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第三章 函数的概念与性质(知识通关详解)-【单元测试】2022-2023学年高一数学分层训练AB卷(人教A版2019必修第一册)(解析版)
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这是一份第三章 函数的概念与性质(知识通关详解)-【单元测试】2022-2023学年高一数学分层训练AB卷(人教A版2019必修第一册)(解析版),共31页。
第三章 函数的概念与性质专题详解
一、 函数的概念
设A、B是非空的数集,如果按照某种确定的对应关系,使对于集合A中的任意一个数,在集合B中都有唯一确定的数和它对应,那么就称:A→B为从集合A到集合B的一个函数。记作:。其中:叫做自变量,的取值范围A叫做函数的定义域;与的值相对应的值叫做函数值,函数值的集合叫做函数的值域。
构成函数的三要素:定义域、对应关系和值域
注意:(1)构成函数三个要素是定义域、对应关系和值域.由于值域是由定义域和对应关系决定的,所以,如果两个函数的定义域和对应关系完全一致,即称这两个函数相等(或为同一函数)。
(2)两个函数相等当且仅当它们的定义域和对应关系完全一致,而与表示自变量和函数值的字母无关。 相同函数的判断方法:①定义域一致;②表达式相同 (两点必须同时具备)
考点一:定义域的求法
一.已知函数解析式型
即给出函数的解析式的定义域求法,其解法是由解析式有意义列出关于自变量的不等式或不等式组,解此不等式(或组)即得原函数的定义域
求函数的定义域需要从这几个方面入手:
(1)分母不为零
(2)偶次根式的被开方数非负。
(3)对数中的真数部分大于0。
(4)指数、对数的底数大于0,且不等于1
(5)y=tanx中x≠kπ+π/2;y=cotx中x≠kπ等等。
( 6 )中x
例1:求下列函数的定义域
(1);(2);(3)().
解析:(1) 解得:或
所以函数的定义域为;故答案为:.
(2) 解得:或
所以函数的定义域为;故答案为: .
(3)(). 解得:
所以函数()的定义域为;故答案为:.
二、抽象函数型
抽象函数是指没有给出解析式的函数,不能用常规方法求解,一般表示为已知一个抽象函数的定义域求另一个抽象函数的定义域,一般有两种情况。
(一)已知的定义域,求的定义域。
其解法是:已知的定义域是求的定义域是解,即为所求的定义域。
例2:已知的定义域为,求的定义域。
解:,,解得
即函数的定义域为
举一反三
已知函数f(x)的定义域是[-1,4],求函数f(2x+1)的定义域.
【答案】.
【详解】
已知f(x)的定义域是[-1,4],即-1≤x≤4.故对于f(2x+1)应有-1≤2x+1≤4,
∴-2≤2x≤3,∴-1≤x≤.∴函数f(2x+1)的定义域是.
(二)已知的定义域,求的定义域。
其解法是:已知的定义域是求的定义域的方法是:,求的值域,即所求的定义域。
例3:已知的定义域为,求的定义域。
解:,,。
即函数的定义域是。
举一反三
已知函数的定义域为,求函数的定义域.
【答案】
【详解】因为的定义域为,
所以,所以.令,则.
即中,.故的定义域为.
(三) 复合函数定义域综合求解
例4:已知函数的定义域为,则的定义域为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】因为函数的定义域为,所以,则,
所以,解得,所以的定义域为,故选:B
举一反三
1.已知函数的定义域为,则函数的定义域为_________.
【答案】
【详解】函数的定义域为,即,所以,
所以,即,所以函数的定义域为.故答案为:.
三、逆向思维型
即已知所给函数的定义域求解析式中参数的取值范围。特别是对于已知定义域为,求参数的范围问题通常是转化为恒成立问题来解决。
例5:已知函数的定义域为求实数的取值范围。
解:讨论:
①当时,函数的定义域为;
②当时,是二次不等式,其对一切实数都成立的充要条件是
综上可知:。
举一反三
已知函数的定义域是,求实数的取值范围。
解:要使函数有意义,则必须恒成立,
因为的定义域为,即无实数解
讨论:①当时,恒成立,解得;
②当时,方程左边恒成立。
综上得:的取值范围是。
考点二:求函数值域
例1 已知函数在上满足:对任意,都有,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】由题意,得到在上单调递减,
因此只需,解得.故选:C.
二、值域是函数y=f(x)中y的取值范围。
常用的求值域的方法: (1)直接法 (2)图象法(数形结合)
(3)函数单调性法 (4)配方法
(5)换元法 (包括三角换元)(6)反函数法(逆求法)
(7)分离常数法 (8)判别式法
(9)复合函数法 (10)不等式法
(11)平方法等等
这些解题思想与方法贯穿了高中数学的始终。
1.利用常见函数的值域来求(直接法)
一次函数y=ax+b(a0)的定义域为R,值域为R;
反比例函数的定义域为{x|x0},值域为{y|y0};
二次函数的定义域为R,
当a>0时,值域为{};当a<0时,值域为{}.
例2 求下列函数的值域
① y=3x+2(-1x1) ②
③ (记住图像)
解:①∵-1x1,∴-33x3,
∴-13x+25,即-1y5,∴值域是[-1,5]
②略
③ 当x>0,∴=,
当x<0时,=-
∴值域是[2,+).(此法也称为配方法)
函数的图像为:
2.二次函数在区间上的值域(最值):
例3 求下列函数的最大值、最小值与值域:
①; ②;
③; ④;
解:∵,∴顶点为(2,-3),顶点横坐标为2.
①∵抛物线的开口向上,函数的定义域R,
∴x=2时,ymin=-3 ,无最大值;函数的值域是{y|y-3 }.
②∵顶点横坐标2[3,4],当x=3时,y= -2;x=4时,y=1;
∴在[3,4]上,=-2,=1;值域为[-2,1].
③∵顶点横坐标2 [0,1],当x=0时,y=1;x=1时,y=-2,
∴在[0,1]上,=-2,=1;值域为[-2,1].
④∵顶点横坐标2 [0,5],当x=0时,y=1;x=2时,y=-3, x=5时,y=6,
∴在[0,1]上,=-3,=6;值域为[-3,6].
3. 单调性法
例4 求函数y=4x-(x≤1/3)的值域。
设f(x)=4x,g(x)= -,(x≤1/3),易知它们在定义域内为增函数,从而y=f(x)+g(x)=4x-
在定义域为x≤1/3上也为增函数,而且y≤f(1/3)+g(1/3)=4/3,因此,所求的函数值域为{y|y≤4/3}。
4. 换元法
例5 1.求函数 的值域
解:设,则
2.求函数y=2x-的值域.
答案[,+∞).
【分析】
利用换元法设t=,将函数化为y=2(t2+1)-t,再利用二次函数的图像与性质即可求求解.
【详解】
设t=,则t≥0且x=t2+1,
所以y=2(t2+1)-t=2(t-)2+,
由t≥0,再结合函数的图象(如图),可得函数的值域为[,+∞).
5. 平方法
例7 (选)求函数 的值域
解:函数定义域为:
6. 分离常数法
例8 求函数 的值域
由 ,可得值域
小结:已知分式函数,如果在其自然定义域(代数式自身对变量的要求)内,值域为;如果是条件定义域(对自变量有附加条件),采用部分分式法将原函数化为,用复合函数法来求值域。
7,数型结合法
例9 已知函数.
