2020版新一线高考文科数学（北师大版）一轮复习教学案：第2章第1节　函数及其表示


第章　函数、导数及其应用
第一节　函数及其表示
[考纲传真]　1.了解构成函数的要素，会求一些简单函数的定义域和值域；了解映射的概念.2.在实际情境中，会根据不同的需要选择恰当的方法(如图像法、列表法、解析法)表示函数.3.了解简单的分段函数，并能简单应用(函数分段不超过三段)．

1．函数与映射的概念

函数
映射
两集合A，B
设A，B是两个非空的数集
设A，B是两个非空的集合
对应关系f：A→B
如果按照某个对应关系f，对于集合A中任何一个数x，在集合B中都存在唯一确定的数f(x)与之对应
如果按某一个确定的对应关系f，使对于集合A中的每一个元素x，B中总有唯一一个元素y与之对应
名称
称f：A→B为从集合A到集合B的一个函数
称f：A→B为从集合A到集合B的一个映射
记法
函数y＝f(x)，x∈A
映射：f：A→B
2.函数的有关概念
(1)函数的定义域、值域
在函数y＝f(x)，x∈A中，自变量x的取值范围(数集A)叫做函数的定义域；函数值的集合{f(x)|x∈A}叫做函数的值域．
(2)函数的三要素：定义域、对应关系和值域．
(3)相等函数：如果两个函数的定义域相同，并且对应关系完全一致，则这两个函数为相等函数．
(4)函数的表示法
表示函数的常用方法有解析法、图像法和列表法．
3．分段函数
(1)若函数在其定义域的不同子集上，因对应关系不同而分别用几个不同的式子来表示，这种函数称为分段函数．
(2)分段函数的定义域等于各段函数的定义域的并集，其值域等于各段函数的值域的并集，分段函数虽由几个部分组成，但它表示的是一个函数．

求函数定义域的依据
(1)整式函数的定义域为R；
(2)分式的分母不为零；
(3)偶次根式的被开方数不小于零；
(4)对数函数的真数必须大于零；
(5)正切函数y＝tan x的定义域为；
(6)x0中x≠0；
(7)实际问题中除要考虑函数解析式有意义外，还应考虑实际问题本身的要求．
[基础自测]
1．(思考辨析)判断下列结论的正误．(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)函数是特殊的映射． (　　)
(2)函数y＝1与y＝x0是同一个函数． (　　)
(3)与x轴垂直的直线和一个函数的图像至多有一个交点． (　　)
(4)分段函数是两个或多个函数． (　　)
[答案]　(1)√　(2)×　(3)√　(4)×
2．(教材改编)函数y＝＋的定义域为(　　)
A．　　　　 B．(－∞，3)∪(3，＋∞)
C．∪(3，＋∞) D．(3，＋∞)
C　[由题意知解得x≥且x≠3.]
3．设函数f(x)＝则f(f(3))等于(　　)
A．　 B．3
C．　 D．
D　[f(3)＝，f(f(3))＝f ＝＋1＝，故选D.]
4．下列函数中，与函数y＝x＋1是相等函数的是(　　)
A．y＝()2 B．y＝＋1
C．y＝＋1 D．y＝＋1
B　[y＝＋1＝x＋1，且函数定义域为R，故选B．]
5．已知函数f(x)＝，若f(a)＝5，则实数a的值为________．
12　[由f(a)＝5得＝5，解得a＝12.]


求函数的定义域

【例】　(1)(2019·黄山模拟)函数y＝的定义域为(　　)
A．(－2,1)　　　　 B．[－2,1]
C．(0,1) D．(0,1]
(2)若函数y＝f(x)的定义域为[0,2]，则函数g(x)＝的定义域是________．
(3)已知函数y＝f(x2－1)的定义域为[－，]，则函数y＝f(x)的定义域为________．
(1)C　(2)[0,1)　(3)[－1,2]　[(1)由题意得，解得0＜x＜1，故选C．
(2)由0≤2x≤2，得0≤x≤1，又x－1≠0，即x≠1，
所以0≤x<1，即g(x)的定义域为[0,1)．
(3)由函数y＝f(x2－1)的定义域为[－，]得
－1≤x2－1≤2，即函数y＝f(x)的定义域为[－1,2]．]
[规律方法]　常见函数定义域的类型及求解策略
(1)已知函数解析式，构造使解析式有意义的不等式(组)求解．
(2)实际问题：由实际意义及使解析式有意义构成的不等式(组)求解．
(3)抽象函数：
①若已知函数f(x)的定义域为[a，b]，其复合函数f(g(x))的定义域由不等式a≤g(x)≤b求出；
②若已知函数f(g(x))的定义域为[a，b]，则f(x)的定义域为g(x)在x∈[a，b]时的值域；
③已知f[φ(x)]定义域为[m，n]，求f[h(x)]定义域，先求φ(x)值域[a，b]，令a≤h(x)≤b，解出x即可．
易错警示：求定义域时，对解析式不要化简，求出定义域后一定要将其写成集合或区间形式．
(1)函数f(x)＝＋lg(3x＋1)的定义域是(　　)
A．　　　　 B．
C． D．
(2)已知函数f(2x)的定义域为[－1,1]，则f(x)的定义域为________．
(1)A　(2)　[(1)由题意可知解得∴－＜x＜1，故选A．
(2)∵f(2x)的定义域为[－1,1]，
∴≤2x≤2，即f(x)的定义域为.]


