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    高考数学一轮复习 第2章 第4节 二次函数与幂函数 试卷
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    高考数学一轮复习 第2章 第4节 二次函数与幂函数

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    这是一份高考数学一轮复习 第2章 第4节 二次函数与幂函数,共14页。


    1.二次函数
    (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-h)2+k(a≠0),顶点坐标为(h,k);
    零点式:f(x)=a(x-x1)(x-x2)(a≠0),x1,x2为f(x)的零点.
    (2)二次函数的图象与性质
    2.幂函数
    (1)定义: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)五种常见幂函数的图象与性质
    1.(思考辨析)判断下列结论的正误.(正确的打“√”,错误的打“×”)
    (1)二次函数y=ax2+bx+c,x∈R,不可能是偶函数.( )
    (2)二次函数y=ax2+bx+c,x∈[a,b]的最值一定是eq \f(4ac-b2,4a).( )
    (3)幂函数的图象一定经过点(1,1)和点(0,0).( )
    (4)当n>0时,幂函数y=xn在(0,+∞)上是增函数.( )
    [答案] (1)× (2)× (3)× (4)√
    2.(教材改编)已知幂函数f(x)=xα的图象过点(4,2),若f(m)=3,则实数m的值为( )
    A.eq \r(3) B.±eq \r(3)
    C.±eq \r(9)D.9
    D [由题意可知4α=22α=2,所以α=eq \f(1,2).
    所以f(x)=xeq \f(1,2)=eq \r(x),
    故f(m)=eq \r(m)=3⇒m=9.]
    3.已知函数f(x)=ax2+x+5的图象在x轴上方,则a的取值范围是( )
    A.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(1,20))) B.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-∞,-\f(1,20)))
    C.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,20),+∞)) D.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(1,20),0))
    C [由题意知eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a>0,,Δ<0,))即eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a>0,,1-20a<0,))得a>eq \f(1,20).]
    4.(2017·贵阳适应性考试(二))二次函数f(x)=2x2+bx-3(b∈R)零点的个数是( )
    A.0 B.1
    C.2 D.4
    C [因为判别式Δ=b2+24>0,所以原二次函数有2个零点,故选C.]
    5.若二次函数y=ax2+bx+c的图象与x轴交于A(-2,0),B(4,0)且函数的最大值为9,则这个二次函数的表达式是________. 【导学号:31222037】
    y=-x2+2x+8 [设y=a(x+2)(x-4),对称轴为x=1,
    当x=1时,ymax=-9a=9,∴a=-1,
    ∴y=-(x+2)(x-4)=-x2+2x+8.]
    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,试确定此二次函数的解析式.
    【导学号:31222038】
    [解] 法一(利用一般式):
    设f(x)=ax2+bx+c(a≠0).2分
    由题意得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(4a+2b+c=-1,,a-b+c=-1,,\f(4ac-b2,4a)=8,))8分
    解得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a=-4,,b=4,,c=7.))
    ∴所求二次函数为f(x)=-4x2+4x+7.12分
    法二(利用顶点式):
    设f(x)=a(x-m)2+n.
    ∵f(2)=f(-1),
    ∴抛物线的图象的对称轴为x=eq \f(2+-1,2)=eq \f(1,2).3分
    ∴m=eq \f(1,2).又根据题意函数有最大值8,∴n=8.
    ∴y=f(x)=aeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(1,2)))2+8.8分
    ∵f(2)=-1,∴aeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2-\f(1,2)))2+8=-1,解得a=-4,
    ∴f(x)=-4eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(1,2)))2+8=-4x2+4x+7.12分
    法三(利用零点式):
    由已知f(x)+1=0的两根为x1=2,x2=-1,2分
    故可设f(x)+1=a(x-2)(x+1),
    即f(x)=ax2-ax-2a-1.6分
    又函数的最大值是8,即eq \f(4a-2a-1--a2,4a)=8,
    解得a=-4,
    ∴所求函数的解析式为f(x)=-4x2+4x+7.12分
    [规律方法] 用待定系数法求二次函数的解析式,关键是灵活选取二次函数解析式的形式,选法如下
    [变式训练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),求f(x)的解析式.