(1)用分段函数的形式表示该函数;
(2)在所给的坐标系中画出该函数的图像,并根据图像直接写出该函数的定义域、值域(不要求写作图及解答过程)
答案1)(2)图见解析,定义域,值域
【分析】
(1)因为,分别讨论和,即可求得答案;
(2)由(1)得:,画出函数图像,即可求得答案.
【详解】
(1)
当,;
当,
(2)由(1)得:画出函数的图像,如图:
根据函数图像可知:定义域,值域.
10,反解法
例10 函数 的值域
解法一:(逆求法)
2
解法二:(换元法)设 ,则
解法三:(判别式法)原函数可化为
1) 时 不成立
2) 时,
综合1)、2)值域
11、判别式法
例11 求函数的值域
解法一:(判别式法)原式可化为
解法二:(不等式法)原函数可化为
当且仅当时取等号,故值域为
12.复合函数法
1
0
7 求函数的值域
解法一:(复合函数法)令,则
所以,值域
5
解法二:(判别式法)化为
1)时,不成立
2)时,得
综合1)、2)值域
二、函数的三种表示法是:解析法;图象法;列表法。
函数图象既可以是连续的曲线,也可以是直线、折线、离散的点等等,注意判断一个图形是否是函数图象的依据; 解析法:必须注明函数的定义域; 图象法:描点法作图要注意:确定函数的定义域;化简函数的解析式;观察函数的特征; 列表法:选取的自变量要有代表性,应能反映定义域的特征.
注意啊:解析法:便于算出函数值。列表法:便于查出函数值。图象法:便于量出函数值
一:分段函数
在定义域的不同部分上有不同的解析表达式的函数。在不同的范围里求函数值时必须把自变量代入相应的表达式。分段函数的解析式不能写成几个不同的方程,而就写函数值几种不同的表达式并用一个左大括号括起来,并分别注明各部分的自变量的取值情况.(1)分段函数是一个函数,不要把它误认为是几个函数;(2)分段函数的定义域是各段定义域的并集,值域是各段值域的并集
例1:已知若函数的值域为,则的最小值为______.
【答案】
【详解】由题意,函数,可得,
要使得函数的值域为,则满足,解得,
所以实数的最小值为.
故答案为:.
举一反三
1.已知狄利克雷函数,则下列结论正确的是( )
A.的值域为 B.定义域为
C. D.的图象经过点
【答案】BC
【详解】对于A, 的值域为,故A错误;对于B, 定义域为,故B正确;
对于C,当是有理数时,也为有理数,当是无理数时,也为无理数,
故成立,故C正确;
对于D,因为,所以的图象经过点,故D错误.
故选:BC.
2.已知函数f(x)=则不等式f(x)的解集是____.
【答案】[,2]
【详解】由题意得或
解得x0或0
题型二:图像法
例2:1.已知图①中的图象是函数的图象,则图②中的图象对应的函数可能是( )
A. B. C. D.
答案.C.
【详解】图②中的图象是在图①的基础上,去掉函数的图象在轴右侧的部分,
然后将轴左侧图象翻折到轴右侧,轴左侧图象不变得来的,
∴图②中的图象对应的函数可能是.故选:C.
举一反三
1.(多选)下列选项中所给图象是函数图象的为( )
A.B.C. D.
答案.CD
解:根据函数的定义,在定义域内作一条直线,将直线在定义域内左右移动,如果直线与图象的交点始终只有一个,则图象是函数图象,据此可判断C,D选项所给图象是函数图象,故选:CD.
2(多选).已知甲、乙两车由同一起点同时出发,并沿同一路线(假定为直线)行驶.甲车、乙车的速度曲线分别为V甲和V乙(如图所示).那么对于图中给定的t0和t1,下列判断中一定正确的是( )
A.在t1时刻,甲车的速度大于乙车的速度B.t0时刻后,甲车的速度小于乙车的速度
C.在t0时刻,两车的位置相同 D.在t0时刻,甲车在乙车前面
答案:BD
【详解】由图可知,当时间为t1时,甲车的速度小于乙车的速度,所以选项B正确,选项A错误;t0时刻之前,甲车的速度一直大于乙车,时间相同的情况下,甲车行驶路程大于乙车行驶路程,故t0时刻甲车在乙车前面.所以选项D正确,选项C错误.故选:BD
题型三:列表法
例3:1.下表表示y是x的函数,则函数的值域是( )
x
y
1
0
1
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】由题意,该函数的值域是.故选:D.
举一反三
已知下列表格表示的是函数,写出.
0
0
1
【答案】
【详解】,, ,,
四:求解析式
1. 凑配法
例4:已知f=x2+,求f(x);
【详解】(配凑法)∵,∴.
2.换元法
例5:1.已知数,则的解析式为( )
A. B. C.D.
【答案】B
【详解】设,则,则,即.故选:B
3.待定系数法
例6:已知一次函数满足,则=________.
【答案】
【详解】设,则由,
得,即,故解得,所以.故答案为:.
4. 方程组法
例7:已知2f +f(x)=x(x≠0),求f(x).
【详解】由f(x)+2f =x,将x换为,得f+2f(x)=,
于是得关于f(x)与 f 的方程组,
消去得f(x)=- (x≠0).
5.赋值法
例8:若函数满足,则( )
A.4 B.12 C.16 D.36
【答案】C解:令,得.故选:C.
四.函数的单调性
1、定义:
(1)设函数的定义域为A,区间MA,如果取区间M中的任意两个值,当改变量时,都有,那么就称函数在区间M上是增函数,如图(1)当改变量时,都有,那么就称函数在区间M上是减函数,如图(2)
注意:函数单调性定义中的x1,x2有三个特征,一是任意性,二是有大小,三是同属于一个单调区间.
2、巩固概念:
1、 定义的另一种表示方法
如果对于定义域I内某个区间D上的任意两个自变量x1,x2,若即,则函数y=f(x)是增函数,若即,则函数y=f(x)为减函数。
强调几点:
①单调性是对定义域内某个区间而言的,离开了定义域和相应区间就谈不上单调性.
②对于某个具体函数的单调区间,可以是整个定义域(如一次函数),可以是定义域内某个区间(如二次函数),也可以根本不单调(如常函数).
③单调性是对定义域的某个区间上的整体性质,不能用特殊值说明问题。
④函数在定义域内的两个区间A,B上都是增(或减)函数,一般不能认为函数在上是增(或减)函数.
熟记以下结论,可迅速判断函数的单调性.
1.函数y=-f(x)与函数y=f(x)的单调性相反.
2.当f(x)恒为正或恒为负时,函数y=与y=f(x)的单调性相反.
3.在公共区间内,增函数+增函数=增函数,增函数-减函数=增函数等
3.判断函数单调性的方法
(1)定义法.
(2)直接法.运用已知的结论,直接得到函数的单调性,如一次函数,二次函数的单
调性均可直接说出.
(3) 图象法.
4.函数的单调性 (1)设那么
上是增函数;
上是减函数.
