.(2023•鲤城区校级模拟)设a,b∈R,c>0,求的最小值 .
【解答】解:由两点距离公式的几何意义可知的几何意义为点(a,ea)到(b,b)的距离,
的几何意义表示为点(c,lnc)到(b,b)的距离,
而(a,ea)是y=ex(x>0)上的点,(c,lnc)是y=lnx上的点,(b,b)是y=x上的点,
且y=ex与y=lnx关于直线y=x对称,
∴+的最小值,转化为y=ex图像上的动点与y=lnx图像上的动点间的最小距离,
显然,y=ex与平行y=x的切线l1的切点M,和y=lnx与平行y=x的切线12的切点N,
它们之间的距离MN就是所求最小距离.
对于y=ex,设切点为(x1,y1),有y′=ex,则=1,故x1=0,则y1=e0=1,故M(0,1).
对于y=lnx,设切点为(x2,y2),有y′=,则=1,故x2=1,则y2=ln1=0,故N(1,0),
则|MN|==,
则+的最小值为.
故答案为:.
22.(2023•武功县校级模拟)已知函数f(x)=2|x﹣1|+|2x+1|.
(1)解不等式f(x)<4;
(2)已知f(x)的最小值为m,正实数a,b满足mab=a+b,求a+3b的最小值.
【解答】解:(1)当x≥1时,f(x)=2x﹣2+2x+1=4x﹣1,由f(x)<4得4x﹣1<4得x<,此时1≤x<.
当﹣<x<1时,f(x)=﹣2x+2+2x+1=3,此时f(x)<4恒成立,此时﹣<x<1.
当x≤﹣时,f(x)=﹣2x+2﹣2x﹣1=﹣4x+1,由f(x)<4得﹣4x+1<4得x>﹣,此时﹣<x≤﹣.
综上﹣<x<.
即不等式的解集为(﹣,).
(2)由f(x)的图象知f(x)的最小值为3,即m=3,
则mab=a+b等价3ab=a+b,即1==+,
则a+3b=(a+3b)(+)=+1++≥+2=+,
当且仅当=,即a=b时取等号,
即a+3b的最小值是+.
五.奇函数、偶函数(共3小题)
23.(2023•昌江县二模)已知f(x)是R上的奇函数,且f(x+2)=﹣f(x),当x∈(0,2)时,f(x)=x2+2x,则f(15)=( )
A.3B.﹣3C.255D.﹣255
【解答】解:因为f(x)是R上的奇函数,且f(x+2)=﹣f(x),
所以f(x+4)=f(x),
当x∈(0,2)时,f(x)=x2+2x,
则f(15)=f(3)=﹣f(1)=﹣3.
故选:B.
24.(2023•茂南区校级三模)已知函数是偶函数,则a= .
【解答】解:因为是偶函数,
所以f(﹣x)=f(x)恒成立,
所以(e﹣x﹣aex)cs3x=()cs3x,
整理得(a+1)()=0恒成立,
所以a=﹣1.
故答案为:﹣1.
25.(2023•肥西县模拟)若函数f(x)(x∈R)是周期为4的奇函数,且在[0,2]上的解析式为,则= .
【解答】解:根据题意,函数f(x)(x∈R)是周期为4的奇函数,
则f(5)=f(1),f()=f(﹣+8)=f(﹣)=﹣f(),
又由函数f(x)在[0,2]上的解析式为,
则f(5)=f(1)=0,f()=﹣f()=﹣sinπ=,
则f(5)+f()=0+=,
故答案为:.
六.函数奇偶性的性质与判断(共4小题)
26.(2023•郑州三模)已知函数是偶函数,则实数a= .
【解答】解:函数f(x)的定义域为(﹣∞,0)∪(0,+∞),
又f(x)为偶函数,
则,
解得a=2,
经检验,a=2符合题意.
故答案为:2.
27.(2023•张家口一模)已知是奇函数,则实数a= .
【解答】解:由题意得f(x)=﹣f(﹣x),所以,
解得a=2.
故答案为:2.
28.(2023•红山区模拟)已知函数f(x)的定义域为R,f(2x+2)为偶函数,f(x+1)为奇函数,且当x∈[0,1]时,f(x)=ax+b.若f(4)=1,则=( )
A.B.0C.D.﹣1
【解答】解:因为f(2x+2)为偶函数,所以f(﹣2x+2)=f(2x+2),
用代替x得:f(﹣x+1)=f(x+3),
因为f(x+1)为奇函数,所以f(﹣x+1)=﹣f(x+1),
故f(x+3)=﹣f(x+1)①,
用x+2代替x得:f(x+5)=﹣f(x+3)②,
由①②得:f(x+5)=f(x+1),
所以函数f(x)的周期T=4,
所以f(4)=f(0)=1,即b=1,
因为f(﹣x+1)=﹣f(x+1),令x=0得:f(1)=﹣f(1),故f(1)=0,f(1)=a+b=0,解得:a=﹣1,
所以x∈[0,1]时,f(x)=﹣x+1,
因为f(﹣x+1)=﹣f(x+1),
令,得,
其中,所以,
因为f(﹣2x+2)=f(2x+2),
令得:,即,
因为T=4,所以,
因为f(﹣x+1)=﹣f(x+1),
令得:,
故,.
