2025高考数学一轮复习第2章基本初等函数05第8讲二次函数与幂函数(课件+解析试卷)
展开1.如图所示是4个幂函数的图象,则图象与函数大致对应的是( )
2.已知幂函数f(x)=(a2-3a-3)xa在(0,+∞)上为增函数,则实数a的值为( )A.1B.2C.3D.4
5.已知函数f(x)=x2-2x+3在[a,3]上的值域为[2,6],则实数a的取值范围是( )A.(-∞,1]B.[-2,-1]C.[-1,1]D.[-2,1]
因为f(x)=x2-2x+3=(x-1)2+2,且f(1)=2,f(3)=6,f(-1)=6,所以根据图象可得-1≤a≤1.
1.二次函数的三种表示方法(1)一般式:f(x)=ax2+bx+c(a≠0);(2)顶点式:f(x)=a(x-m)2+n(a≠0);(3)两点式:f(x)=a(x-x1)(x-x2)(a≠0).
2.二次函数的图象和性质
3.一元二次函数与一元二次方程、一元二次不等式之间的内在联系及相应转化(1)f(x)=ax2+bx+c(a≠0)的图象与x轴交点的横坐标是方程f(x)=0的实根.(2)当________时,f(x)>0恒成立;当________时,f(x)≤0恒成立.(结论成立的条件是x∈R)
4.幂函数的图象与性质
(1)幂函数在_____________上都有定义;(2)幂函数的图象都过点__________;(3)当α>0时,幂函数的图象都过点__________与__________,且在(0,+∞)上单调________;(4)当α<0时,幂函数的图象都________点(0,0),且在(0,+∞)上单调________.
有四个幂函数,某同学研究了其中的一个函数,他给出这个函数的三个性质:(1)偶函数;(2)值域是{y|y∈R,且y≠0};(3)在(-∞,0)上是增函数.如果他给出的三个性质中,有两个正确,一个错误,则他研究的函数是( )A.f(x)=x-2B.f(x)=x-1
对于A,f(x)=x-2是定义域为(-∞,0)∪(0,+∞)的偶函数,值域是{y|y>0},且在(-∞,0)上是增函数,满足条件;对于B,f(x)=x-1是定义域为(-∞,0)∪(0,+∞)的奇函数,值域是{y|y∈R,且y≠0},且在(-∞,0)上是减函数,不满足条件;对于C,f(x)=x3是定义域为R的奇函数,值域是R,且在(-∞,0)上是增函数,不满足条件;
幂函数的性质与图象特征的关系(1)幂函数的形式是y=xα(α∈R),其中只有一个参数α,因此只需一个条件即可确定其解析式;(2)在区间(0,1)上,幂函数中指数越大,函数图象越靠近x轴(简记为“指大图低”),在区间(1,+∞)上,幂函数中指数越大,函数图象越远离x轴;(3)在比较幂值的大小时,必须结合幂值的特点,选择适当的函数,借助其单调性进行比较,准确掌握各个幂函数的图象和性质是解题的关键.
变式 (2)(多选)已知函数y=xm2-5m+4(m∈Z)为偶函数且在区间(0,+∞)上单调递减,则实数m的值可以为( )A.1B.2C.3D.4
因为函数在区间(0,+∞)上单调递减,所以m2-5m+4<0,解得1<m<4.又m∈Z,所以m=2或m=3.当m=2时,函数y=x-2为偶函数,符合题意;当m=3时,函数y=x-2为偶函数,符合题意.综上,m=2或m=3.
已知二次函数f(x)的最小值为1,且f(0)=f(2)=3.(1)求f(x)的解析式;
由已知,f(0)=f(2)=3,可得对称轴为x=1.由题意可设f(x)=m(x-1)2+1,m>0,由f(0)=3,得m=2,所以f(x)=2x2-4x+3.
已知二次函数f(x)的最小值为1,且f(0)=f(2)=3.(2)若f(x)在区间[2a,a+1]上单调,求实数a的取值范围;
已知二次函数f(x)的最小值为1,且f(0)=f(2)=3.(3)若x∈[t,t+2],试求y=f(x)的最小值.
若t≥1,则f(x)在[t,t+2]上单调递增,f(x)min=f(t)=2t2-4t+3;若t+2≤1,即t≤-1,则f(x)在[t,t+2]上单调递减,f(x)min=f(t+2)=2t2+4t+3;若t<1<t+2,即-1<t<1,则f(x)min=1.
(1)关键是对称轴与区间的位置关系,当含有参数时,要依据对称轴与区间的位置关系进行分类讨论.(2)设f(x)=ax2+bx+c(a>0),则二次函数在闭区间[m,n]上的最大值、最小值的分布情况如下:
2.设f(x)是定义在R上的奇函数,且当x≥0时,f(x)=x2.若对任意的x∈[a,a+2],不等式f(x+a)≥2f(x)恒成立,则实数a的取值范围为______________.
