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    第11讲 二次函数与幂函数-2024年高考数学一轮复习精品导学案(新高考)(解析版)
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    第11讲 二次函数与幂函数-2024年高考数学一轮复习精品导学案(新高考)(解析版)

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    这是一份第11讲 二次函数与幂函数-2024年高考数学一轮复习精品导学案(新高考)(解析版),共11页。学案主要包含了2021年甲卷文科等内容,欢迎下载使用。

    第11讲 二次函数与幂函数

    1.幂函数
    (1)幂函数的定义
    一般地,形如y=xα的函数称为幂函数,其中x是自变量,α为常数.
    (2)常见的五种幂函数的图象

    (3)幂函数的性质
    ①幂函数在(0,+∞)上都有定义;
    ②当α>0时,幂函数的图象都过点(1,1)和(0,0),且在(0,+∞)上单调递增;
    ③当α<0时,幂函数的图象都过点(1,1),且在(0,+∞)上单调递减.
    2.二次函数
    (1)二次函数解析式的三种形式
    一般式:f(x)=ax2+bx+c(a≠0).
    顶点式:f(x)=a(x-m)2+n(a≠0),顶点坐标为(m,n).
    零点式:f(x)=a(x-x1)(x-x2)(a≠0),x1,x2为f(x)的零点.
    (2)二次函数的图象和性质
    函数
    y=ax2+bx+c(a>0)
    y=ax2+bx+c(a<0)
    图象
    (抛物线)


    定义域
    R
    值域


    对称轴
    x=-
    顶点
    坐标

    奇偶性
    当b=0时是偶函数,当b≠0时是非奇非偶函数
    单调性
    在上是减函数;
    在上是增函数
    在上是增函数;
    在上是减函数



    1、【2021年甲卷文科】下列函数中是增函数的为(       )
    A. B. C. D.
    【答案】D
    【解析】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.
    2、(2016全国III) 已知,,,则
    A. B. C. D.
    【答案】A
    【解析】因为,,,且幂函数在上单调递增,指数函数在上单调递增,所以,故选A.

    1、若幂函数f(x)=(m2-4m+4)·xm2-6m+8在(0,+∞)上为增函数,则m的值为(  )
    A.1或3 B.1
    C.3 D.2
    【答案】 B
    【解析】 由题意得m2-4m+4=1,m2-6m+8>0,解得m=1.
    2、若二次函数g(x)满足g(1)=1,g(-1)=5,且图象过原点,则g(x)的解析式为(  )
    A.g(x)=2x2-3x
    B.g(x)=3x2-2x
    C.g(x)=3x2+2x
    D.g(x)=-3x2-2x
    【答案】 B
    【解析】 二次函数g(x)满足g(1)=1,g(-1)=5,且图象过原点,
    设二次函数为g(x)=ax2+bx,
    可得
    解得a=3,b=-2,
    所求的二次函数为g(x)=3x2-2x.
    3、已知,若幂函数为奇函数,且在上递减,则=_____.
    【答案】
    【解析】由题意为奇函数,所以只能取,又在上递减,所以
    4、若二次函数y=kx2-4x+2在区间[1,2]上是单调递增函数,则实数k的取值范围为(  )
    A.[2,+∞) B.(2,+∞)
    C.(-∞,0) D.(-∞,2)
    【答案】A 
    【解析】二次函数y=kx2-4x+2的对称轴为x=,当k>0时,要使函数y=kx2-4x+2在区间[1,2]上是增函数,只需≤1,解得k≥2.
    当k<0时,<0,此时抛物线的对称轴在区间[1,2]的左侧,该函数y=kx2-4x+2在区间[1,2]上是减函数,不符合要求.综上可得实数k的取值范围是[2,+∞)