    [解] ∵f(2-x)=f(2+x)对x∈R恒成立,
    ∴f(x)的对称轴为x=2.2分
    又∵f(x)的图象被x轴截得的线段长为2,
    ∴f(x)=0的两根为1和3.6分
    设f(x)的解析式为f(x)=a(x-1)(x-3)(a≠0).
    又∵f(x)的图象过点(4,3),
    ∴3a=3,a=1.10分
    ∴所求f(x)的解析式为f(x)=(x-1)(x-3),
    即f(x)=x2-4x+3.12分
    eq \a\vs4\al(☞)角度1 二次函数图象的识别及应用
    (1)设abc>0,则二次函数f(x)=ax2+bx+c的图象可能是( )
    A B C D
    (2)已知函数f(x)=x2+mx-1,若对于任意x∈[m,m+1],都有f(x)<0成立,则实数m的取值范围是________.
    (1)D (2)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(\r(2),2),0)) [(1)由A,C,D知,f(0)=c<0.
    ∵abc>0,∴ab<0,∴对称轴x=-eq \f(b,2a)>0,知A,C错误,D符合要求.由B知f(0)=c>0,∴ab>0,∴x=-eq \f(b,2a)<0,B错误.
    (2)作出二次函数f(x)的图象,对于任意x∈[m,m+1],都有f(x)<0,则有eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(fm<0,,fm+1<0,))
    即eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(m2+m2-1<0,,m+12+mm+1-1<0,))解得-eq \f(\r(2),2)<m<0.]
    eq \a\vs4\al(☞)角度2 二次函数的最值问题
    (1)(2017·广西一模)若xlg52≥-1,则函数f(x)=4x-2x+1-3的最小值为( )
    A.-4B.-3
    C.-1D.0
    (2)(2017·安徽皖北第一次联考)已知函数f(x)=-x2+2ax+1-a在区间[0,1]上的最大值为2,则a的值为( ) 【导学号:31222039】
    A.2B.-1或-3
    C.2或-3D.-1或2
    (1)A (2)D [(1)xlg52≥-1⇒lg52x≥lg55-1⇒2x≥eq \f(1,5),
    令t=2xeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(t≥\f(1,5))),则有y=t2-2t-3=(t-1)2-4,
    当t=1≥eq \f(1,5),即x=0时,f(x)取得最小值-4.故选A.
    (2)函数f(x)=-(x-a)2+a2-a+1图象的对称轴为x=a,且开口向下,分三种情况讨论如下:
    ①当a≤0时,函数f(x)=-x2+2ax+1-a在区间[0,1]上是减函数,
    ∴f(x)max=f(0)=1-a,由1-a=2,得a=-1.
    ②当0<a≤1时,函数f(x)=-x2+2ax+1-a在区间[0,a]上是增函数,在[a,1]上是减函数,
    ∴f(x)max=f(a)=-a2+2a2+1-a=a2-a+1,
    由a2-a+1=2,解得a=eq \f(1+\r(5),2)或a=eq \f(1-\r(5),2).∵0<a≤1,∴两个值都不满足,舍去.
    ③当a>1时,函数f(x)=-x2+2ax+1-a在区间[0,1]上是增函数,
    ∴f(x)max=f(1)=-1+2a+1-a=2,∴a=2.
    综上可知,a=-1或a=2.]
    eq \a\vs4\al(☞)角度3 二次函数中的恒成立问题
    已知a是实数,函数f(x)=2ax2+2x-3在x∈[-1,1]上恒小于零,则实数a的取值范围为________.
    eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-∞,\f(1,2))) [由题意知2ax2+2x-3<0在[-1,1]上恒成立.
    当x=0时,适合;
    当x≠0时,a<eq \f(3,2)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,x)-\f(1,3)))2-eq \f(1,6).
    因为eq \f(1,x)∈(-∞,-1]∪[1,+∞),当x=1时,右边取最小值eq \f(1,2),所以a<eq \f(1,2).
    综上,实数a的取值范围是eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-∞,\f(1,2))).]
    [规律方法] 1.二次函数最值问题应抓住“三点一轴”数形结合求解,三点是指区间两个端点和中点,一轴指的是对称轴,结合配方法,用函数的单调性及分类讨论的思想即可完成.
    2.由不等式恒成立求参数的取值范围,常用分离参数法,转化为求函数最值问题,其依据是a≥f(x)⇔a≥f(x)max,a≤f(x)⇔a≤f(x)min.