5.单调性性质:
①增函数+增函数=增函数; ②减函数+减函数=减函数;
③增函数-减函数=增函数; ④减函数-增函数=减函数;
注:上述结果中的函数的定义域一般情况下是要变的,是等号左边两个函数定义域的交集。
6. 复合函数单调性的判断方法:
⑴如果函数和都是减函数(增函数),则在公共定义域内,
和函数也是减函数(增函数);
增函数
增函数
增函数
增函数
增函数
增函数
减函数
减函数
减函数
减函数
减函数
减函数
小结:同增异减。
研究函数的单调性,定义域优先考虑。
且复合函数的单调区间是它的定义域的某个子区间。
⑵
题型一:定义法证明或判断函数的单调性
例1:(2020·山东·高考真题)已知函数的定义域是,若对于任意两个不相等的实数,,总有成立,则函数一定是( )
A.奇函数 B.偶函数 C.增函数 D.减函数
【答案】C
【详解】对于任意两个不相等的实数,,总有成立,
等价于对于任意两个不相等的实数,总有.
所以函数一定是增函数.故选:C
题型二:求函数的单调区间
例2:设函数,则( )
A.是奇函数,且在(0,+∞)单调递增 B.是奇函数,且在(0,+∞)单调递减
C.是偶函数,且在(0,+∞)单调递增 D.是偶函数,且在(0,+∞)单调递减
【答案】A
【详解】因为函数定义域为,其关于原点对称,而,
所以函数为奇函数.
又因为函数在(0,+∞)上单调递增,在(-∞,0)上单调递增,
而在(0,+∞)上单调递减,在(-∞,0)上单调递减,
所以函数在(0,+∞)上单调递增,在(-∞,0)上单调递增.
故选:A.
题型三:根据函数的单调性求参数
例3:(2021·江西·模拟预测)若函数在上单调递减,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【详解】,
在上单调递减,则,所以.故选:C.
题型四:根据图像判断函数的单调性
例2:(2021·贵州·高二学业考试)定义在区间上的函数的图象如图所示,则的单调递减区间为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】由题图知:在上的单调递减,在上的单调递增,
所以的单调递减区间为.
故选:B
题型五:复合函数的单调性
例5:(2021·上海浦东新·三模)函数的单调递减区间为___________.
【答案】(或都对)
【解析】
利用复合函数的单调性,同增异减,即可得到答案;
【详解】
令,则,
在单调递减,在单调递增,
根据复合函数的单调性可得:在单调递减,
故答案为:
题型六:根据函数的单调性解不等式
例6:(2022·河北邢台·高考模拟)函数在上为增函数,且,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
解:∵在上为增函数,且,∴,解得,
故选:A.
题型七:根据函数的单调性比较大小
例7:(2021·全国·模拟预测(文))已知偶函数y=f(x)在区间上是减函数,则下列不等式一定成立的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】因为偶函数y=f(x)在区间(﹣∞,0]上是减函数,
所以f(x)在(0,+∞)上是增函数,
对于A,f(﹣3)=f(3),0<2<3,所以f(2)
对于B,f(﹣2)=f(2),2>1>0,所以f(﹣2)=f(2)>f(1),故B错误;
对于C、D,f(﹣1)=f(1),0<1<2,所以f(﹣1)=f(1)
故选:D.
题型8:根据解析式判断函数的单调性
例8:(2021·福建省德化第一中学高一阶段练习)函数的单调递减区间是( )
A. B. C. D.
【答案】A
解:因为定义域为,函数在和上单调递减,
故函数的单调递减区间为和;故选:A
题型九:单调性综合应用
例9:1.(2021·全国·高考真题(文))下列函数中是增函数的为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】对于A,为上的减函数,不合题意,舍.
对于B,为上的减函数,不合题意,舍.
对于C,在为减函数,不合题意,舍.
对于D,为上的增函数,符合题意,故选:D.
五. 奇函数、偶函数的定义
(1)奇函数:设函数的定义域为,如果对内的任意一个,都有,则这个函数叫奇函数.
(2)偶函数:设函数的定义域为,如果对内的任意一个,都有,则这个函数叫做偶函数.
(3)奇偶性:如果函数是奇函数或偶函数,那么我们就说函数具有奇偶性.
(4)非奇非偶函数:无奇偶性的函数是非奇非偶函数.
注意:(1)奇函数若在时有定义,则.
(2)若且的定义域关于原点对称,则既是奇函数又是偶函数.
2.奇(偶)函数的基本性质
(1)对称性:奇函数的图象关于原点对称,偶函数的图象关于轴对称.
(2)单调性:奇函数在其对称区间上的单调性相同,偶函数在其对称区间上的单调性相反.
3. 判断函数奇偶性的方法
(1)图像法
(2)定义法
首先确定函数的定义域,并判断其定义域是否关于原点对称;
确定f(-x)与f(x)的关系;
作出相应结论:
若f(-x) = f(x) 或 f(-x)-f(x) = 0,则f(x)是偶函数;
若f(-x) =-f(x) 或 f(-x)+f(x) = 0,则f(x)是奇函数.
题型一 判断函数的奇偶性
例1:判断下列函数的奇偶性:
(1);
(2);
(3);
(4).
【解析】(1)的定义域为,它关于原点对称.
,故为偶函数.
(2)的定义域为,它关于原点对称.
,故为奇函数.
(3)的定义域为,它关于原点对称.
,故为奇函数.
(4),
故,故为非奇非偶函数.
题型二 利用函数的奇偶性求函数值
例2:1.已知在上是偶函数,且满足,当时,,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
解:在R上是偶函数,且满足,当时,,
则.故选:A.
举一反三
已知函数是奇函数,当时,,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】当时,,则,
因为函数是奇函数,则.故选:D.
题型三 利用函数的奇偶性求函数解析式
例3:若是定义在上的奇函数,且是偶函数,当时,,则当时,的解析式为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】因为是定义在上的奇函数,且是偶函数,
所以,即,
当时,,所以.故选:C
举一反三
1.若定义在 R 上的偶函数和奇函数满足,求.
解:因为为偶函数,为奇函数
所以,
因为 ①
所以
所以 ②
由①②式消去,得.
类型四:根据奇偶性求参数
例4:若函数是偶函数,则( )
A.-1 B.0 C.1 D.
【答案】C
【详解】由已知,,所以,
函数为偶函数,所以,所以,整理得:,所以.故选:C.
举一反三
1.已知为奇函数,则______.
【答案】
【详解】由题意是奇函数,则,即,
故,由于,故 ,故答案为:
类型五:利用奇偶性求范围问题
例4:定义在上的偶函数在上单调递减,且,若不等式的解集为,则的值为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】因为为偶函数,,在单调递减,若,则,不等式可转化为,所以,解得:,所以且,即.故选:B.
六、函数的周期性
周期函数的定义:对于定义域内的每一个,都存在非零常数,使得
恒成立,则称函数具有周期性,叫做的一个周期,
则()也是的周期,所有周期中的最小正数叫的最小正周期.
几种特殊的抽象函数:具有周期性的抽象函数:
函数满足对定义域内任一实数(其中为常数),
① ,则是以为周期的周期函数;
②,则是以为周期的周期函数;
③,则是以为周期的周期函数;
④,则是以为周期的周期函数;
⑤,则是以为周期的周期函数.
⑥,则是以为周期的周期函数.
⑦,则是以为周期的周期函数.
类型一:判断周期函数
例7:定义在上的函数满足,则下列函数中是周期函数的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】依题意,定义在上的函数满足,
所以,
所以是周期为的周期函数.故选:B.