    考向一 幂函数的图像与性质
    例1、(1)幂函数y=f(x)的图像过点(4,2),则幂函数y=f(x)的解析式为___________.
    (2)图中曲线是幂函数y=xα在第一象限的图像.已知α取±2,±四个值,则相应于曲线C1,C2,C3,C4的α值依次为____________.
    (3)已知函数f(x)=(m2-m-1)x-5m-3,m为何值时,f(x)是幂函数,且在(0,+∞)上是增函数?
    【答案】(1).
    (2) 2,,-,-2(3)m=-1.
    【解析】(1)令f(x)=xα,则4α=2,∴α=,∴.
    (2):2,,-,-2
    (3)∵函数f(x)=(m2-m-1)x-5m-3是幂函数,
    ∴m2-m-1=1,解得m=2或m=-1.
    当m=2时,-5m-3=-13,函数y=x-13在(0,+∞)上是减函数;
    当m=-1时,-5m-3=2,函数y=x2在(0,+∞)上是增函数.∴m=-1.
    变式1、已知幂函数f(x)= ,若f(a+1)<f(10-2a),求实数a的取值范围.
    【解析】 由题意,得函数f(x)的定义域为[0,+∞),且f(x)在区间[0,+∞)上单调递增.
    因为f(a+1) 故实数a的取值范围是[-1,3).
    变式2、已知幂函数f(x)=x-1 ,若f(a+1)<f(10-2a),求实数a的取值范围.
    【解析】 由题意,得函数f(x)的定义域为 (-∞,0)∪(0,+∞),且f(x)在区间(-∞,0)和区间(0,+∞)上单调递减.
    因为f(a+1) 所以a+1>10-2a>0或0>a+1>10-2a或 a+1<0<10-2a,
    解得3 综上,实数a的取值范围是(-∞,-1)∪(3,5).
    方法总结:(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.
    考向二 一元二次函数的解析式
    例2、(1)函数f(x)满足下列性质:①定义域为R,值域为[1,+∞);②图象关于x=2对称;③对任意x1,x2∈(-∞,0),且x1≠x2,都有<0.请写出函数f(x)的一个解析式________.(只要写出一个即可)
    【答案】 f(x)=x2-4x+5(答案不唯一)
    【解析】 由二次函数的对称性、值域及单调性可得f(x)的解析式可以为f(x)=(x-2)2+1,
    此时f(x)图象的对称轴为x=2,开口向上,满足②,
    ∵对任意x1,x2∈(-∞,0),且x1≠x2,
    都有<0,
    等价于f(x)在(-∞,0)上单调递减,
    ∴f(x)=(x-2)2+1满足③,
    又f(x)=(x-2)2+1≥1,满足①,
    故f(x)的解析式可以为f(x)=x2-4x+5.
    (2)已知二次函数f(x)满足f(2)=-1,f(-1)=-1,且f(x)的最大值是8,则f(x)=________.
    【答案】 -4x2+4x+7
    【解析】 法一 (利用“一般式”)
    设f(x)=ax2+bx+c(a≠0).
    由题意得解得
    ∴所求二次函数的解析式为f(x)=-4x2+4x+7.
    法二 (利用“顶点式”)
    设f(x)=a(x-m)2+n(a≠0).
    ∵f(2)=f(-1),
    ∴抛物线的对称轴为x==,
    ∴m=.
    又根据题意,函数有最大值8,所以n=8,
    ∴y=f(x)=a+8.
    ∵f(2)=-1,∴a+8=-1,解得a=-4,
    ∴f(x)=-4+8=-4x2+4x+7.
    法三 (利用“零点式”)
    由已知f(x)+1=0的两根为x1=2,x2=-1,
    故可设f(x)+1=a(x-2)(x+1)(a≠0),
    即f(x)=ax2-ax-2a-1.
    又函数有最大值8,即=8.
    解得a=-4或a=0(舍).
    故所求函数的解析式为f(x)=-4x2+4x+7.
    变式1、已知二次函数f(x)的图象经过点(4,3),它在x轴上截得的线段长为2,并且对任意x∈R,都有f(2-x)=f(2+x),则f(x)=________.
    【答案】x2-4x+3
    【解析】 因为f(2-x)=f(2+x)对x∈R恒成立,
    所以y=f(x)的图象关于x=2对称.
    又y=f(x)的图象在x轴上截得的线段长为2,
    所以f(x)=0的两根为2-=1或2+=3.
    所以二次函数f(x)与x轴的两交点坐标为(1,0)和(3,0).
    因此设f(x)=a(x-1)(x-3).
    又点(4,3)在y=f(x)的图象上,
    所以3a=3,则a=1.
    故f(x)=(x-1)(x-3)=x2-4x+3
    变式2、(多选)如图是二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)图象的一部分,图象过点A(-3,0),对称轴为x=-1.给出下面四个结论正确的为(  )
    A.b2>4ac     B.2a-b=1
    C.a-b+c=0     D.5a<b
    【答案】 AD
    【解析】 因为图象与x轴交于两点,所以b2-4ac>0,即b2>4ac,A正确.
    对称轴为x=-1,即-=-1,2a-b=0,B错误.
    结合图象,当x=-1时,y>0,即a-b+c>0,C错误.
    由对称轴为x=-1知,b=2a.
    根据抛物线开口向下,知a<0,所以5a<2a,即5a<b,D正确
    方法总结:求二次函数的解析式,一般用待定系数法,其关键是根据已知条件恰当选择二次函数解析式的形式,一般选择规律如下:

    考向三 一元二次函数的最值问题
    例3、已知函数y=4x2-12x+3.当x∈R时,值域为________;当x∈[2,3]时,值域为________;
    当x∈[-1,5]时,值域为________.
    2.若函数y=x2-2x+3在区间[0,m]上有最大值3,最小值2,求实数m的取值范围.
    3.求函数f(x)=x2-2ax在区间[0,1]上的最小值.
    【解析】:1.因为y=4x2-12x+3=4-6,所以
    当x∈R时,值域为[-6,+∞);
    当x∈[2,3]时,∉[2,3],根据函数图象知函数在区间[2,3]上单调递增,故当x=2时,y取得最小值-5,当x=3时,y取得最大值3,则值域为[-5,3].
    当x∈[-1,5]时,∈[-1,5],则当x=时,y取得最小值-6,当x=5时,y取得最大值43,故值域为[-6,43].
    2.作出函数y=x2-2x+3的图象如图.
    由图象可知,要使函数在[0,m]上取得最小值2,则1∈[0,m],从而m≥1,
    当x=0时,y=3;当x=2时,y=3,
    所以要使函数取得最大值为3,则m≤2,
    故所求m的取值范围为[1,2].
    3.f(x)=x2-2ax=(x-a)2-a2,对称轴为x=a.
    (1)当a<0时,f(x)在[0,1]上是增函数,
    ∴f(x)min=f(0)=0.
    (2)当0≤a≤1时,f(x)min=f(a)=-a2.
    (3)当a>1时,f(x)在[0,1]上是减函数,
    ∴f(x)min=f(1)=1-2a,
    综上所述,f(x)min=
    变式1、求函数y=ax2-2x+3(a∈R)在区间[0,1]上的最大值.

    【解析】 当a=0时,y=-2x+3在区间[0,1]上单调递减,则y的值域为[1,3];
    若a>0,则当≥1,即0 当0<≤,即a≥2时,函数在区间上单调递减,在区间上单调递增,则y的值域为;
    当<<1,即1 若a<0,则函数在区间[0,1]上单调递减,则y的值域为[a+1,3].
    综上,当a∈(-∞,2)时,y的最大值为3;
    当a∈[2,+∞)时,y的最大值为a+1.
    变式2、若函数y=x2-2x+3在区间[0,m]上有最大值3,最小值2,求实数m的取值范围.
    【解析】 由题意,得函数在区间(-∞,1)上单调递减,在区间(1,+∞)上单调递增.
    令y=3,x2-2x=0,解得x=0或x=2,
    令y=2,x2-2x+1=0,解得x=1.
    因为函数在区间[0,m]上有最大值3,最小值2.
    所以实数m的取值范围是[1,2].