故选:C.
29.(2023•南充模拟)设定义在R上的函数f(x)与g(x)的导函数分别为f'(x)和g'(x).若f(x)﹣g(4﹣x)=2,g'(x)=f'(x﹣2),且f(x+2)为奇函数,则下列说法中一定正确的是( )
A.B.
C.∀x∈R,f(2+x)+f(﹣x)=0D.g(3)+g(5)=4
【解答】解:对C,∵g'(x)=f'(x﹣2),则g(x)=f(x﹣2)+a,则g(4﹣x)=f(2﹣x)+a,
又f(x)﹣g(4﹣x)=2,所以f(x)=f(2﹣x)+a+2,令x=1,可得a+2=0,即a=﹣2.
所以f(x)=f(2﹣x),所以函数f(x)的图象关于x=1对称,
而f(2+x)+f(﹣x)=0,可得f(x)关于(1,0)对称,C错;
对A:∵f(x+2)为奇函数,则y=f(x)图像关于(2,0)对称,且f(2+x)+f(2﹣x)=0,
∴f(0)=0,f(2)=0,f(1)+f(3)=0,f(4)+f(0)=0,∴f(4)=0.
又f(x+2)=﹣f(﹣x+2)=﹣f(x),∴f(x)=﹣f(x+2)=f(x+4),∴y=f(x)的周期T=4,
∴f(k)=505[f(1)+f(2)+f(3)+f(4)]+f(1)+f(2)+f(3)=0,A对;
对D,g(x)=f(x﹣2)﹣2,则g(x)是周期T=4的函数,
g(3)+g(5)=f(1)﹣2+f(3)﹣2=﹣4,D错误;
对B,g(k)=f(﹣1)﹣2+f(0)﹣2+f(1)﹣2+…+f(2021)﹣2=f(k)﹣2×2023=﹣4046,B错误.
故选:A.
七.奇偶函数图象的对称性(共4小题)
30.(2023•晋中模拟)已知函数,则f(x)的图象( )
A.关于直线x=2对称B.关于点(2,0)对称
C.关于直线x=0对称D.关于原点对称
【解答】解:f(x)=2x﹣24﹣x,
则f(4﹣x)=24﹣x﹣24﹣(4﹣x)=24﹣x﹣2x,
所以f(x)+f(4﹣x)=0,
则函数f(x)的图象关于点(2,0)对称,
故选:B.
31.(2023•濠江区校级三模)写出一个满足“图象既关于直线x=1对称又关于原点中心对称”的函数f(x)= .
【解答】解:依题意,函数f(x)的周期为4,则根据正弦函数的性质可取,
故答案为:(答案不唯一).
32.(2023•安阳三模)已知函数的图象关于坐标原点对称,则a+b= .
【解答】解:依题意函数f(x)是一个奇函数,
又2x﹣a≠0,所以x≠lg2a,
所以f(x)定义域为{x|x≠lg2a},
因为f(x)的图象关于坐标原点对称,所以lg2a=0,
解得a=1,
又f(﹣x)=﹣f(x),所以,
所以,即,
所以,所以.
故答案为:.
(多选)33.(2023•海阳市校级模拟)函数y=f(x)在区间(﹣∞,+∞)上的图象是一条连续不断的曲线,且满足f(3+x)﹣f(3﹣x)+6x=0,函数f(1﹣2x)的图象关于点(0,1)对称,则( )
A.f(x)的图象关于点(1,1)对称
B.8是f(x)的一个周期
C.f(x)一定存在零点
D.f(101)=﹣299
【解答】解:对于A,由于f(1﹣2x)的图象关于点(0,1)对称,
所以f(1﹣2x)+f(1+2x)=2,故f(1﹣x)+f(1+x)=2,
所以f(x)的图象关于点(1,1)对称,故A正确,
由f(3+x)﹣f(3﹣x)+6x=0得f(3+x)+3x=f(3﹣x)﹣3x,令g(x)=f(3+x)+3x,
∴g(﹣x)=f(3﹣x)+3x,
所以g(x)=g(﹣x),故g(x)为偶函数,又f(x)的图象关于点(1,1)对称,
所以f(x)+f(﹣x+2)=2,又f(x)=g(x﹣3)﹣3(x﹣3),
从而g(x﹣3)﹣3(x﹣3)+g(﹣x+2﹣3)﹣3(﹣x+2﹣3)=2⇒g(x﹣3)+g(﹣x﹣1)=﹣10,
所以g(x)的图象关于(﹣2,﹣5)对称,
对于C,在f(1﹣x)+f(1+x)=2中,令x=0,f(1)=1>0,
所以g(﹣2)=f(1)﹣6=﹣5,
∴g(2)=﹣5=f(5)+6⇒f(5)=﹣11<0,
由于y=f(x)在区间(﹣∞,+∞)上的图象是一条连续不断的曲线,由零点存在性定理可得f(x)在(1,5)有零点,故C正确
对于D,由于g(x)的图象关于(﹣2,﹣5)对称以及g(x)=g(﹣x)得g(x)+g(﹣x﹣4)=﹣10⇒g(x)+g(x+4)=﹣10,
又g(x+8)+g(x+4)=﹣10,
所以g(x)=g(x+8),
所以g(x)是周期为8的周期函数,f(101)=g(98)﹣3×98=g(2)﹣294=﹣5﹣294=﹣299,故D正确,
对于B,f(1)=1,f(9)=g(6)﹣18=g(﹣2)﹣18=g(2)﹣18=﹣5﹣18=﹣23≠f(1),
所以8不是f(x)的周期,
故选:ACD.