类型二:周期性求值求值
例8:已知函数f(x)是定义在R上的周期为2的奇函数,当0
A.-8 B.-4 C.12 D.20
【答案】B
【详解】根据题意可得:
,可得故选:B.
类型三:周期性求函数解析式
例9:设定义在上的奇函数,满足对任意的都有,且当时,,则的值等于( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】由于函数为上的奇函数,满足对任意的都有,
则,
,
因此,.故选:C.
类型三:周期+奇偶性
例6:已知函数为奇函数,为偶函数,且,则___________.
【答案】
【详解】因为函数为奇函数,为偶函数,
所以 ,
即 ,
故,即 ,
故,即,
令 ,则由可得,
结合得, ,
所以,
故答案为:
七.函数对称性(异号对称)
(1)轴对称:若函数关于直线对称,则
①;
②;
③
(2)点对称:若函数关于点对称,则
①
②
③
(3)点对称:若函数关于点对称,则
①
②
③
题型一:对称性的判定
例11:定义在上的函数满足.若的图象关于直线对称,则下列选项中一定成立的是( )
A. B. C. D.
【答案】A
解:因为函数满足,
所以,所以,
又的图象关于直线对称,
所以,且,
则,
所以,
所以,
无法求出.
故选:A.
题型二:由函数对称性求函数值
例12:函数为偶函数,且图象关于直线对称,,则( )
A.3 B.4 C. D.
【答案】B
【详解】因为函数的图象关于直线对称,所以,
又因为函数为偶函数,所以,,
而函数的图象关于直线对称,所以.
故选:B
题型三:由周期性与对称性求函数解析式
例13:函数的图象与曲线关于轴对称,则( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】任取函数上的一点,
由函数的图象与曲线关于轴对称,
则点关于轴对称的点坐标为,又点在曲线上,
可得,则.
故选:D.
题型四:由周期性与对称性比较大小
例14:已知函数是奇函数,且,若在上是增函数,的大小关系是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】∵f(x+2)=﹣f(x),函数f(x)是奇函数,∴f(x+2)=﹣f(x)=f(﹣x),
∴函数f(x)关于x=1对称,且f(x+4)=f(x),∴函数是周期为4的周期数列.
∵f(x)在[﹣1,0]上是增函数,∴f(x)在[﹣1,1]上是增函数,f(x)在[1,2]上是减函数,f()=f(4+)=f()=f(),
∵f(x)在[1,2]上是减函数,且1<<,∴f(1)>f()>f(),
即f()<f()<f(1),故选D.
题型五 函数性质的综合应用
例15: (2022·重庆·西南大学附中模拟预测)函数满足,,当时,,则关于x的方程在上的解的个数是( )
A.1010 B.1011 C.1012 D.1013
【答案】B
【解析】因为函数满足,所以函数关于点对称,
因为,即,所以函数关于直线对称,
因为当时,,
所以,结合函数性质,作出函数图像,如图所示:
由图可知,函数为周期函数,周期为,
由于函数一个周期内,与有2个交点,
在上,与有1个交点,
所以根据函数周期性可知,当时,与有个交点.
所以关于x的方程在上的解的个数是个.
故选:B
奇偶性周期性及对称性综合应用
1.(2022·全国·高考真题)已知函数的定义域为R,且,则( )
A. B. C.0 D.1
【答案】A
【详解】因为,令可得,,所以,令可得,,即,所以函数为偶函数,令得,,即有,从而可知,,故,即,所以函数的一个周期为.
因为,,,,,所以
一个周期内的.由于22除以6余4,
所以.
故选:A.
八.幂函数
1.概念:形如y=xα(α∈R)的函数称为幂函数,其中x是自变量,α是常数.
2.幂函数的图像及性质
y=x
y=x2
y=x3
y=x
y=x-1
定义域
R
R
R
[0,+∞)
{x|x∈R且x≠0}
值域
R
[0,+∞)
R
[0,+∞)
{y|y∈R且y≠0}
奇偶性
奇函数
偶函数
奇函数
非奇非偶函数
奇函数
单调性
增
x∈[0,+∞)时,增;x∈(-∞,0]时,减
增
增
x∈(0,+∞)时,减;x∈(-∞,0)时,减
3. 幂值的大小比较
(1)直接法:当幂指数相同时,可直接利用幂函数的单调性来比较.
(2)转化法:当幂指数不同时,可以先转化为相同幂指数,再运用单调性比较大小.
(3)中间值法:当底数不同且幂指数也不同而不能运用单调性比较大小时,可选取适当的中间值与两数分别比较,从而达到比较大小的目的.
4.幂函数性质的应用
利用幂函数的性质解不等式,实际上就是利用幂函数的单调性,将不等式的大小关系转化为自变量的大小关系,解不等式(组)求参数范围时,注意分类讨论思想的应用。
题型一:幂函数的定义
例1:(2021·江西·模拟预测)已知幂函数的图象过点,则( )
A.0 B.2 C.4 D.5
【答案】C
解:因为为幂函数所以
又的图象过点即解得所以故选:C.
题型二:幂函数的定义域
例2:(2022·上海·高考真题)下列幂函数中,定义域为的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】对选项,则有:对选项,则有:
对选项,定义域为:对选项,则有:故答案选:
题型三:幂函数的值域
例3:(2020·江苏·高考真题)已知y=f(x)是奇函数,当x≥0时, ,则f(-8)的值是____.
【答案】
【详解】,因为为奇函数,所以
故答案为:
题型四:幂函数的单调性
例4:(2011·上海·高考真题(文))下列函数中,既是偶函数,又是在区间上单调递减的函数为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】由偶函数定义知,仅A,C为偶函数, C. 在区间上单调递增函数,故选A.
题型五:幂函数的奇偶性
例5:(2022·吉林吉林·模拟预测(文))设,使函数的定义域是R,且为偶函数的所有的值是( )
A.2 B.1,2
C.,2 D.,1,2
【答案】A
【详解】当时,,定义域为,故;
当时,,定义域为,但是为奇函数,故;
当时,,定义域为,为偶函数,故.故选:A
题型六:幂函数的图像判断与应用
例6:(2021·河北石家庄·模拟预测)已知幂函数与的部分图象如图所示,直线,与,的图象分别交于A、B、C、D四点,且,则( )
A. B.1 C. D.2
【答案】B
【详解】由得,即,所以,故选:B.
题型七:幂函数过定点问题
例7:(2021·浙江浙江·高一期末)以下结论正确的是( )
A.当时,函数的图象是一条直线
B.幂函数的图象都经过、两点
C.若幂函数的图象关于原点对称,则在定义域内随的增大而增大
D.幂函数的图象不可能在第四象限,但可能在第二象限
【答案】D
【解析】对于A选项,当时,函数的定义域为,所以,函数的图象是两条射线,A选项错误;对于B选项,幂函数不经过原点,B选项错误;对于C选项,幂函数的图象关于原点对称,但函数在定义域内不单调,C选项错误;对于D选项,由于幂函数在第一象限必有图象,若幂函数在第四象限有图象,与函数的定义矛盾,所以,幂函数的图象不可能在第四象限,若幂函数为偶函数,则幂函数在第二象限有图象,D选项正确.故选:D.