    1、已知是奇函数,当时,,则的值是 .
    【答案】
    【解析】是奇函数,当时,,则.

    2、(2022·山东·烟台二中模拟预测)请写出一个定义在R上的函数,其图象关于y轴对称,无最小值,且最大值为2.其解析式可以为______.
    【答案】或(,等)(答案不唯一)
    【解析】根据题中的条件可知函数是偶函数,最大值为2,所以满足题中的条件,再如,再如等等(答案不唯一).
    故答案为:或(,等)(答案不唯一).
    3、(2022·湖北省新高考联考协作体高三起点考试)若,,,,则a,b,c,a的大小关系是( )
    A. B. C. D.
    【答案】C
    【解析】 幂函数在上单调递增,又,
    ,,故选:C.
    4、(2022·江苏淮安市六校第一次联考)已知函数f(x)是定义在R上的偶函数,当x≥0时,f(x)=x2-4x,则不等式f(x+2)<5的解集为( )
    A.(-3,7) B.(-4,5) C.(-7,3) D.(-2,6)
    【答案】C
    【解析】由题意可知,因为函数f(x)为偶函数,所以f(|x+2|)=f(x+2),则不等式f(x+2)<5可化为f(|x+2|)<5,即|x+2|2-4|x+2|<5,可化为(|x+2|+1)(|x+2|-5)<0,
    解得|x+2|<5,解得-7<x<3,故答案选C.
    5、(2022·江苏镇江中学高三10月月考)满足的实数m的取值范围是( ).
    A. B. C. D.
    【答案】D
    【解析】幂函数在为减函数,且函数值为正,在为减函数,且函数值为负,等价于,或或,
    解得或或,所以不等式的解集为.
    故选:D.
    6、(多选)已知函数f(x)=|x2-2ax+b|(x∈R),给出下列命题,其中是真命题的是(  )
    A.若a2-b≤0,则f(x)在区间[a,+∞)上是增函数
    B.存在a∈R,使得f(x)为偶函数
    C.若f(0)=f(2),则f(x)的图象关于x=1对称
    D.若a2-b-2>0,则函数h(x)=f(x)-2有2个零点

    【答案】AB 
    【解析】对于选项A,若a2-b≤0,则f(x)=|(x-a)2+b-a2|=(x-a)2+b-a2在区间[a,+∞)上是增函数,故A正确;对于选项B,当a=0时,f(x)=|x2+b|显然是偶函数,故B正确;对于选项C,取a=0,b=-2,函数f(x)=|x2-2ax+b|化为f(x)=|x2-2|,满足f(0)=f(2),但f(x)的图象关于x=1不对称,故C错误;对于选项D,如图,a2-b-2>0,即a2-b>2,则h(x)=|(x-a)2-b-a2|-2有4个零点,故D错误.
    7、(2022·烟台莱州一中月考)已知二次函数f(x)=ax2+bx+c,且满足f(0)=2,f(x+1)-f(x)=2x+1.
    (1)求函数f(x)的解析式;
    (2)当x∈[t,t+2](t∈R)时,求函数f(x)的最小值g(t)(用t表示).
    【解析】 (1)因为二次函数f(x)=ax2+bx+c满足f(0)=2,f(x+1)-f(x)=2x+1,
    所以
    即所以
    解得因此f(x)=x2+2.
    (2)因为f(x)=x2+2是图象的对称轴为直线x=0,且开口向上的二次函数,
    当t≥0时,f(x)=x2+2在x∈[t,t+2]上单调递增,
    则f(x)min=f(t)=t2+2;
    当t+2≤0,即t≤-2时,
    f(x)=x2+2在x∈[t,t+2]上单调递减,
    则f(x)min=f(t+2)=(t+2)2+2=t2+4t+6;
    当t<0 即-2 综上g(t)=


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