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备战2024年高考数学大一轮复习(人教A版-理)第二章 函数概念与基本初等函数Ⅰ第7节 函数的图象
展开第7节 函数的图象
考试要求 1.在实际情境中,会根据不同的需要选择恰当的方法(如图象法、列表法、解析法)表示函数;2.会运用基本初等函数的图象分析函数的性质,解决方程解的个数与不等式解的问题.
1.利用描点法作函数的图象
步骤:(1)确定函数的定义域;(2)化简函数解析式;(3)讨论函数的性质(奇偶性、单调性、周期性、对称性等);(4)列表(尤其注意特殊点、零点、最大值点、最小值点、与坐标轴的交点等),描点,连线.
2.利用图象变换法作函数的图象
(1)平移变换
(2)对称变换
y=f(x)的图象y=-f(x)的图象;
y=f(x)的图象y=f(-x)的图象;
y=f(x)的图象y=-f(-x)的图象;
y=ax(a>0,且a≠1)的图象y=logax(a>0,且a≠1)的图象.
(3)伸缩变换
y=f(x)y=f(ax).
y=f(x)y=Af(x).
(4)翻折变换
y=f(x)的图象y=|f(x)|的图象;
y=f(x)的图象y=f(|x|)的图象.
1.函数图象自身的轴对称
(1)f(-x)=f(x)⇔函数y=f(x)的图象关于y轴对称;
(2)函数y=f(x)的图象关于直线x=a对称⇔f(a+x)=f(a-x)⇔f(x)=f(2a-x)⇔
f(-x)=f(2a+x);
(3)若函数y=f(x)的定义域为R,且有f(a+x)=f(b-x),则函数y=f(x)的图象关于直线x=对称.
2.函数图象自身的中心对称
(1)f(-x)=-f(x)⇔函数y=f(x)的图象关于原点对称;
(2)函数y=f(x)的图象关于点(a,0)对称⇔f(a+x)=-f(a-x)⇔f(x)=-f(2a-x)⇔f(-x)=-f(2a+x);
(3)函数y=f(x)的图象关于点(a,b)成中心对称⇔f(a+x)=2b-f(a-x)⇔f(x)=2b-f(2a-x).
3.两个函数图象之间的对称关系
(1)函数y=f(a+x)与y=f(b-x)的图象关于直线x=对称(由a+x=b-x得对称轴方程);
(2)函数y=f(x)与y=f(2a-x)的图象关于直线x=a对称;
(3)函数y=f(x)与y=2b-f(-x)的图象关于点(0,b)对称;
(4)函数y=f(x)与y=2b-f(2a-x)的图象关于点(a,b)对称.
1.思考辨析(在括号内打“√”或“×”)
(1)当x∈(0,+∞)时,函数y=|f(x)|与y=f(|x|)的图象相同.( )
(2)函数y=af(x)与y=f(ax)(a>0且a≠1)的图象相同.( )
(3)函数y=f(x)与y=-f(x)的图象关于原点对称.( )
(4)若函数y=f(x)满足f(1+x)=f(1-x),则函数f(x)的图象关于直线x=1对称.( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)√
解析 (1)令f(x)=-x,当x∈(0,+∞)时,y=|f(x)|=x,y=f(|x|)=-x,两者图象不同,(1)错误.
(2)中两函数当a≠1时,y=af(x)与y=f(ax)是由y=f(x)分别进行横坐标与纵坐标伸缩变换得到,两图象不同,(2)错误.
(3)y=f(x)与y=-f(x)的图象关于x轴对称,(3)错误.
2.下列图象是函数y=的图象的是( )
答案 C
解析 其图象是由y=x2图象中x<0的部分和y=x-1图象中x≥0的部分组成.
3.(2021·昆明质检)已知图①中的图象对应的函数为y=f(x),则图②中的图象对应的函数为( )
A.y=f(|x|) B.y=f(-|x|)
C.y=|f(x)| D.y=-|f(x)|
答案 B
解析 观察函数图象可得,②是由①保留y轴左侧及y轴上的图象,然后将y轴左侧图象翻折到右侧所得,结合函数图象的对称变换可得变换后的函数的解析式为y=f(-|x|).