八.奇偶性与单调性的综合(共3小题)
34.(2023•禅城区模拟)已知f(x)是定义在R上的偶函数且f(1)=2,若f'(x)<f(x)ln2,则f(x)﹣2x+2>0的解集为 .
【解答】解:令,则 ,
由于f'(x)<f(x)ln2,所以g′(x)=<0,故g(x)在R上单调递减,
又f(x)是定义在R上的偶函数且f(1)=2,故f(﹣1)=2,
所以g(﹣1)==4,f(x)﹣2x+2>0 等价于,
因此x<﹣1,故f(x)﹣2x+2>0 的解集为(﹣∞,﹣1).
故答案为:(﹣∞,﹣1).
35.(2023•石嘴山校级三模)已知函数f(x)是定义域为R的函数,f(2+x)+f(﹣x)=0,对任意x1,x2∈[1,+∞)(x1<x2),均有f(x2)﹣f(x1)>0,已知a,b(a≠b)为关于x的方程x2﹣2x+t2﹣3=0的两个解,则关于t的不等式f(a)+f(b)+f(t)>0的解集为( )
A.(﹣2,2)B.(﹣2,0)C.(0,1)D.(1,2)
【解答】解:由f(2+x)+f(﹣x)=0,得f(1)=0且函数f(x)关于点(1,0)对称,
由对任意x1,x2∈[1,+∞)(x1<x2),均有f(x2)﹣f(x1)>0,
可知函数f(x)在[1,+∞)上单调递增,
又因为函数f(x)的定义域为R,
所以函数f(x)在R上单调递增,
因为a,b(a≠b)为关于x的方程x2﹣2x+t2﹣3=0的两个解,
所以Δ=4﹣4(t2﹣3)>0,解得﹣2<t<2,
且a+b=2,即b=2﹣a,
又f(2+x)+f(﹣x)=0,
令x=﹣a,则f(a)+f(b)=0,
则由f(a)+f(b)+f(t)>0,得f(t)>0=f(1),
所以t>1,
综上,t的取值范围是(1,2).
故选:D.
36.(2023•金东区校级三模)已知函数,g(x)=sinx,a>b≥1,c>d>0,若f(a)﹣f(b)=π,,则( )
A.B.
C.D.
【解答】解:设,则在[1,+∞)上单调递减,
因为a>b≥1,故F(a)<F(b),即a﹣f(a)<b﹣f(b),
∴a﹣b<f(a)﹣f(b)=π,
设G(x)=x﹣g(x)=x﹣sinx,(x>0),则g′(x)=1﹣csx>0,
故G(x)=x﹣g(x)在(0,+∞)上单调递增,
因为c>d>0,故G(c)>G(d),
即c﹣g(c)>d﹣g(d),
∴,
由于a﹣b<π,,故,
则,即,所以A错误,B正确;
由a﹣b<π,,无法确定还是,C,D错误,
故选:B.
九.抽象函数及其应用(共6小题)
(多选)37.(2023•杭州二模)已知函数f(x)(x∈R)是奇函数,f(x+2)=f(﹣x)且f(1)=2,f'(x)是f(x)的导函数,则( )
A.f(2023)=2B.f'(x)的周期是4
C.f'(x)是偶函数D.f'(1)=1
【解答】解:根据题意,函数满足f(x+2)=f(﹣x),则f(x+4)=f(﹣x﹣2)=f(x),即函数f(x)是周期为4的周期函数,B正确;
而函数f(x)(x∈R)是奇函数,则f(2023)=f(﹣1+2024)=f(﹣1)=﹣f(1)=﹣2,A错误;
f(x)为奇函数,则f(﹣x)=﹣f(x),等式两边同时求导,可得﹣f′(﹣x)=﹣f′(x),即f′(﹣x)=f′(x),f'(x)是偶函数,C正确;
f(x+2)=f(﹣x),则有f(x+2)=﹣f(x),等式两边同时求导,可得f′(x+2)=﹣f′(x),令x=﹣1可得,f′(1)=﹣f′(﹣1),
又由f′(x)为偶函数,则f′(1)=f′(﹣1),综合可得f′(1)=0,D错误;
故选:BC.