题型八:幂函数中的参数问题
例8:(2021·福建·漳州三中高一期中)已知函数是幂函数,且在上递增,则实数( )
A.2 B. C.4 D.2或
【答案】B
【解析】因函数是幂函数,则,即,解得或,
当时,函数在上递增,则,当时,函数在上递减,不符合要求,实数.故选:B。
第三章 函数的概念与性质专题详解
一、 函数的概念
设A、B是非空的数集,如果按照某种确定的对应关系,使对于集合A中的任意一个数,在集合B中都有唯一确定的数和它对应,那么就称:A→B为从集合A到集合B的一个函数。记作:。其中:叫做自变量,的取值范围A叫做函数的定义域;与的值相对应的值叫做函数值,函数值的集合叫做函数的值域。
构成函数的三要素:定义域、对应关系和值域
注意:(1)构成函数三个要素是定义域、对应关系和值域.由于值域是由定义域和对应关系决定的,所以,如果两个函数的定义域和对应关系完全一致,即称这两个函数相等(或为同一函数)。
(2)两个函数相等当且仅当它们的定义域和对应关系完全一致,而与表示自变量和函数值的字母无关。 相同函数的判断方法:①定义域一致;②表达式相同 (两点必须同时具备)
考点一:定义域的求法
一.已知函数解析式型
即给出函数的解析式的定义域求法,其解法是由解析式有意义列出关于自变量的不等式或不等式组,解此不等式(或组)即得原函数的定义域
求函数的定义域需要从这几个方面入手:
(1)分母不为零
(2)偶次根式的被开方数非负。
(3)对数中的真数部分大于0。
(4)指数、对数的底数大于0,且不等于1
(5)y=tanx中x≠kπ+π/2;y=cotx中x≠kπ等等。
( 6 )中x
例1:求下列函数的定义域
(1);(2);(3)().
解析:(1) 解得:或
所以函数的定义域为;故答案为:.
(2) 解得:或
所以函数的定义域为;故答案为: .
(3)(). 解得:
所以函数()的定义域为;故答案为:.
二、抽象函数型
抽象函数是指没有给出解析式的函数,不能用常规方法求解,一般表示为已知一个抽象函数的定义域求另一个抽象函数的定义域,一般有两种情况。
(一)已知的定义域,求的定义域。
其解法是:已知的定义域是求的定义域是解,即为所求的定义域。
例2:已知的定义域为,求的定义域。
解:,,解得
即函数的定义域为
举一反三
已知函数f(x)的定义域是[-1,4],求函数f(2x+1)的定义域.
【答案】.
【详解】
已知f(x)的定义域是[-1,4],即-1≤x≤4.故对于f(2x+1)应有-1≤2x+1≤4,
∴-2≤2x≤3,∴-1≤x≤.∴函数f(2x+1)的定义域是.
(二)已知的定义域,求的定义域。
其解法是:已知的定义域是求的定义域的方法是:,求的值域,即所求的定义域。
例3:已知的定义域为,求的定义域。
解:,,。
即函数的定义域是。
举一反三
已知函数的定义域为,求函数的定义域.
【答案】
【详解】因为的定义域为,
所以,所以.令,则.
即中,.故的定义域为.
(三) 复合函数定义域综合求解
例4:已知函数的定义域为,则的定义域为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】因为函数的定义域为,所以,则,
所以,解得,所以的定义域为,故选:B
举一反三
1.已知函数的定义域为,则函数的定义域为_________.
【答案】
【详解】函数的定义域为,即,所以,
所以,即,所以函数的定义域为.故答案为:.
三、逆向思维型
即已知所给函数的定义域求解析式中参数的取值范围。特别是对于已知定义域为,求参数的范围问题通常是转化为恒成立问题来解决。
例5:已知函数的定义域为求实数的取值范围。
解:讨论:
①当时,函数的定义域为;
②当时,是二次不等式,其对一切实数都成立的充要条件是
综上可知:。
举一反三
已知函数的定义域是,求实数的取值范围。
解:要使函数有意义,则必须恒成立,
因为的定义域为,即无实数解
讨论:①当时,恒成立,解得;
②当时,方程左边恒成立。
综上得:的取值范围是。
考点二:求函数值域
例1 已知函数在上满足:对任意,都有,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】由题意,得到在上单调递减,
因此只需,解得.故选:C.
二、值域是函数y=f(x)中y的取值范围。
常用的求值域的方法: (1)直接法 (2)图象法(数形结合)
(3)函数单调性法 (4)配方法
(5)换元法 (包括三角换元)(6)反函数法(逆求法)
(7)分离常数法 (8)判别式法
(9)复合函数法 (10)不等式法
(11)平方法等等
这些解题思想与方法贯穿了高中数学的始终。
1.利用常见函数的值域来求(直接法)
一次函数y=ax+b(a0)的定义域为R,值域为R;
反比例函数的定义域为{x|x0},值域为{y|y0};
二次函数的定义域为R,
当a>0时,值域为{};当a<0时,值域为{}.
例2 求下列函数的值域
① y=3x+2(-1x1) ②
③ (记住图像)
解:①∵-1x1,∴-33x3,
∴-13x+25,即-1y5,∴值域是[-1,5]
②略
③ 当x>0,∴=,
当x<0时,=-
∴值域是[2,+).(此法也称为配方法)
函数的图像为:
2.二次函数在区间上的值域(最值):
例3 求下列函数的最大值、最小值与值域:
①; ②;
③; ④;
解:∵,∴顶点为(2,-3),顶点横坐标为2.
①∵抛物线的开口向上,函数的定义域R,
∴x=2时,ymin=-3 ,无最大值;函数的值域是{y|y-3 }.
②∵顶点横坐标2[3,4],当x=3时,y= -2;x=4时,y=1;
∴在[3,4]上,=-2,=1;值域为[-2,1].
③∵顶点横坐标2 [0,1],当x=0时,y=1;x=1时,y=-2,
∴在[0,1]上,=-2,=1;值域为[-2,1].
④∵顶点横坐标2 [0,5],当x=0时,y=1;x=2时,y=-3, x=5时,y=6,
∴在[0,1]上,=-3,=6;值域为[-3,6].
3. 单调性法
例4 求函数y=4x-(x≤1/3)的值域。
设f(x)=4x,g(x)= -,(x≤1/3),易知它们在定义域内为增函数,从而y=f(x)+g(x)=4x-
在定义域为x≤1/3上也为增函数,而且y≤f(1/3)+g(1/3)=4/3,因此,所求的函数值域为{y|y≤4/3}。
4. 换元法
例5 1.求函数 的值域
解:设,则
2.求函数y=2x-的值域.
答案[,+∞).
【分析】
利用换元法设t=,将函数化为y=2(t2+1)-t,再利用二次函数的图像与性质即可求求解.
【详解】
设t=,则t≥0且x=t2+1,
所以y=2(t2+1)-t=2(t-)2+,
由t≥0,再结合函数的图象(如图),可得函数的值域为[,+∞).
5. 平方法
例7 (选)求函数 的值域
解:函数定义域为:
6. 分离常数法
例8 求函数 的值域
由 ,可得值域
小结:已知分式函数,如果在其自然定义域(代数式自身对变量的要求)内,值域为;如果是条件定义域(对自变量有附加条件),采用部分分式法将原函数化为,用复合函数法来求值域。
7,数型结合法
例9 已知函数.