    (1)幂函数y=f(x)的图象过点(4,2),则幂函数y=f(x)的图象是( )
    A B C D
    (2)已知幂函数f(x)=xm2-2m-3(m∈N*)的图象关于y轴对称,且在(0,+∞)上是减函数,则m的值为________.
    (1)C (2)1 [(1)令f(x)=xα,则4α=2,∴α=eq \f(1,2),
    ∴f(x)=xeq \f(1,2).
    (2)∵f(x)在(0,+∞)上是减函数,
    ∴m2-2m-3<0,解得-1<m<3.
    又m∈N*,∴m=1或m=2.
    由于f(x)的图象关于y轴对称.
    ∴m2-2m-3的值应为偶数,
    又当m=2时,m2-2m-3为奇数,
    ∴m=2舍去.因此m=1.]
    [规律方法] 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.若幂函数y=xα(α∈R)是偶函数,则α必为偶数.当α是分数时,一般将其先化为根式,再判断.
    3.若幂函数y=xα在(0,+∞)上单调递增,则α>0,若在(0,+∞)上单调递减,则α<0.
    [变式训练2] (1)设a=0.5,b=0.9,c=lg50.3,则a,b,c的大小关系是( )
    A.a>c>b B.c>a>b
    C.a>b>cD.b>a>c
    (2)若(a+1) <(3-2a) ,则实数a的取值范围是________.
    (1)D (2)eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\c1(-1,\f(2,3))) [(1)a=0.5=0.25,b=0.9,所以根据幂函数的性质知b>a>0,而c=lg50.3<0,所以b>a>c.
    (2)易知函数y=x的定义域为[0,+∞),在定义域内为增函数,所以eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a+1≥0,,3-2a≥0,,a+1<3-2a,))解得-1≤a<eq \f(2,3).]
    [思想与方法]
    1.二次函数的三种形式的选法
    (1)已知三个点的坐标时,宜用一般式.
    (2)已知二次函数的顶点坐标或与对称轴有关或与最大(小)值有关的量时,常使用顶点式.
    (3)已知二次函数与x轴有两个交点,且横坐标已知时,选用零点式求f(x)更方便.
    2.研究二次函数的性质要注意
    (1)结合图象分析;
    (2)含参数的二次函数,要进行分类讨论.
    3.利用幂函数的单调性比较幂值大小的方法
    在比较幂值的大小时,必须结合幂值的特点,转化为同指数幂,再选择适当的函数,借助其单调性进行比较.
    4.幂函数y=xα(α∈R)图象的特征
    α>0时,图象过原点和(1,1),在第一象限的图象上升;
    α<0时,图象不过原点,在第一象限的图象下降,反之也成立.
    [易错与防范]
    1.对于函数y=ax2+bx+c,若是二次函数,就隐含着a≠0,当题目条件中未说明a≠0时,就要分a=0,a≠0两种情况讨论.
    2.幂函数的图象一定会出现在第一象限内,一定不会出现在第四象限,至于是否出现在第二、三象限内,要看函数的奇偶性;幂函数的图象最多能同时出现在两个象限内;如果幂函数图象与坐标轴相交,则交点一定是原点.
    课时分层训练(七) 二次函数与幂函数
    A组 基础达标
    (建议用时:30分钟)
    一、选择题
    1.已知幂函数f(x)=k·xα的图象过点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2),\f(\r(2),2))),则k+α=( )
    【导学号:31222040】
    A.eq \f(1,2) B.1
    C.eq \f(3,2) D.2
    C [由幂函数的定义知k=1.又feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))=eq \f(\r(2),2),所以eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))α=eq \f(\r(2),2),解得α=eq \f(1,2),从而k+α=eq \f(3,2).]
    2.函数f(x)=2x2-mx+3,当x∈[-2,+∞)时,f(x)是增函数,当x∈(-∞,-2]时,f(x)是减函数,则f(1)的值为( )
    A.-3 B.13
    C.7 D.5
    B [函数f(x)=2x2-mx+3图象的对称轴为直线x=eq \f(m,4),由函数f(x)的增减区间可知eq \f(m,4)=-2,∴m=-8,即f(x)=2x2+8x+3,∴f(1)=2+8+3=13.]