(多选)38.(2023•鼓楼区校级模拟)定义在R上的函数f(x),g(x)的导函数为f′(x),g′(x),y=f(x+1)是偶函数.已知2f(x﹣1)﹣g(x)=8,f′(x)﹣g′(1﹣x)=0,则( )
A.y=f′(x)是奇函数
B.y=g(x)图象的对称轴是直线x=2
C.f′(3)=0
D.
【解答】解:∵2f(x﹣1)﹣g(x)=8,∴2f′(x﹣1)﹣g′(x)=0,
∴2f′(x)﹣g′(x+1)=0,又f′(x)﹣g′(1﹣x)=0,
∴f′(x)=g′(x+1)﹣g′(1﹣x),
∴f′(﹣x)=g′(﹣x+1)﹣g′(1+x)=﹣f′(x),
∴f′(x)为奇函数,故A正确;
∵y=f(x+1)是偶函数,∴f(1+x)=f(1﹣x),
则f(x)=f(2﹣x),
又2f(x﹣1)﹣g(x)=8,则,
所以,则,
则,
∴g(x+1)=g(3﹣x),g(x)=g(4﹣x),
故y=g(x)的图象关于x=2对称,故B正确;
因为f′(x)﹣g′(1﹣x)=0,所以f′(x)=g′(1﹣x),
令x=3得,f′(3)=g′(﹣2),
又∵2f′(x﹣1)﹣g′(x)=0,令x=﹣2,
得2f′(﹣3)=g′(﹣2)=f′(3),∴f′(3)=0,故C正确;
∵2f(x﹣1)﹣g(x)=8,∴2f'(x﹣1)﹣g'(x)=0,g'(x)=2f'(x﹣1),
又f′(x)﹣g′(1﹣x)=0,y=f′(x)是奇函数,
∴f′(x﹣1)=g′(2﹣x),y=g′(1﹣x)是奇函数,
则g′(x)=2g′(2﹣x),g′(1﹣x)=﹣g′(1+x)⇒g′(x)=﹣g′(2﹣x),
则2g′(2﹣x)=﹣g′(2﹣x),g′(2﹣x)=0⇒g′(x)=0,
故,D错误.
故选:ABC.
39.(2023•商洛三模)定义在R上的奇函数f(x)满足∀x∈R,f(x)+f(4﹣x)=0,且当0<x<2时,f(x)=x2﹣2x,则= .
【解答】解:根据题意,f(x)为定义域为R的奇函数,则f(x)=﹣f(﹣x),
又由∀x∈R,f(x)+f(4﹣x)=0,即f(x)=﹣f(4﹣x),
则有f(4﹣x)=f(x),变形可得f(x+4)=f(x),即f(x)是周期为4的周期函数,
当0<x<2时,f(x)=x2﹣2x,有f(1)=﹣1,
又由∀x∈R,f(x)+f(4﹣x)=0,令x=1可得:f(1)+f(3)=0,则f(3)=1,
f(x)为定义域为R的奇函数,则f(0)=0,
在f(x)+f(4﹣x)=0中,令x=0可得:f(0)+f(4)=0,即f(4)=0,
令x=2可得:f(2)+f(2)=0,则有f(2)=0,
故|f(1)|+|f(2)|+|f(3)|+|f(4)|=2,
故=505×(|f(1)|+|f(2)|+|f(3)|+|f(4)|)+|f(1)|+|f(2)|+|f(3)|=1012.
故答案为:1012.
40.(2023•德州三模)已知函数f(x)及其导函数f′(x)的定义域均为R,且f(x﹣1)为奇函数,f′(2﹣x)+f′(x)=2,f′(﹣1)=2,则=( )
A.2025B.2024C.1013D.1012
【解答】解:由f′(2﹣x)+f′(x)=2,令x=1,得2f′(1)=2,所以f′(1)=1.
由f(x﹣1)为奇函数,得f(x﹣1)=﹣f(﹣x﹣1),
所以f′(x﹣1)=f′(﹣x﹣1),故f′(x)=f′(﹣x﹣2)①,
又f′(2﹣x)+f′(x)=2②,由①和②得f′(2﹣x)+f′(﹣x﹣2)=2,
即f′(4﹣x﹣2)+f′(﹣x﹣2)=2,所以f′(x)+f′(x+4)=2③,
令x=﹣1,得f′(﹣1)+f′(3)=2,得f′(3)=0;
令x=1,得f′(1)+f′(5)=2,得f′(5)=1.又f′(x+4)+f′(x+8)=2④,
由③﹣④得f′(x)﹣f′(x+8)=0,即f′(x)=f′(x+8),
所以函数f′(x)是以8为周期的周期函数,故f′(7)=f′(﹣1)=2,
所以f′(1)+f′(3)+f′(5)+f′(7)=1+0+1+2=4,
所以
=506[f′(1)+f′(3)+f′(5)+f′(7)]=506×4=2024.
故选:B.