(1)用分段函数的形式表示该函数;
(2)在所给的坐标系中画出该函数的图像,并根据图像直接写出该函数的定义域、值域(不要求写作图及解答过程)
答案1)(2)图见解析,定义域,值域
【分析】
(1)因为,分别讨论和,即可求得答案;
(2)由(1)得:,画出函数图像,即可求得答案.
【详解】
(1)
当,;
当,
(2)由(1)得:画出函数的图像,如图:
根据函数图像可知:定义域,值域.
10,反解法
例10 函数 的值域
解法一:(逆求法)
2
解法二:(换元法)设 ,则
解法三:(判别式法)原函数可化为
1) 时 不成立
2) 时,
综合1)、2)值域
11、判别式法
例11 求函数的值域
解法一:(判别式法)原式可化为
解法二:(不等式法)原函数可化为
当且仅当时取等号,故值域为
12.复合函数法
1
0
7 求函数的值域
解法一:(复合函数法)令,则
所以,值域
5
解法二:(判别式法)化为
1)时,不成立
2)时,得
综合1)、2)值域
二、函数的三种表示法是:解析法;图象法;列表法。
函数图象既可以是连续的曲线,也可以是直线、折线、离散的点等等,注意判断一个图形是否是函数图象的依据; 解析法:必须注明函数的定义域; 图象法:描点法作图要注意:确定函数的定义域;化简函数的解析式;观察函数的特征; 列表法:选取的自变量要有代表性,应能反映定义域的特征.
注意啊:解析法:便于算出函数值。列表法:便于查出函数值。图象法:便于量出函数值
一:分段函数
在定义域的不同部分上有不同的解析表达式的函数。在不同的范围里求函数值时必须把自变量代入相应的表达式。分段函数的解析式不能写成几个不同的方程,而就写函数值几种不同的表达式并用一个左大括号括起来,并分别注明各部分的自变量的取值情况.(1)分段函数是一个函数,不要把它误认为是几个函数;(2)分段函数的定义域是各段定义域的并集,值域是各段值域的并集
例1:已知若函数的值域为,则的最小值为______.
【答案】
【详解】由题意,函数,可得,
要使得函数的值域为,则满足,解得,
所以实数的最小值为.
故答案为:.
举一反三
1.已知狄利克雷函数,则下列结论正确的是( )
A.的值域为 B.定义域为
C. D.的图象经过点
【答案】BC
【详解】对于A, 的值域为,故A错误;对于B, 定义域为,故B正确;
对于C,当是有理数时,也为有理数,当是无理数时,也为无理数,
故成立,故C正确;
对于D,因为,所以的图象经过点,故D错误.
故选:BC.
2.已知函数f(x)=则不等式f(x)的解集是____.
【答案】[,2]
【详解】由题意得或
解得x0或0
例2:1.已知图①中的图象是函数的图象,则图②中的图象对应的函数可能是( )
A. B. C. D.
答案.C.
【详解】图②中的图象是在图①的基础上,去掉函数的图象在轴右侧的部分,
然后将轴左侧图象翻折到轴右侧,轴左侧图象不变得来的,
∴图②中的图象对应的函数可能是.故选:C.
举一反三
1.(多选)下列选项中所给图象是函数图象的为( )
A.B.C. D.
答案.CD
解:根据函数的定义,在定义域内作一条直线,将直线在定义域内左右移动,如果直线与图象的交点始终只有一个,则图象是函数图象,据此可判断C,D选项所给图象是函数图象,故选:CD.
2(多选).已知甲、乙两车由同一起点同时出发,并沿同一路线(假定为直线)行驶.甲车、乙车的速度曲线分别为V甲和V乙(如图所示).那么对于图中给定的t0和t1,下列判断中一定正确的是( )
A.在t1时刻,甲车的速度大于乙车的速度B.t0时刻后,甲车的速度小于乙车的速度
C.在t0时刻,两车的位置相同 D.在t0时刻,甲车在乙车前面
答案:BD
【详解】由图可知,当时间为t1时,甲车的速度小于乙车的速度,所以选项B正确,选项A错误;t0时刻之前,甲车的速度一直大于乙车,时间相同的情况下,甲车行驶路程大于乙车行驶路程,故t0时刻甲车在乙车前面.所以选项D正确,选项C错误.故选:BD
题型三:列表法
例3:1.下表表示y是x的函数,则函数的值域是( )
x
y
1
0
1
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】由题意,该函数的值域是.故选:D.
举一反三
已知下列表格表示的是函数,写出.
0
0
1
【答案】
【详解】,, ,,
四:求解析式
1. 凑配法
例4:已知f=x2+,求f(x);
【详解】(配凑法)∵,∴.
2.换元法
例5:1.已知数,则的解析式为( )
A. B. C.D.
【答案】B
【详解】设,则,则,即.故选:B
3.待定系数法
例6:已知一次函数满足,则=________.
【答案】
【详解】设,则由,
得,即,故解得,所以.故答案为:.
4. 方程组法
例7:已知2f +f(x)=x(x≠0),求f(x).
【详解】由f(x)+2f =x,将x换为,得f+2f(x)=,
于是得关于f(x)与 f 的方程组,
消去得f(x)=- (x≠0).
5.赋值法
例8:若函数满足,则( )
A.4 B.12 C.16 D.36
【答案】C解:令,得.故选:C.
四.函数的单调性
1、定义:
(1)设函数的定义域为A,区间MA,如果取区间M中的任意两个值,当改变量时,都有,那么就称函数在区间M上是增函数,如图(1)当改变量时,都有,那么就称函数在区间M上是减函数,如图(2)
注意:函数单调性定义中的x1,x2有三个特征,一是任意性,二是有大小,三是同属于一个单调区间.
2、巩固概念:
1、 定义的另一种表示方法
如果对于定义域I内某个区间D上的任意两个自变量x1,x2,若即,则函数y=f(x)是增函数,若即,则函数y=f(x)为减函数。
强调几点:
①单调性是对定义域内某个区间而言的,离开了定义域和相应区间就谈不上单调性.
②对于某个具体函数的单调区间,可以是整个定义域(如一次函数),可以是定义域内某个区间(如二次函数),也可以根本不单调(如常函数).
③单调性是对定义域的某个区间上的整体性质,不能用特殊值说明问题。
④函数在定义域内的两个区间A,B上都是增(或减)函数,一般不能认为函数在上是增(或减)函数.
熟记以下结论,可迅速判断函数的单调性.
1.函数y=-f(x)与函数y=f(x)的单调性相反.
2.当f(x)恒为正或恒为负时,函数y=与y=f(x)的单调性相反.
3.在公共区间内,增函数+增函数=增函数,增函数-减函数=增函数等
3.判断函数单调性的方法
(1)定义法.
(2)直接法.运用已知的结论,直接得到函数的单调性,如一次函数,二次函数的单
调性均可直接说出.
(3) 图象法.
4.函数的单调性 (1)设那么
上是增函数;
上是减函数.