3.已知函数f(x)=-x2+2ax+1-a在0≤x≤1时有最大值2,求实数a的值.
易知f(x)=-x2+2ax+1-a(x∈R)的图象的对称轴为直线x=a.当a<0时,函数f(x)在[0,1]上的图象如图(1)中实线部分所示,f(x)max=f(0)=1-a,所以1-a=2,即a=-1.
当a>1时,函数f(x)在[0,1]上的图象如图(3)中实线部分所示,f(x)max=f(1)=a=2.综上可知,a的值为-1或2.
(1)若关于x的二次方程mx2+(2m-1)x-m+2=0(m>0)的两个互异的实根都小于1,则实数m的取值范围是________________.
(2)已知关于x的二次方程x2+2mx+2m+1=0有两根,其中一根在区间(-1,0)内,另一根在区间(1,2)内,则实数m的取值范围是____________.
(3)已知关于x的方程ax2+x+2=0的两个实根一个小于0,另一个大于1,则实数a的取值范围是____________.
显然a≠0,关于x的方程ax2+x+2=0对应二次函数f(x)=ax2+x+2(对开口方向进行讨论,分a>0和a<0).①若a>0,即图象开口向上,ax2+x+2=0的两个实根一个小于0,另一个大于1,只需f(0)<0,且f(1)<0,即2<0,且a+3<0,则a∈∅;(根据f(0)=2,结合图象也可知a>0不可能).② 若a<0,即图象开口向下,ax2+x+2=0的两个实根一个小于0,另一个大于1,只需f(0)>0,且f(1)>0,即2>0,且a+3>0,则-3<a<0.综上,实数a的取值范围是(-3,0).
(1)求解二次方程根的分布问题,最重要是数形结合做到“等价转化”.(2)画图时注意二次函数四大因素——开口方向,对称轴,判别式,特殊点(特殊点是指含参的二次函数过的一些定点(比如与x,y轴的交点)或端点函数值).
2.设abc>0,则二次函数f(x)=ax2+bx+c的图象可能是( )
A中,a<0,b<0,c<0,不符合题意;B中,a<0,b>0,c>0,不符合题意;C中,a>0,b>0,c<0,不符合题意;D中,a>0,b<0,c<0,符合题意.
3.(2024·滨州期中)若函数y=x2-2ax+3在x∈[1,3]上的最大值为6,则实数a=_____.
y=x2-2ax+3=(x-a)2+3-a2,x∈[1,3],若a≤2,当x=3时,ymax=9-6a+3=6,解得a=1,若a>2,当x=1时,ymax=1-2a+3=6,解得a=-1,又a>2,故不成立.综上,a=1.
5.若方程7x2-(m+13)x-m-2=0的一个根在区间(0,1)上,另一根在区间(1,2)上,则实数m的取值范围为______________.
由m∈Z,0≤m≤3,知m=0,1,2,3,代入m2-2m-3分别得-3,-4,-3,0.在定义域内f(-x)=f(x),即f(x)是偶函数,因此m2-2m-3取值-4或0.
2.若二次函数f(x)=ax2+bx+c(a<0)满足f(1)=f(3),则下列不等式成立的是( )A.f(1)<f(4)<f(2)B.f(4)<f(1)<f(2)C.f(4)<f(2)<f(1)D.f(2)<f(4)<f(1)
因为f(1)=f(3),所以二次函数f(x)=ax2+bx+c的对称轴为x=2.又因为a<0,所以f(4)<f(3)<f(2),又f(1)=f(3),所以f(4)<f(1)<f(2).
5.(多选)由于被墨水污染,一道数学题仅能见到如下文字:“已知二次函数y=ax2+bx+c的图象过点(1,0),…,求证:这个二次函数的图象关于直线x=2对称.”根据现有信息,题中的二次函数可能具有的性质是( )A.在x轴上截得的线段的长度是2B.与y轴交于点(0,3)C.顶点是(-2,-2)D.过点(3,0)
因为二次函数的图象过点(1,0),且关于直线x=2对称,所以过点(3,0),则在x轴上截得的线段的长度是2,故A,D正确.当a=1时,与y轴交于点(0,3),故B正确.