4.(2021·天津卷)函数y=的图象大致为( )
答案 B
解析 设y=f(x)=,则函数f(x)的定义域为{x|x≠0},关于原点对称,
又f(-x)==f(x),所以函数f(x)为偶函数,排除A,C;
当x∈(0,1)时,ln|x|<0,x2+1>0,
所以f(x)<0,排除D.
5.(易错题)设f(x)=2-x,g(x)的图象与f(x)的图象关于直线y=x对称,h(x)的图象由g(x)的图象向右平移1个单位得到,则h(x)=________.
答案 -log2(x-1)
解析 与f(x)的图象关于y=x对称的图象所对应的函数为g(x)=-log2x,再将其图象右移1个单位得到h(x)=-log2(x-1)的图象.
6.(2022·西安调研)已知函数f(x)的图象如图所示,则函数g(x)=logf(x)的定义域是________.
答案 (2,8]
解析 当f(x)>0时,函数g(x)=logf(x)有意义,由函数f(x)的图象知满足f(x)>0时,x∈(2,8].
考点一 作函数的图象
例1 作出下列函数的图象:
(1)y=2|x|+1;
(2)y=|lg(x-1)|;
(3)y=x2-|x|-2.
解 (1)将y=2x的图象关于y轴作对称图象,取y≥1的部分得y=2|x|的图象,再将所得图象向上平移1个单位长度,得到y=2|x|+1的图象,如图①所示(实线部分).
(2)首先作出y=lg x的图象,然后将其向右平移1个单位长度,得到y=lg(x-1)的图象,再把所得图象在x轴下方的部分翻折到x轴上方,即得所求函数y=|lg(x-1)|的图象,如图②所示(实线部分).
(3)y=x2-|x|-2=函数为偶函数,先用描点法作出[0,+∞)上的图象,再根据对称性作出(-∞,0)上的图象,其图象如图③所示.
感悟提升 1.描点法作图:当函数解析式(或变形后的解析式)是熟悉的基本函数时,就可根据这些函数的特征描出图象的关键点直接作出.
2.图象变换法:若函数图象可由某个基本函数的图象经过平移、翻折、对称得到,可利用图象变换作出,并应注意平移变换与伸缩变换的顺序对变换单位及解析式的影响.
训练1 分别作出下列函数的图象:
(1)y=|x2-5x+4|;(2)y=.
解 (1)令y=x2-5x+4=0,解出两根为1,4,得到y=x2-5x+4的图象.将x轴以下的部分关于x轴作对称图形,得到y=|x2-5x+4|的图象,如图①所示(实线部分).
(2)y==2+,故函数的图象可由y=的图象向右平移1个单位,再向上平移2个单位得到,如图②所示.
考点二 函数图象的辨识
1.函数f(x)=在[-π,π]的图象大致为( )
答案 D
解析 ∵f(-x)==-f(x),且x∈[-π,π],∴f(x)为奇函数,排除A.
当x=π时,f(π)=>0,排除B,C,只有D满足.
2.已知函数f(x)=g(x)=-f(-x),则函数g(x)的图象是( )
答案 D
解析 法一 当x>0时,-x<0,
所以g(x)=-f(-x)=,
当x≤0时,-x≥0,g(x)=-x2,
从而根据函数的取值正负情况可知D正确.
法二 也可先画出f(x)的图象,再关于原点对称得g(x)的图象.
3.已知函数f(x)=则函数y=f(1-x)的大致图象是( )
答案 D
解析 法一 先画出函数f(x)=的草图,令函数f(x)的图象关于y轴对称,得函数f(-x)的图象,再把所得的函数f(-x)的图象,向右平移1个单位,得到函数y=f(1-x)的图象(图略),故选D.
法二 由已知函数f(x)的解析式,得y=f(1-x)=故该函数过点(0,3),排除A;过点(1,1),排除B;在(-∞,0)上单调递增,排除C.