    3.若幂函数y=(m2-3m+3)·xm2-m-2的图象不过原点,则m的取值是
    ( )
    A.-1≤m≤2B.m=1或m=2
    C.m=2D.m=1
    B [由幂函数性质可知m2-3m+3=1,∴m=2或m=1.又幂函数图象不过原点,∴m2-m-2≤0,即-1≤m≤2,∴m=2或m=1.]
    4.已知函数y=ax2+bx+c,如果a>b>c且a+b+c=0,则它的图象可能是( ) 【导学号:31222041】
    A B C D
    D [由a+b+c=0,a>b>c知a>0,c<0,则eq \f(c,a)<0,排除B,C.又f(0)=c<0,所以也排除A.]
    5.若函数f(x)=x2-ax-a在区间[0,2]上的最大值为1,则实数a等于( )
    A.-1 B.1
    C.2 D.-2
    B [∵函数f(x)=x2-ax-a的图象为开口向上的抛物线,
    ∴函数的最大值在区间的端点取得.
    ∵f(0)=-a,f(2)=4-3a,
    ∴eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(-a≥4-3a,,-a=1,))或eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(-a≤4-3a,,4-3a=1,))解得a=1.]
    二、填空题
    6.(2017·上海八校联合测试改编)已知函数f(x)=ax2-2ax+1+b(a>0).若f(x)在[2,3]上的最大值为4,最小值为1,则a=________,b=________.
    1 0 [因为函数f(x)的对称轴为x=1,又a>0,
    所以f(x)在[2,3]上单调递增,所以eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(f2=1,,f3=4,))
    即eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a·22-2a·2+1+b=1,,a·32-2a·3+1+b=4,))解方程得a=1,b=0.]
    7.已知P=2,Q=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2,5)))3,R=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))3,则P,Q,R的大小关系是________.
    【导学号:31222042】
    P>R>Q [P=2=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\r(2),2)))3,根据函数y=x3是R上的增函数且eq \f(\r(2),2)>eq \f(1,2)>eq \f(2,5),
    得eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\r(2),2)))3>eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))3>eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2,5)))3,即P>R>Q.]
    8.对于任意实数x,函数f(x)=(5-a)x2-6x+a+5恒为正值,则a的取值范围是________.
    (-4,4) [由题意可得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(5-a>0,,Δ=36-45-aa+5<0,))
    解得-4三、解答题
    9.已知幂函数f(x)=x(m2+m)-1(m∈N*)经过点(2,eq \r(2)),试确定m的值,并求满足条件f(2-a)>f(a-1)的实数a的取值范围.
    [解] 幂函数f(x)经过点(2,eq \r(2)),
    ∴eq \r(2)=2(m2+m)-1,即2=2(m2+m)-1,
    ∴m2+m=2,解得m=1或m=-2.4分
    又∵m∈N*,∴m=1.
    ∴f(x)=x则函数的定义域为[0,+∞),
    并且在定义域上为增函数.
    由f(2-a)>f(a-1),得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(2-a≥0,,a-1≥0,,2-a>a-1,))10分
    解得1≤a<eq \f(3,2).
    ∴a的取值范围为eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\c1(1,\f(3,2))).12分
    10.已知函数f(x)=x2+(2a-1)x-3,
    (1)当a=2,x∈[-2,3]时,求函数f(x)的值域;
    (2)若函数f(x)在[-1,3]上的最大值为1,求实数a的值.
    [解] (1)当a=2时,f(x)=x2+3x-3,x∈[-2,3],
    对称轴x=-eq \f(3,2)∈[-2,3],2分
    ∴f(x)min=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(3,2)))=eq \f(9,4)-eq \f(9,2)-3=-eq \f(21,4),
    f(x)max=f(3)=15,
    ∴值域为eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(21,4),15)).5分
    (2)对称轴为x=-eq \f(2a-1,2).
    ①当-eq \f(2a-1,2)≤1,即a≥-eq \f(1,2)时,
    f(x)max=f(3)=6a+3,
    ∴6a+3=1,即a=-eq \f(1,3)满足题意;8分
    ②当-eq \f(2a-1,2)>1,即a<-eq \f(1,2)时,
    f(x)max=f(-1)=-2a-1,
    ∴-2a-1=1,即a=-1满足题意.