5.单调性性质:
①增函数+增函数=增函数; ②减函数+减函数=减函数;
③增函数-减函数=增函数; ④减函数-增函数=减函数;
注:上述结果中的函数的定义域一般情况下是要变的,是等号左边两个函数定义域的交集。
6. 复合函数单调性的判断方法:
⑴如果函数和都是减函数(增函数),则在公共定义域内,
和函数也是减函数(增函数);
增函数
增函数
增函数
增函数
增函数
增函数
减函数
减函数
减函数
减函数
减函数
减函数
小结:同增异减。
研究函数的单调性,定义域优先考虑。
且复合函数的单调区间是它的定义域的某个子区间。
⑵
题型一:定义法证明或判断函数的单调性
例1:(2020·山东·高考真题)已知函数的定义域是,若对于任意两个不相等的实数,,总有成立,则函数一定是( )
A.奇函数 B.偶函数 C.增函数 D.减函数
【答案】C
【详解】对于任意两个不相等的实数,,总有成立,
等价于对于任意两个不相等的实数,总有.
所以函数一定是增函数.故选:C
题型二:求函数的单调区间
例2:设函数,则( )
A.是奇函数,且在(0,+∞)单调递增 B.是奇函数,且在(0,+∞)单调递减
C.是偶函数,且在(0,+∞)单调递增 D.是偶函数,且在(0,+∞)单调递减
【答案】A
【详解】因为函数定义域为,其关于原点对称,而,
所以函数为奇函数.
又因为函数在(0,+∞)上单调递增,在(-∞,0)上单调递增,
而在(0,+∞)上单调递减,在(-∞,0)上单调递减,
所以函数在(0,+∞)上单调递增,在(-∞,0)上单调递增.
故选:A.
题型三:根据函数的单调性求参数
例3:(2021·江西·模拟预测)若函数在上单调递减,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【详解】,
在上单调递减,则,所以.故选:C.
题型四:根据图像判断函数的单调性
例2:(2021·贵州·高二学业考试)定义在区间上的函数的图象如图所示,则的单调递减区间为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】由题图知:在上的单调递减,在上的单调递增,
所以的单调递减区间为.
故选:B
题型五:复合函数的单调性
例5:(2021·上海浦东新·三模)函数的单调递减区间为___________.
【答案】(或都对)
【解析】
利用复合函数的单调性,同增异减,即可得到答案;
【详解】
令,则,
在单调递减,在单调递增,
根据复合函数的单调性可得:在单调递减,
故答案为:
题型六:根据函数的单调性解不等式
例6:(2022·河北邢台·高考模拟)函数在上为增函数,且,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
解:∵在上为增函数,且,∴,解得,
故选:A.
题型七:根据函数的单调性比较大小
例7:(2021·全国·模拟预测(文))已知偶函数y=f(x)在区间上是减函数,则下列不等式一定成立的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】因为偶函数y=f(x)在区间(﹣∞,0]上是减函数,
所以f(x)在(0,+∞)上是增函数,
对于A,f(﹣3)=f(3),0<2<3,所以f(2)
对于C、D,f(﹣1)=f(1),0<1<2,所以f(﹣1)=f(1)
题型8:根据解析式判断函数的单调性
例8:(2021·福建省德化第一中学高一阶段练习)函数的单调递减区间是( )
A. B. C. D.
【答案】A
解:因为定义域为,函数在和上单调递减,
故函数的单调递减区间为和;故选:A
题型九:单调性综合应用
例9:1.(2021·全国·高考真题(文))下列函数中是增函数的为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】对于A,为上的减函数,不合题意,舍.
对于B,为上的减函数,不合题意,舍.
对于C,在为减函数,不合题意,舍.
对于D,为上的增函数,符合题意,故选:D.
五. 奇函数、偶函数的定义
(1)奇函数:设函数的定义域为,如果对内的任意一个,都有,则这个函数叫奇函数.
(2)偶函数:设函数的定义域为,如果对内的任意一个,都有,则这个函数叫做偶函数.
(3)奇偶性:如果函数是奇函数或偶函数,那么我们就说函数具有奇偶性.
(4)非奇非偶函数:无奇偶性的函数是非奇非偶函数.
注意:(1)奇函数若在时有定义,则.
(2)若且的定义域关于原点对称,则既是奇函数又是偶函数.
2.奇(偶)函数的基本性质
(1)对称性:奇函数的图象关于原点对称,偶函数的图象关于轴对称.
(2)单调性:奇函数在其对称区间上的单调性相同,偶函数在其对称区间上的单调性相反.
3. 判断函数奇偶性的方法
(1)图像法
(2)定义法
首先确定函数的定义域,并判断其定义域是否关于原点对称;
确定f(-x)与f(x)的关系;
作出相应结论:
若f(-x) = f(x) 或 f(-x)-f(x) = 0,则f(x)是偶函数;
若f(-x) =-f(x) 或 f(-x)+f(x) = 0,则f(x)是奇函数.
题型一 判断函数的奇偶性
例1:判断下列函数的奇偶性:
(1);
(2);
(3);
(4).
【解析】(1)的定义域为,它关于原点对称.
,故为偶函数.
(2)的定义域为,它关于原点对称.
,故为奇函数.
(3)的定义域为,它关于原点对称.
,故为奇函数.
(4),
故,故为非奇非偶函数.
题型二 利用函数的奇偶性求函数值
例2:1.已知在上是偶函数,且满足,当时,,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
解:在R上是偶函数,且满足,当时,,
则.故选:A.
举一反三
已知函数是奇函数,当时,,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】当时,,则,
因为函数是奇函数,则.故选:D.
题型三 利用函数的奇偶性求函数解析式
例3:若是定义在上的奇函数,且是偶函数,当时,,则当时,的解析式为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】因为是定义在上的奇函数,且是偶函数,
所以,即,
当时,,所以.故选:C
举一反三
1.若定义在 R 上的偶函数和奇函数满足,求.
解:因为为偶函数,为奇函数
所以,
因为 ①
所以
所以 ②
由①②式消去,得.
类型四:根据奇偶性求参数
例4:若函数是偶函数,则( )
A.-1 B.0 C.1 D.
【答案】C
【详解】由已知,,所以,
函数为偶函数,所以,所以,整理得:,所以.故选:C.
举一反三
1.已知为奇函数,则______.
【答案】
【详解】由题意是奇函数,则,即,
故,由于,故 ,故答案为:
类型五:利用奇偶性求范围问题
例4:定义在上的偶函数在上单调递减,且,若不等式的解集为,则的值为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】因为为偶函数,,在单调递减,若,则,不等式可转化为,所以,解得:,所以且,即.故选:B.
六、函数的周期性
周期函数的定义:对于定义域内的每一个,都存在非零常数,使得
恒成立,则称函数具有周期性,叫做的一个周期,
则()也是的周期,所有周期中的最小正数叫的最小正周期.
几种特殊的抽象函数:具有周期性的抽象函数:
函数满足对定义域内任一实数(其中为常数),
① ,则是以为周期的周期函数;
②,则是以为周期的周期函数;
③,则是以为周期的周期函数;
④,则是以为周期的周期函数;
⑤,则是以为周期的周期函数.
⑥,则是以为周期的周期函数.
⑦,则是以为周期的周期函数.
类型一:判断周期函数
例7:定义在上的函数满足,则下列函数中是周期函数的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】依题意,定义在上的函数满足,
所以,
所以是周期为的周期函数.故选:B.
类型二:周期性求值求值
例8:已知函数f(x)是定义在R上的周期为2的奇函数,当0
【答案】B
【详解】根据题意可得:
,可得故选:B.