4.(2021·浙江卷)已知函数f(x)=x2+,g(x)=sin x,则图象如图的函数可能是( )
A.y=f(x)+g(x)-
B.y=f(x)-g(x)-
C.y=f(x)g(x)
D.y=
答案 D
解析 易知函数f(x)=x2+是偶函数,g(x)=sin x是奇函数,给出的图象对应的函数是奇函数.选项A,y=f(x)+g(x)-=x2+sin x为非奇非偶函数,不符合题意,排除A;选项B,y=f(x)-g(x)-=x2-sin x也为非奇非偶函数,不符合题意,排除B;因为当x∈(0,+∞)时,f(x)单调递增,且f(x)>0,当x∈时,g(x)单调递增,且g(x)>0,所以y=f(x)g(x)在上单调递增,由图象可知所求函数在上不单调,排除C.故选D.
感悟提升 1.抓住函数的性质,定性分析:(1)从函数的定义域,判断图象的左右位置;从函数的值域,判断图象的上下位置;(2)从函数的单调性,判断图象的变化趋势;(3)从周期性,判断图象的循环往复;(4)从函数的奇偶性,判断图象的对称性.
2.抓住函数的特征,定量计算:从函数的特征点,利用特征点、特殊值的计算分析解决问题.
考点三 函数图象的应用
角度1 研究函数的性质
例2 已知函数f(x)=x|x|-2x,则下列结论正确的是( )
A.f(x)是偶函数,递增区间是(0,+∞)
B.f(x)是偶函数,递减区间是(-∞,1)
C.f(x)是奇函数,递减区间是(-1,1)
D.f(x)是奇函数,递增区间是(-∞,0)
答案 C
解析 将函数f(x)=x|x|-2x去掉绝对值得f(x)=画出函数f(x)的图象,如图,观察图象可知,函数f(x)的图象关于原点对称,故函数f(x)为奇函数,且在(-1,1)上是递减的.
角度2 在不等式中的应用
例3 (1)若函数f(x)=log2(x+1),且a>b>c>0,则,,的大小关系为________.
(2)设奇函数f(x)在(0,+∞)上为增函数,且f(1)=0,则不等式<0的解集为________.
答案 (1)>>
(2)(-1,0)∪(0,1)
解析 (1)由题意可得,,,分别看作函数f(x)=log2(x+1)图象上的点(a,f(a)),(b,f(b)),(c,f(c))与原点连线的斜率.
结合图象可知,当a>b>c>0时,
<<.
(2)因为f(x)为奇函数,
所以不等式<0可化为<0,
即xf(x)<0,f(x)的大致图象如图所示,
所以原不等式的解集为(-1,0)∪(0,1).
角度3 求参数的取值范围
例4 (1)(2022·洛阳模拟)已知f(x)=若关于x的方程a=f(x)恰有两个不同的实数根,则实数a的取值范围是( )
A.∪[1,2) B.∪[1,2)
C.(1,2) D.[1,2)
(2)已知函数f(x)=|x2+3x|,x∈R.若方程f(x)-a|x-1|=0恰有4个互异的实数根,则实数a的取值范围为________.
答案 (1)B (2)(0,1)∪(9,+∞)
解析 (1)关于x的方程a=f(x)恰有两个不同的实根,即f(x)的图象与直线y=a恰有两个不同的交点,作出f(x)的图象如图所示.
由图象可得a的取值范围为∪[1,2).
(2)设y1=f(x)=|x2+3x|,y2=a|x-1|.
在同一直角坐标系中作出y1=|x2+3x|,
y2=a|x-1|的图象如图所示.
由图可知f(x)-a|x-1|=0有4个互异的实数根等价于y1=|x2+3x|与y2=a|x-1|的图象有4个不同的交点,且4个交点的横坐标都小于1,
所以①(-3
∴
∴0 ②(x>1)有两组不同解.
消去y得x2+(3-a)x+a=0有两不等实根x3,x4,
∴Δ=a2-10a+9>0,
又∵x3+x4=a-3>2,x3x4=a>1,
∴a>9.
综上可知,09.