    综上可知a=-eq \f(1,3)或-1.12分
    B组 能力提升
    (建议用时:15分钟)
    1.(2017·江西九江一中期中)函数f(x)=(m2-m-1)x4m9-m5-1是幂函数,对任意的x1,x2∈(0,+∞),且x1≠x2,满足eq \f(fx1-fx2,x1-x2)>0,若a,b∈R,且a+b>0,ab<0,则f(a)+f(b)的值( ) 【导学号:31222043】
    A.恒大于0B.恒小于0
    C.等于0D.无法判断
    A [∵f(x)=(m2-m-1)x4m9-m5-1是幂函数,
    ∴m2-m-1=1,解得m=2或m=-1.
    当m=2时,指数4×29-25-1=2 015>0,满足题意.
    当m=-1时,指数4×(-1)9-(-1)5-1=-4<0,不满足题意,
    ∴f(x)=x2 015.
    ∴幂函数f(x)=x2 015是定义域R上的奇函数,且是增函数.
    又∵a,b∈R,且a+b>0,∴a>-b,
    又ab<0,不妨设b<0,
    则a>-b>0,∴f(a)>f(-b)>0,
    又f(-b)=-f(b),
    ∴f(a)>-f(b),∴f(a)+f(b)>0.故选A.]
    2.设f(x)与g(x)是定义在同一区间[a,b]上的两个函数,若函数y=f(x)-g(x)在x∈[a,b]上有两个不同的零点,则称f(x)和g(x)在[a,b]上是“关联函数”,区间[a,b]称为“关联区间”.若f(x)=x2-3x+4与g(x)=2x+m在[0,3]上是“关联函数”,则m的取值范围为________.
    eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(9,4),-2)) [由题意知,y=f(x)-g(x)=x2-5x+4-m在[0,3]上有两个不同的零点.在同一直角坐标系下作出函数y=m与y=x2-5x+4(x∈[0,3])的图象如图所示,结合图象可知,
    当x∈[2,3]时,
    y=x2-5x+4∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(9,4),-2)),
    故当m∈eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(9,4),-2))时,函数y=m与y=x2-5x+4(x∈[0,3])的图象有两个交点.]
    3.已知二次函数f(x)=ax2+bx+1(a,b∈R),x∈R.
    (1)若函数f(x)的最小值为f(-1)=0,求f(x)的解析式,并写出单调区间;
    (2)在(1)的条件下,f(x)>x+k在区间[-3,-1]上恒成立,试求k的范围.
    [解] (1)由题意知
    eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(-\f(b,2a)=-1,,f-1=a-b+1=0,))解得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a=1,,b=2.))2分
    所以f(x)=x2+2x+1,
    由f(x)=(x+1)2知,函数f(x)的单调递增区间为[-1,+∞),单调递减区间为(-∞,-1].6分
    (2)由题意知,x2+2x+1>x+k在区间[-3,-1]上恒成立,即k<x2+x+1在区间[-3,-1]上恒成立,8分
    令g(x)=x2+x+1,x∈[-3,-1],
    由g(x)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(1,2)))2+eq \f(3,4)知g(x)在区间[-3,-1]上是减函数,则g(x)min=g(-1)=1,所以k<1,
    即k的取值范围是(-∞,1).12分函数
    y=ax2+bx+c(a>0)
    y=ax2+bx+c(a<0)
    图象
    定义域
    R
    值域
    eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(4ac-b2,4a),+∞))
    eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\c1(-∞,\f(4ac-b2,4a)))
    单调性
    在eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\c1(-∞,-\f(b,2a)))上减,
    在eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(b,2a),+∞))上增
    在eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\c1(-∞,-\f(b,2a)))上增,
    在eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(b,2a),+∞))上减
    对称性
    函数的图象关于x=-eq \f(b,2a)对称
    函数
    特征
    性质
    y=x
    y=x2
    y=x3
    y=xeq \f(1,2)
    y=x-1
    图象
    定义域
    R
    R
    R
    {x|x≥0}
    {x|x≠0}
    值域
    R
    {y|y≥0}
    R
    {y|y≥0}
    {y|y≠0}
    奇偶性



    非奇非偶

    单调性

    (-∞,0)减,
    (0,+∞)增


    (-∞,0)和
    (0,+∞)减
    公共点
    (1,1)
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