(多选)41.(2023•睢宁县校级模拟)函数f(x)满足∀x,y∈R,都有2f(x+y)=f(x)f(y),且f(1)=1,则( )
A.
B.数列{f(n)}单调递减
C.
D.
【解答】解:对于A,∀x,y∈R,都有2f(x+y)=f(x)f(y),
令,则有,即,
∴f(x)>0,
∴,
∵f(1)=1,
∴,故A错误;
对于B,∀x,y∈R,都有2f(x+y)=f(x)f(y),f(1)=1,
所以,当n∈N*时,2f(n+1)=f(n)f(1)=f(n),
∴数列{f(n)}是以f(1)=1为首项,为等比的等比数列,
∴,显然数列{f(n)}单调递减,故B正确;
对于C,∵,
∴,
当且仅当f(x1)=f(x2)时,等号成立,故C正确;
对于D,不妨令Sn=,
则,①,
,②,
①﹣②得,=2﹣(n+2),
整理得到,
∴=,故D正确.
故选:BCD.
42.(2023•宣威市校级模拟)设f(x)是定义在实数集R上的函数,且对任意实数x,y满足f(x﹣y)=f(x)+f(y)+xy﹣1恒成立.
(1)求f(0),f(1);
(2)求函数f(x)的解析式;
(3)若方程f[(f(2x)]=k恰有两个实数根在(﹣2,2)内,求实数k的取值范围.
【解答】解:(1)令x=y=0,得f(0)=f(0)+f(0)﹣1,即f(0)=1.
令x=y=1,得f(0)=f(1)+f(1)+1﹣1,
即1=2f(1),即f(1)=.
(2)令y=x,得f(0)=f(x)+f(x)+x2﹣1,
即1=2f(x)+x2﹣1,
则2f(x)=﹣x2+2,
则f(x)=﹣x2+1.
(3)∵f(x)=﹣x2+1.
∴f(2x)=﹣2x2+1,
∴f[(f(2x)]=(﹣2x2+1)2+1=﹣2x4+2x2+,
令g(x)=﹣2x4+2x2+,
∴g′(x)=﹣8x3+4x,
令g′(x)=0,解得x=0,或x=﹣,或x=,
∴g(x)在(﹣2,),(0,)上单调递增,在(﹣,0),(,2)上单调递减,
∴x=0时g(x)极小值=g(0)=,
当x=±,g(x)极大值=g(±)=1,g(±2)=﹣,
当k=1时,﹣2x4+2x2+=,解得x=﹣,或x=,
∵方程f[(f(2x)]=k恰有两个实数根在(﹣2,2)内,
∴﹣<k≤,
终上所述:k的取值范围为(﹣,)∪{1}.
一十.函数的值(共3小题)
43.(2023•河南三模)已知函数则f(f(1))=( )
A.﹣4B.﹣2C.2D.4
【解答】解:∵,
∴f(1)=4﹣1=,
∴.
故选:B.
44.(2023•开福区校级模拟)已知函数f(x)的定义域为R,且y=f(x+1)的图象关于点(﹣1,0)成中心对称.当x>0时,,则f(﹣2)=( )
A.1B.3C.﹣1D.﹣3
【解答】解:因为将y=f(x+1)的图象向右平移1个单位长度后,
得到函数y=f(x)的图象且y=f(x+1)的图象关于点(﹣1,0)成中心对称,
所以y=f(x)的图象关于原点成中心对称,则y=f(x)在R上是奇函数,
所以.
故选:C.
45.(2023•兴庆区校级四模)若,(n∈N*),则f(1)+f(2)+…+f(2023)=( )
A.B.C.0D.
【解答】解:∵f(n)=(n∈N*)是周期为3的周期函数,
f(1)=tan=,f(2)=tan=﹣,f(3)=tanπ=0,
∴f(1)+f(2)+…+f(2023)=674[f(1)+f(2)+f(3)]+f(1)=.
故选:B.
一十一.幂函数的单调性、奇偶性及其应用(共1小题)
46.(2023•如皋市校级模拟)若(m+1)<(3﹣2m),则实数m的取值范围 .
【解答】解:考察幂函数y=,它在[0,+∞)上是增函数,
∵(m+1)<(3﹣2m),
∴0≤m+1<3﹣2m,
解得:﹣1≤m<,
则实数m的取值范围﹣1.
故答案为:﹣1.
一十二.有理数指数幂及根式(共1小题)
(多选)47.(2023•全国模拟)已知正实数x、y、z满足,则( )
A.ln2<z<1
B.
C.
D.