感悟提升 1.利用函数的图象研究函数的性质
对于已知或易画出其在给定区间上图象的函数,其性质(单调性、奇偶性、周期性、最值(值域)、零点)常借助于图象研究,但一定要注意性质与图象特征的对应关系.
2.利用函数的图象可解决某些方程和不等式的求解问题,方程f(x)=g(x)的根就是函数f(x)与g(x)图象交点的横坐标;不等式f(x)
(2)已知函数y=f(x)的图象是圆x2+y2=2上的两段弧,如图所示,则不等式f(x)>f(-x)-2x的解集是______.
(3)已知f(x)=则函数y=2f2(x)-3f(x)+1的零点个数是______.
答案 (1) (2)(-1,0)∪(1,]
(3)5
解析 (1)如图作出函数f(x)的图象,
当-1≤k<时,g(x)的图象恒在f(x)下方.
(2)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画出y=f(x)与y=-x的图象,
由图象可知不等式的解集为(-1,0)∪(1,].
(3)方程2f2(x)-3f(x)+1=0的解为f(x)=或1.
作出y=f(x)的图象,由图象知y=f(x)与y=有2个交点,y=f(x)与y=1有3个交点,故零点的个数为5.
1.在2 h内将某种药物注射进患者的血液中,在注射期间,血液中的药物含量呈线性增加;停止注射后,血液中的药物含量呈指数衰减,能反映血液中药物含量Q随时间t变化的图象是( )
答案 B
解析 依题意知,在2 h内血液中药物含量Q持续增加,停止注射后,Q呈指数衰减,图象B适合.
2.(2022·河南名校联考)函数f(x)=的部分图象大致为( )
答案 A
解析 因为f(x)=,
所以f(-x)=
=-=-f(x),
所以函数f(x)为奇函数,排除选项C,D;
又当x∈时,f(x)>0,所以排除B.选A.
3.若函数f(x)=ax-a-x(a>0且a≠1)在R上为减函数,则函数y=loga(|x|-1)的图象可能是( )
答案 D
解析 由f(x)在R上是减函数,知0 又y=loga(|x|-1)是偶函数,定义域是(-∞,-1)∪(1,+∞).
∴当x>1时,y=loga(x-1)的图象由y=logax的图象向右平移一个单位得到.因此D正确.
4.下列函数中,其图象与函数y=ln x的图象关于直线x=1对称的是( )
A.y=ln(1-x) B.y=ln(2-x)
C.y=ln(1+x) D.y=ln(2+x)
答案 B
解析 法一 设所求函数图象上任一点的坐标为(x,y),则其关于直线x=1的对称点的坐标为(2-x,y),由对称性知点(2-x,y)在函数f(x)=ln x的图象上,所以y=ln(2-x).
法二 由题意知,对称轴上的点(1,0)在函数y=ln x的图象上也在所求函数的图象上,代入选项中的函数表达式逐一检验,排除A,C,D,选B.
5.(2021·郑州模拟)已知函数f(x)=-x+1+log2x,则不等式f(x)<0的解集是( )
A.(0,2)
B.(-∞,1)∪(2,+∞)
C.(1,2)
D.(0,1)∪(2,+∞)
答案 D
解析 函数f(x)=-x+1+log2x的定义域为(0,+∞),且f(1)=f(2)=0,由f(x)<0可得log2x
则函数y=log2x与函数y=x-1图象的两个交点的坐标为(1,0),(2,1),由图象可知,不等式log2x
A.f(x)= B.f(x)=
C.f(x)= D.f(x)=
答案 D
解析 由题图可知,f(x)为偶函数,故C错误;
又f(x)>0恒成立,对于A,f(x)=>0不恒成立,故A错误;
由图知f(x)在x=-1和x=1处无定义,故B错误.故选D.
7.已知f(x)=2x-1,g(x)=1-x2.当|f(x)|≥g(x)时,h(x)=|f(x)|;当|f(x)|
B.有最大值1,无最小值
C.有最小值-1,无最大值
D.有最大值-1,无最小值
答案 C
解析 如图,画出y=|f(x)|=|2x-1|与y=g(x)=1-x2的图象,它们交于A,B两点.