求函数的解析式

【例2】　(1)已知f(x)是二次函数且f(0)＝2，f(x＋1)－f(x)＝x－1，则f(x)＝________.
(2)已知f(2x＋1)＝4x2－6x＋5，则f(x)＝________.
(3)已知f(x)＋2f＝x(x≠0)，则f(x)＝________.
(1)x2－x＋2　(2)x2－5x＋9　(3)－　[(1)设f(x)＝ax2＋bx＋c(a≠0)，由f(0)＝2，得c＝2，f(x＋1)－f(x)＝a(x＋1)2＋b(x＋1)－ax2－bx＝x－1，即2ax＋a＋b＝x－1，
∴即∴f(x)＝x2－x＋2.
(2)法一(配凑法)
f(2x＋1)＝4x2－6x＋5＝(2x＋1)2－10x＋4
＝(2x＋1)2－5(2x＋1)＋9，
∴f(x)＝x2－5x＋9.
法二(换元法)
令2x＋1＝t(t∈R)，则x＝，
所以f(t)＝4－6×＋5＝t2－5t＋9，
所以f(x)＝x2－5x＋9.
(3)∵f(x)＋2f ＝x，∴f ＋2f(x)＝.
联立方程组
解得f(x)＝－(x≠0)．]
[规律方法]　求函数解析式的常用方法
(1)待定系数法：若已知函数的类型，可用待定系数法；
(2)换元法：已知复合函数f(g(x))的解析式，可用换元法，此时要注意新元的取值范围；
(3)消去法：已知关于f(x)与f 或f(－x)的表达式，可根据已知条件再构造出另外一个等式，通过解方程组求出f(x)；
(4)配凑法：由已知条件f(g(x))＝F(x)，可将F(x)改写成关于g(x)的表达式，然后以x替代g(x)，即得f(x)的表达式．
(1)已知f(＋1)＝x＋2，则f(x)＝________.
(2)已知f(x)是一次函数，且2f(x－1)＋f(x＋1)＝6x，则f(x)＝________.
(3)已知函数f(x)满足f(－x)＋2f(x)＝2x，则f(x)＝________.
(1)x2－1(x≥1)　(2)2x＋　(3)　[(1)(换元法)设＋1＝t(t≥1)，则＝t－1，所以f(t)＝(t－1)2＋2(t－1)＝t2－1(t≥1)，所以f(x)＝x2－1(x≥1)．
(配凑法)f(＋1)＝x＋2＝(＋1)2－1，
又＋1≥1，∴f(x)＝x2－1(x≥1)．
(2)∵f(x)是一次函数，
∴设f(x)＝kx＋b(k≠0)，
由2f(x－1)＋f(x＋1)＝6x，得
2[k(x－1)＋b]＋k(x＋1)＋b＝6x，即3kx－k＋3b＝6x，
∴
∴k＝2，b＝，即f(x)＝2x＋.
(3)由f(－x)＋2f(x)＝2x　　　　 ①，
得f(x)＋2f(－x)＝2－x ②，
①×2－②，得3f(x)＝2x＋1－2－x.
即f(x)＝.
∴f(x)的解析式为f(x)＝.]