【解答】解:由题意,2x,3y是二次方程f(t)=t2﹣6z⋅t+5z=0的两根,依题意x>0,y>0及指数函数的性质可知2x>1,3y>1,
于是二次方程f(t)=0在t∈(1,+∞)有两根的充要条件为,
根据62z﹣4⋅5z≥0,即7.2z≥4,两边取对数可得:,根据自然底数e>2.7→e2>7.29>7.2,故2=lne2>ln7.2,
于是,即c>ln2,设h(z)=5z﹣6z+1(z>0),则h′(z)=5zln5﹣6zln6<0,
注意到h(1)=5﹣6+1=0,故由h(z)=5z﹣6z+1>0=h(1)可知,z<1,综上可知,ln2<z<1,A选项正确;
由已知2x⋅3y=5z,两边取对数可得,xln2+yln3=zln5,于是(x+y)ln2<xln2+yln3=zln5<(x+y)ln3,
故,经计算,212=4096>3125=55,即212>55,两边取对数可得12ln2>5ln5,即,
另由37=2187,,于是37.2<2187×1.4<2200×1.4=3080<3125=55,
两边取对数可得7.2ln3<5ln5,即,综上可知,,C选项正确;
当z→1时,,注意到时方程组的解为或,
于是这里不妨令,于是,
于是,D选项错误;
设f(t)=t2﹣6z⋅t+5z=0的两根为t1,t2,于是,
不妨设t1≤t2,设p(z)=lnt1lnt2,根据复合函数求导法则,,根据求根公式,
,然后求导得到代入 p′(c),
化简可得到,易得y=xlnx在(1,+∞)上单调递增,
故,代入p′(c)得到:,
不难得到在(1,+∞)上递增,于是p′(z)<0,于是xy关于z递减,故时,xy取到最大值,
则,由A知,,由ln2≈0.7,ln3≈1.1,估算可得xy≈0.42<0.5,
另一方面z→1时,根据D选项,x,y之一会趋近0,故xy→0,即正确,B选项正确.
故选:ABC.
一十三.指数函数的单调性与特殊点(共2小题)
48.(2023•沈河区校级模拟)已知正实数x,y满足x<y,设a=xex+y,b=yey+x,c=yex+x(其中e为自然对数:e≈2.71828…),则a,b,c的大小关系是( )
A.a<c<bB.c<a<bC.c<b<aD.b<c<a
【解答】解:因为a=xex+y,b=yey+x,c=yex+x,所以b﹣c=y(ey﹣ex),
又y>x>0,e>1,所以ey>ex,所以b>c,
又c﹣a=(x﹣y)+(y﹣x)ex=(x﹣y)(1﹣ex),
又y>x>0,ex>1,所以c>a.
综上,a<c<b.
故选:A.
49.(2023•哈尔滨一模)已知a=ln1.21,b=0.21,c=e0.2﹣1,则( )
A.a>b>cB.c>a>bC.c>b>aD.b>c>a
【解答】解:构造f(x)=ln(1+x)﹣x,x>0,
f′(x)=﹣1=<0,
函数f(x)在(0,+∞)上单调递减,且f(0)=0,
所以f(x)<f(0)=0,
即ln(1+x)<x,
当x=0.21时,ln1.21<0.21,即a<b;
∵1.215≈2.59<e,∴1.21<e0.2,可得0.21<e0.2﹣1,即b<c;
故选:C.
一十四.对数的运算性质(共2小题)
50.(2023•江西模拟)若1+lgx﹣lgy=lgy2,则= .
【解答】解:因为1+lgx﹣lgy=lgy2,
所以lg10+lgx=lgy2+lgy,
所以lg(10x)=lgy3(x>0,y>0),
则10x=y3,
所以.
故答案为:10.
(多选)51.(2023•九龙坡区二模)若a,b,c都是正数,且2a=3b=6c,则( )
A.B.C.a+b>4cD.ab>4c2
【解答】解:由于a,b,c都是正数,设2a=3b=6c=k,
故lg2k=a,lg3k=b,lg6k=c,
所以,,,
故lgk2+lgk3=lgk6,故,故A错误,B正确;
对于C:=(等号不成立),即a+b>4c,
对于D:ab>4c2,整理得==,(等号不成立),即成立,故D正确.
故选:BCD.
一十五.对数值大小的比较(共9小题)
52.(2023•包头二模)设a=2﹣1,b=lg52,c=lg45,则( )
A.a>c>bB.b>a>cC.c>a>bD.c>b>a
【解答】解:∵,
∴c>a>b.
故选:C.
53.(2023•雁塔区校级模拟)已知a=lg23,b=lg34,,则( )
A.c<b<aB.b<c<aC.c<a<bD.a<c<b
【解答】解:∵,∴a,
∵,∴b<,
∴b<c<a.
故选:B.
54.(2023•鼓楼区校级模拟),则( )
A.c<a<bB.a<c<bC.b<a<cD.a<b<c
【解答】解:令,x∈(﹣1,+∞),则=,
所以当x>0时,f′(x)>0,即f(x)在(0,+∞)上单调递增,
所以f(0.1)>f(0)=0,即,即 ,即b>a,
令h(x)=ln(x+1)﹣x,则 ,
在 时,h′(x)<0,则h(x)为减函数,
∴h(x)<h(0)=0,即ln(x+1)<x,
令m(x)=x﹣tanx,x,则<0,
故m(x)在为减函数,∴m(x)<m(0),即x<tanx,
令x=0.1,则ln(0.1+1)<0.1<tan0.1,
即b<0.1<c,∴b<c,∴a<b<c.