由“规定”,在A,B两侧,|f(x)|≥g(x),故h(x)=|f(x)|;
在A,B之间,|f(x)|
8.若函数y=f(x)的图象恒过点(2,2),则函数y=f(5-x)的图象一定经过点________.
答案 (3,2)
解析 ∵f(5-x)的图象可以看作y=f(x)的图象先关于y轴对称,再向右平移5个单位长度得到,点(2,2)关于y轴对称的点(-2,2),再将此点向右平移5个单位长度为(3,2),∴y=f(5-x)的图象一定过点(3,2).
9.已知函数f(x)=x2-2|x|-m的零点有两个,则实数m的取值范围是________.
答案 {-1}∪(0,+∞)
解析 在同一平面直角坐标系内作出函数y=x2-2|x|的图象和直线y=m,可知当m>0或m=-1时,直线y=m与函数y=x2-2|x|的图象有两个交点,即函数f(x)=x2-2|x|-m有两个零点.
10.已知函数f(x)在R上单调且其部分图象如图所示,若不等式-2
答案 1
解析 由图象可知不等式-2
∴0
11.(2021·兰州质检)设函数y=f(x)的图象与y=的图象关于直线y=x对称,且f(3)+f=4,则实数a=________.
答案 -2
解析 设(x,y)是y=f(x)图象上任意一点,则(y,x)在函数y=的图象上,
所以x=,则y=logx-a.
因此f(x)=logx-a.
由f(3)+f=4,得-1+1-2a=4,
所以a=-2.
12.(2022·哈尔滨模拟)若函数f(x)=的值域是(a,+∞),则a的取值范围是________.
答案
解析 画出函数f(x)=的图象,如图所示.
f(x)=x2+1(x<1)的值域是[1,+∞),
f(x)=a+(x≥1)的值域是,
要使函数f(x)的值域是(a,+∞),
则解得≤a<1,
所以a的取值范围是.
13.若直角坐标系内A,B两点满足:(1)点A,B都在f(x)的图象上;(2)点A,B关于原点对称,则称点对(A,B)是函数f(x)的一个“和谐点对”,(A,B)与(B,A)可看作一个“和谐点对”.已知函数f(x)=则f(x)的“和谐点对”有( )
A.1个 B.2个
C.3个 D.4个
答案 B
解析 作出函数y=x2+2x(x<0)的图象关于原点对称的图象(如图中的虚线部分),看它与函数y=(x≥0)的图象的交点个数即可,观察图象可得交点个数为2,即f(x)的“和谐点对”有2个.
14.(2021·上海卷)已知函数y=f(x)的定义域为R,下列是f(x)无最大值的充分条件的是( )
A.f(x)为偶函数且图象关于点(1,1)对称
B.f(x)为偶函数且图象关于直线x=1对称
C.f(x)为奇函数且图象关于点(1,1)对称
D.f(x)为奇函数且图象关于直线x=1对称
答案 C
解析 选项A,B,D的反例如图1,2,3所示,故选项A,B,D错误;
对于选项C,∵f(x)为奇函数且图象关于点(1,1)对称,
∴f(x)+f(-x)=0,f(2+x)+f(-x)=2,∴f(2+x)-f(x)=2,
∴f(2k+x)=f(x)+2k,k∈Z,
又f(0)=0,∴f(2k)=2k,k∈Z,当k→+∞时,f(2k)=2k→+∞,∴函数f(x)无最大值,故选C.
15.已知函数f(x)=若实数a,b,c互不相等,且f(a)=f(b)=f(c),则a+b+c的取值范围是________.
答案 (2,2 023)
解析 函数f(x)=的图象如图所示,不妨令a
由正弦曲线的对称性可知a+b=1,而1
答案 7
解析 易知g(x)=-的图象关于直线x=1对称,h(x)=cos πx的图象关于直线x=1对称.作出两个函数的图象,如图所示.
根据图象知,两函数有7个交点,其中一个点的横坐标为x=1,另外6个交点关于直线x=1对称,因此xi=3×2+1=7.
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