7.(多选)已知函数f(x)=x2-2x-3,则下列结论正确的是( )A.函数f(x)的最小值为-4B.函数f(x)在(0,+∞)上单调递增C.函数f(|x|)为偶函数D.若方程f(|x-1|)=a在R上有4个不等实根x1,x2,x3,x4,则x1+x2+x3+x4=4
二次函数f(x)在对称轴x=1处取得最小值,且最小值为f(1)=-4,故A正确;二次函数f(x)图象的对称轴为x=1,其在(0,+∞)上有增有减,故B错误;f(|x|)=x2-2|x|-3,显然f(|x|)为偶函数,故C正确;
令h(x)=f(|x-1|)=|x-1|2-2|x-1|-3,方程f(|x-1|)=a的零点转化为y=h(x)与y=a的图象的交点,作出h(x)的图象如图所示,图象关于直线x=1对称,当y=h(x)与y=a的图象有四个交点时,两两分别关于直线x=1对称,所以x1+x2+x3+x4=4,故D正确.
9.若函数f(x)=x2-4x+2在区间[a,b]上的值域为[-2,2],则b-a的取值范围是___________.
由f(x)=x2-4x+2=2,解得x=0或x=4,由f(x)=x2-4x+2=-2,解得x=2.由于函数f(x)在区间[a,b]上的值域为[-2,2],若函数f(x)在区间[a,b]上单调,则[a,b]=[0,2]或[a,b]=[2,4],此时b-a取得最小值2;若函数f(x)在区间[a,b]上不单调,且当b-a取最大值时,[a,b]=[0,4],所以b-a的最大值为4,所以b-a的取值范围是[2,4].
11.求实数m的范围,使关于x的方程x2+2(m-1)x+2m+6=0:(1) 有两个实根,且一个比2大,一个比2小;
设f(x)=x2+2(m-1)x+2m+6.依题意有f(2)<0,即4+4(m-1)+2m+6<0,得m<-1.
11.求实数m的范围,使关于x的方程x2+2(m-1)x+2m+6=0:(2) 有两个实根a,β,且满足0<α<1<β<4;
11.求实数m的范围,使关于x的方程x2+2(m-1)x+2m+6=0:(3) 至少有一个正根.
方程至少有一个正根,则有三种可能:
②有一个正根,一个负根,此时可得f(0)=2m+6<0,得m<-3.
12.已知二次函数f(x)的图象顶点为A(1,16),且图象过点(5,0).(1) 求函数f(x)的解析式.
由二次函数f(x)的图象顶点为A(1,16),可设f(x)=a(x-1)2+16.将(5,0)代入上式可解得a=-1,所以f(x)=-x2+2x+15.
12.已知二次函数f(x)的图象顶点为A(1,16),且图象过点(5,0).(2) 令g(x)=f(x)+(2a-2)x.①若函数g(x)在[0,2]上是单调函数,求实数a的取值范围;
①因为f(x)=-x2+2x+15,所以g(x)=f(x)+(2a-2)x=-x2+2ax+15.因为g(x)在[0,2]上是单调函数,所以对称轴x=a不在(0,2)内,所以a≤0或a≥2.故实数a的取值范围为(-∞,0]∪[2,+∞).
12.已知二次函数f(x)的图象顶点为A(1,16),且图象过点(5,0).(2) 令g(x)=f(x)+(2a-2)x.②求函数g(x)在[0,2]上的最大值.
g(x)=-x2+2ax+15=-(x-a)2+a2+15,对称轴为x=a.若a≤0,则g(x)在区间[0,2]上为减函数,所以g(x)max=g(0)=15;若0<a<2,则g(x)在区间[0,a]上为增函数,在[a,2]上为减函数,所以g(x)max=g(a)=a2+15;若a≥2,则g(x)在[0,2]上为增函数,所以g(x)max=g(2)=11+4a.
13.(2024·南通期初)已知函数f(x)=x2-2ax+5,a>1.(1) 若函数f(x)的定义域和值域均为[1,a],求实数a的值;
因为f(x)=x2-2ax+5的图象开口向上,且对称轴为直线x=a(a>1),所以f(x)在[1,a]上单调递减,所以f(x)max=f(1)=6-2a,f(x)min=f(a)=5-a2.
13.(2024·南通期初)已知函数f(x)=x2-2ax+5,a>1.(2) 若函数f(x)在区间(-∞,2]上单调递减,且对任意的x1,x2∈[1,a+1],总有f(x1)-f(x2)≤9成立,求实数a的取值范围.
因为f(x)在(-∞,2]上单调递减,所以a≥2,所以f(x)在[1,a]上单调递减,在[a,a+1]上单调递增,所以f(x)min=f(a)=5-a2.又f(1)-f(a+1)=a2-2a≥0,所以f(x)max=f(1)=6-2a.因为对任意的x1,x2∈[1,a+1],总有f(x1)-f(x2)≤9成立,所以f(1)-f(a)≤9,即6-2a-(5-a2)≤9,整理得a2-2a-8≤0,解得-2≤a≤4.又a≥2,所以实数a的取值范围为[2,4].
因为f(2)<f(3),所以f(x)在第一象限是增函数,故-k2+k+2>0,解得-1<k<2.又因为k∈Z,所以k=0或k=1.
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