故选:D.
(多选)55.(2023•青岛三模)已知实数a,b,满足a>b>0,lnalnb=1,则( )
A.ab>e2B.lga2<lgb2
C.D.aabb>abba
【解答】解:对于选项A:因为,即,解得lnab>2或lnab<﹣2,
所以ab>e2或,故A错误;
对于选项B:,
因为a>b>0,则lna>lnb,即lnb﹣lna<0,且ln2>0,
所以lga2﹣lgb2<0,即lga2<lgb2,故B正确;
对于选项C:因为a>b>0,且lnalnb=1>0,
可得lna,lnb同号,则有:
若lna,lnb同正,可得a>e>b>1,
则(a﹣1)(b﹣1)=ab﹣(a+b)+1>0,可得ab+1>a+b;
若lna,lnb同负,可得,
则(a﹣1)(b﹣1)=ab﹣(a+b)+1>0,可得ab+1>a+b;
综上所述:ab+1>a+b,
又因为在定义域内单调递减,所以,故C正确;
对于选项D:因为a>b>0,则a﹣b>0,
可得y=xa﹣b在(0,+∞)内单调递增,可得aa﹣b>ba﹣b>0,
且ab,ba>0,所以aabb>abba,故D正确;
故选:BCD.
(多选)56.(2023•日照一模)已知a>b,c>d,,(1﹣c)ec=(1﹣d)ed=0.99,则有( )
A.a+b>0B.c+d>0C.a+d>0D.b+c>0
【解答】解:A.∵,∴,f(x)=(x>﹣1),
则f′(x)=,所以f(x)在(﹣1,0)单调递减,在(0,+∞)上单调递增,
且f(0)=1,故a>0,﹣1<b<0,
令h(x)=lnf(x)﹣lnf(﹣x)=2x﹣ln(x+1)+ln(﹣x+1),x∈(﹣1,1),
则h′(x)=2﹣=2﹣<0,
所以h(x)在(﹣1,1)上单调递减,且h(0)=0,
∵b∈(﹣1,0),∴lnf(b)﹣lnf(﹣b)>0,
∴f(b)>f(﹣b),∴f(a)>f(﹣b),
∴a>﹣b即a+b>0,故选项A正确;
B.∵(1﹣c)ec=(1﹣d)ed=0.99>0,∴c<1,d<1,令g(x)=(1﹣x)ex(x<1),
则g′(x)=﹣xex,所以g(x)在(﹣∞,0)单调递增,在(0,1)上单调递减,
且g(0)=1,故0<c<1,d<0.
令m(x)=lng(x)﹣lng(﹣x)=2x﹣ln(x+1)+ln(﹣x+1)=h(x),x∈(﹣1,1),
所以m(x)在(﹣1,1)上单调递减,且m(0)=0,
∵c∈(0,1),∴lng(c)﹣lng(﹣c)>0,∴g(c)>g(﹣c),∴g(d)>g(﹣c),
∴d<﹣c即c+d<0故选项B错误;
C.∵f(x)=,∴g(﹣a)==>0.99,a∈(﹣1,0),
∴g(﹣a)>g(d),又∵g(x)在(﹣∞,0)单调递增∴﹣a>d,∴a+d<0,
故选项C错误;
D.由C可知,g(﹣b)>g(c),﹣b∈(0,1),又∵g(x)在(0,1)单调递减,∴﹣b>c,
故选项D正确.
故选:AD.
57.(2023•鼓楼区校级模拟)设,则( )
A.b>a>cB.b>c>aC.a>b>cD.a>c>b
【解答】解:令g(x)=e2x﹣1﹣2(ex﹣1),则g(0)=0,
当x>0,g′(x)=2e2x﹣2ex>0,所以g(x)单调递增,
所以g(x)>g(0)=0,所以g()>0,即b﹣a>0,
同理,当x>0,ex>1+x,又可得ex>1+x+,所以a=2(﹣1)>2×(+)>0.55,
而sin+tan<sin+tan=sin()+tan()=×()+=<0.53,
所以a>c.
故选:A.
(多选)58.(2023•让胡路区校级二模)已知,则( )
A.a>bB.b>cC.a≥cD.2b>a+c
【解答】解:设,,
当x>1时,f'(x)<0,f(x)为减函数;当0<x<1时,f'(x)>0,f(x)为增函数,
所以f(x)的最大值为f(1)=1,即.
因为,所以b>0.
设,,所以当x>0时,g(x)为减函数;
因为g(1)=1,g(b)≤1=g(1),所以b≥1.
由可得,所以b>c,故B正确.
设φ(x)=lnx﹣ex+2,,当时,φ′(x)<0,φ(x)为减函数;当时,φ′(x)>0,φ(x)为增函数;
所以φ(x)的最大值为,
所以φ(x)≤0,即lnx≤ex﹣2..
设,易知h(x)为增函数,由h(c)≤h(a)可得a≥c,故C正确.