类型三:周期性求函数解析式
例9:设定义在上的奇函数,满足对任意的都有,且当时,,则的值等于( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】由于函数为上的奇函数,满足对任意的都有,
则,
,
因此,.故选:C.
类型三:周期+奇偶性
例6:已知函数为奇函数,为偶函数,且,则___________.
【答案】
【详解】因为函数为奇函数,为偶函数,
所以 ,
即 ,
故,即 ,
故,即,
令 ,则由可得,
结合得, ,
所以,
故答案为:
七.函数对称性(异号对称)
(1)轴对称:若函数关于直线对称,则
①;
②;
③
(2)点对称:若函数关于点对称,则
①
②
③
(3)点对称:若函数关于点对称,则
①
②
③
题型一:对称性的判定
例11:定义在上的函数满足.若的图象关于直线对称,则下列选项中一定成立的是( )
A. B. C. D.
【答案】A
解:因为函数满足,
所以,所以,
又的图象关于直线对称,
所以,且,
则,
所以,
所以,
无法求出.
故选:A.
题型二:由函数对称性求函数值
例12:函数为偶函数,且图象关于直线对称,,则( )
A.3 B.4 C. D.
【答案】B
【详解】因为函数的图象关于直线对称,所以,
又因为函数为偶函数,所以,,
而函数的图象关于直线对称,所以.
故选:B
题型三:由周期性与对称性求函数解析式
例13:函数的图象与曲线关于轴对称,则( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】任取函数上的一点,
由函数的图象与曲线关于轴对称,
则点关于轴对称的点坐标为,又点在曲线上,
可得,则.
故选:D.
题型四:由周期性与对称性比较大小
例14:已知函数是奇函数,且,若在上是增函数,的大小关系是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】∵f(x+2)=﹣f(x),函数f(x)是奇函数,∴f(x+2)=﹣f(x)=f(﹣x),
∴函数f(x)关于x=1对称,且f(x+4)=f(x),∴函数是周期为4的周期数列.
∵f(x)在[﹣1,0]上是增函数,∴f(x)在[﹣1,1]上是增函数,f(x)在[1,2]上是减函数,f()=f(4+)=f()=f(),
∵f(x)在[1,2]上是减函数,且1<<,∴f(1)>f()>f(),
即f()<f()<f(1),故选D.
题型五 函数性质的综合应用
例15: (2022·重庆·西南大学附中模拟预测)函数满足,,当时,,则关于x的方程在上的解的个数是( )
A.1010 B.1011 C.1012 D.1013
【答案】B
【解析】因为函数满足,所以函数关于点对称,
因为,即,所以函数关于直线对称,
因为当时,,
所以,结合函数性质,作出函数图像,如图所示:
由图可知,函数为周期函数,周期为,
由于函数一个周期内,与有2个交点,
在上,与有1个交点,
所以根据函数周期性可知,当时,与有个交点.
所以关于x的方程在上的解的个数是个.
故选:B
奇偶性周期性及对称性综合应用
1.(2022·全国·高考真题)已知函数的定义域为R,且,则( )
A. B. C.0 D.1
【答案】A
【详解】因为,令可得,,所以,令可得,,即,所以函数为偶函数,令得,,即有,从而可知,,故,即,所以函数的一个周期为.
因为,,,,,所以
一个周期内的.由于22除以6余4,
所以.
故选:A.
八.幂函数
1.概念:形如y=xα(α∈R)的函数称为幂函数,其中x是自变量,α是常数.
2.幂函数的图像及性质
y=x
y=x2
y=x3
y=x
y=x-1
定义域
R
R
R
[0,+∞)
{x|x∈R且x≠0}
值域
R
[0,+∞)
R
[0,+∞)
{y|y∈R且y≠0}
奇偶性
奇函数
偶函数
奇函数
非奇非偶函数
奇函数
单调性
增
x∈[0,+∞)时,增;x∈(-∞,0]时,减
增
增
x∈(0,+∞)时,减;x∈(-∞,0)时,减
3. 幂值的大小比较
(1)直接法:当幂指数相同时,可直接利用幂函数的单调性来比较.
(2)转化法:当幂指数不同时,可以先转化为相同幂指数,再运用单调性比较大小.
(3)中间值法:当底数不同且幂指数也不同而不能运用单调性比较大小时,可选取适当的中间值与两数分别比较,从而达到比较大小的目的.
4.幂函数性质的应用
利用幂函数的性质解不等式,实际上就是利用幂函数的单调性,将不等式的大小关系转化为自变量的大小关系,解不等式(组)求参数范围时,注意分类讨论思想的应用。
题型一:幂函数的定义
例1:(2021·江西·模拟预测)已知幂函数的图象过点,则( )
A.0 B.2 C.4 D.5
【答案】C
解:因为为幂函数所以
又的图象过点即解得所以故选:C.
题型二:幂函数的定义域
例2:(2022·上海·高考真题)下列幂函数中,定义域为的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】对选项,则有:对选项,则有:
对选项,定义域为:对选项,则有:故答案选:
题型三:幂函数的值域
例3:(2020·江苏·高考真题)已知y=f(x)是奇函数,当x≥0时, ,则f(-8)的值是____.
【答案】
【详解】,因为为奇函数,所以
故答案为:
题型四:幂函数的单调性
例4:(2011·上海·高考真题(文))下列函数中,既是偶函数,又是在区间上单调递减的函数为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】由偶函数定义知,仅A,C为偶函数, C. 在区间上单调递增函数,故选A.
题型五:幂函数的奇偶性
例5:(2022·吉林吉林·模拟预测(文))设,使函数的定义域是R,且为偶函数的所有的值是( )
A.2 B.1,2
C.,2 D.,1,2
【答案】A
【详解】当时,,定义域为,故;
当时,,定义域为,但是为奇函数,故;
当时,,定义域为,为偶函数,故.故选:A
题型六:幂函数的图像判断与应用
例6:(2021·河北石家庄·模拟预测)已知幂函数与的部分图象如图所示,直线,与,的图象分别交于A、B、C、D四点,且,则( )
A. B.1 C. D.2
【答案】B
【详解】由得,即,所以,故选:B.
题型七:幂函数过定点问题
例7:(2021·浙江浙江·高一期末)以下结论正确的是( )
A.当时,函数的图象是一条直线
B.幂函数的图象都经过、两点
C.若幂函数的图象关于原点对称,则在定义域内随的增大而增大
D.幂函数的图象不可能在第四象限,但可能在第二象限
【答案】D
【解析】对于A选项,当时,函数的定义域为,所以,函数的图象是两条射线,A选项错误;对于B选项,幂函数不经过原点,B选项错误;对于C选项,幂函数的图象关于原点对称,但函数在定义域内不单调,C选项错误;对于D选项,由于幂函数在第一象限必有图象,若幂函数在第四象限有图象,与函数的定义矛盾,所以,幂函数的图象不可能在第四象限,若幂函数为偶函数,则幂函数在第二象限有图象,D选项正确.故选:D.
题型八:幂函数中的参数问题
例8:(2021·福建·漳州三中高一期中)已知函数是幂函数,且在上递增,则实数( )
A.2 B. C.4 D.2或
【答案】B
【解析】因函数是幂函数,则,即,解得或,
当时,函数在上递增,则,当时,函数在上递减,不符合要求,实数.故选:B。
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