分段函数

►考法1　求分段函数的函数值
【例3】　(1)若f(x)＝，则f ＝(　　)
A．－2　 B．－3　　　
C．9　 D．－9
(2)已知函数f(x)＝，则f 的值为(　　)
A．－1 B．1
C． D．
(1)C　(2)B　[(1)f ＝log3＝－2，
则f ＝f(－2)＝－2＝9.
(2)f ＝f ＋1＝f ＋1＋1＝2cos－π＋2＝2×＋2＝1，故选B．]
►考法2　求参数或自变量的值
【例4】　(1)已知f(x)＝若f(a)＝2，则实数a的值为(　　)
A．2 B．－1或2
C．±1或2 D．1或2
(2)设函数f(x)＝若f ＝4，则b＝(　　)
A．1 B．
C． D．
(1)B　(2)D　[(1)由f(a)＝2得
或
解得a＝2或a＝－1，故选B．
(2)f ＝f ＝f .
当－b＜1，即b＞时，3×－b＝4，解得b＝(舍去)．当－b≥1，即b≤时，2－b＝4，解得b＝.故选D.]
►考法3　解与分段函数有关的方程或不等式
【例5】　(1)(2019·青岛模拟)设f(x)＝若f(a)＝f(a＋1)，则f＝(　　)
A．2 B．4
C．6 D．8
(2)(2017·全国卷Ⅲ)设函数f(x)＝则满足f(x)＋f ＞1的x的取值范围是________．
(1)C　(2)　[(1)法一：当0＜a＜1时，a＋1＞1，
∴f(a)＝，f(a＋1)＝2(a＋1－1)＝2a.
由f(a)＝f(a＋1)得＝2a，∴a＝.
此时f ＝f(4)＝2×(4－1)＝6.
当a≥1时，a＋1＞1，
∴f(a)＝2(a－1)，f(a＋1)＝2(a＋1－1)＝2a.
由f(a)＝f(a＋1)得2(a－1)＝2a，无解．
综上，f ＝6，故选C．
法二：∵当0＜x＜1时，f(x)＝，为增函数，
当x≥1时，f(x)＝2(x－1)，为增函数，
又f(a)＝f(a＋1)，
∴＝2(a＋1－1)，
∴a＝.
∴f＝f(4)＝6.
(2)当x≤0时，原不等式为x＋1＋x＋>1，解得x>－，
∴－ 当01，显然成立．
当x>时，原不等式为2x＋2x－>1，显然成立．
综上可知，x的取值范围是.]
[规律方法]　1.求分段函数的函数值，要先确定要求值的自变量属于定义域的哪一个子集，然后代入该段的解析式求值，当出现f(f(a))的形式时，应从内到外依次求值．
2．已知函数值或函数值范围求自变量的值或范围时，应根据每一段的解析式分别求解，但要注意检验所求自变量的值或范围是否符合相应段的自变量的取值范围．
易错警示：当分段函数自变量的范围不确定时，应分类讨论．
(1)设函数f(x)＝则f(－2)＋f(log212)＝(　　)
A．3 B．6
C．9 D．12
(2)已知函数f(x)＝若f(f(－1))＝2，则实数m的值为(　　)
A．1 B．1或－1
C． D．或－
(3)设函数f(x)＝则使得f(x)≤2成立的x的取值范围是________．
(1)C　(2)D　(3)(－∞，8]　[(1)∵－2<1，
∴f(－2)＝1＋log2(2＋2)＝1＋log24＝1＋2＝3.
∵log212>1，∴f(log212)＝2log212－1＝＝6.
∴f(－2)＋f(log212)＝3＋6＝9.故选C．
(2)f(f(－1))＝f(1＋m2)＝log2(1＋m2)＝2，m2＝3，解得m＝±，故选D.
(3)当x<1时，x－1<0，ex－1 ∴当x<1时满足f(x)≤2.
当x≥1时，x≤2，x≤23＝8，∴1≤x≤8.
综上可知x∈(－∞，8]．]

1．(2015·全国卷Ⅰ)已知函数f(x)＝且f(a)＝－3，则f(6－a)＝(　　)
A．－　 B．－　　　C．－　 D．－
A　[分类讨论处理条件f(a)＝－3，解得a，然后代入函数解析式计算f(6－a)．
由于f(a)＝－3，
①若a≤1，则2a－1－2＝－3，整理得2a－1＝－1.
由于2x>0，所以2a－1＝－1无解；
②若a>1，则－log2(a＋1)＝－3，
解得a＋1＝8，a＝7，
所以f(6－a)＝f(－1)＝2－1－1－2＝－.
综上所述，f(6－a)＝－.故选A．]
2．(2015·全国卷Ⅱ)已知函数f(x)＝ax3－2x的图像过点(－1,4)，则a＝________.
－2　[将已知点代入函数解析式即可求得a的值．
∵f(x)＝ax3－2x的图像过点(－1,4)，
∴4＝a×(－1)3－2×(－1)，解得a＝－2.]