因为为单调递减函数,在(0,1)上是增函数,在(1,+∞)上是减函数,且g(x)的图象经过f(x)图象的最高点,
所以当时,a,b的大小无法得出,故A不正确.
令a=e,则,得,易知y=xex在(0,+∞)为增函数,所以,
所以2b≥a+c不成立,故D不正确.
故选:BC.
59.(2023•开福区校级二模)已知,,,则(参考数据:ln2≈0.7)( )
A.a>b>cB.b>a>cC.b>c>aD.c>a>b
【解答】解:因为,,
考虑构造函数,则,
当0<x<e时,f′(x)>0,函数f(x)在(0,e)上单调递增,
当x>e时,f′(x)<0,函数f(x)在(e,+∞)上单调递减,
因为ln2≈0.7,所以e0.7≈2,即,
所以,
所以,即,
又,
所以,故b>a>c.
故选:B.
60.(2023•三明三模)已知函数f(x)=lg2(4x+4)﹣x﹣1,设,,,则a,b,c的大小关系为( )
A.b<c<aB.a<c<bC.b<a<cD.c<a<b
【解答】解:f(x)=lg2(4x+4)﹣x﹣1
=lg2(4x+4)﹣lg22x﹣1
=lg2﹣1
=lg2(2x+22﹣x)﹣1(x∈R),
令t=2x+22﹣x≥2=4(当且仅当x=2﹣x即x=1时等号成立),
∴由对勾函数的图象可知,
当x∈(﹣∞,1)时,随着x增大,2x增大,t减小,f(x)减小,
当x∈(1,+∞)时,随着x增大,2x增大,t增大,f(x)增大,
所以f(x)在(﹣∞,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,
且x=1时,f(x)min=lg2(2+2)﹣1=1.
又f(2﹣x)=lg2(22﹣x+22﹣(2﹣x))﹣1=lg2(22﹣x+2x)﹣1=f(x),
∴=f().
设g(x)=x﹣tanx,则g′(x)=1﹣,
当x∈(0,1)时,0<csx<1,即0<cs2x<1,∴g′(x)<0,
故g(x)在(0,1)上单调递减,∴g()<g(0)=0,
∴<0,∴;
设h(x)=x﹣ln(x+1),则h′(x)=1﹣=,
当x∈(0,1)时,h′(x)>0,
∴h(x)在(0,1)上单调递增,∴h()>h(0)=0,
∴,
综上,,
又f(x)在(0,1)上单调递减,
所以f(ln)>f()>f(tan),
即c>a>b,
故选:C.
一.函数单调性的性质与判断
【解题方法点拨】
证明函数的单调性用定义法的步骤:①取值;②作差;③变形;④确定符号;⑤下结论.
利用函数的导数证明函数单调性的步骤:
第一步:求函数的定义域.若题设中有对数函数一定先求定义域,若题设中有三次函数、指数函数可不考虑定义域.
第二步:求函数f(x)的导数f′(x),并令f′(x)=0,求其根.
第三步:利用f′(x)=0的根和不可导点的x的值从小到大顺次将定义域分成若干个小开区间,并列表.
第四步:由f′(x)在小开区间内的正、负值判断f(x)在小开区间内的单调性;求极值、最值.
第五步:将不等式恒成立问题转化为f(x)max≤a或f(x)min≥a,解不等式求参数的取值范围.
第六步:明确规范地表述结论
二.函数奇偶性的性质与判断
【解题方法点拨】
①奇函数:如果函数定义域包括原点,那么运用f(0)=0解相关的未知量;
②奇函数:若定义域不包括原点,那么运用f(x)=﹣f(﹣x)解相关参数;
③偶函数:在定义域内一般是用f(x)=f(﹣x)这个去求解;
④对于奇函数,定义域关于原点对称的部分其单调性一致,而偶函数的单调性相反.
三、幂指对函数比较大小的解题策略
策略一:利用函数与方程的思想,构造函数,结合导数研究其单调性或极值,从而确定a,b,c的大小.
策略二:指、对、幂大小比较的常用方法:
①底数相同,指数不同时,如和,利用指数函数的单调性;
②指数相同,底数不同,如和利用幂函数单调性比较大小;
③底数相同,真数不同,如和利用指数函数单调性比较大小;
④底数、指数、真数都不同,寻找中间变量0,1或者其它能判断大小关系的中间量,借助中间量进行大小关系的判定.
策略三:转化为两函数图象交点的横坐标
策略四:特殊值法
策略五:估算法
策略六:放缩法、基本不等式法、作差法、作商法、平方法
四.函数的最值
声源
与声源的距离/m
声压级/dB
燃油汽车
10
60~90
混合动力汽车
10
50~60
电动汽车
10
40
前提
设函数y=f(x)的定义域为I,如果存在实数M满足
条件
(1)对于任意x∈I,都有f(x)≤M;
(2)存在x0∈I,使得f(x0)=M
(3)对于任意x∈I,都有f(x)≥M;
(4)存在x0∈I,使得f(x0)=M
结论
M为最大值
M为最小值
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