内容正文:
第11课 函数的图像与变换
普查与练习11 函数的图像与变换
1.函数图像的变换
(1)(2023汇编,21分)作出下列函数的图像:
①y=;
答案:见解答过程
解:y===+=-1+,(1分)
先作出y=的图像,再将其图像向左平移1个单位长度,然后向下平移1个单位长度,得到y=-1+的图像,如图所示.
(3分)
②y=;
答案:见解答过程
解:先作出y=的图像,然后将y轴左侧的图像去掉,将y轴右侧的图像沿y轴翻折,并保留y轴右侧的图像,从而得到y=的图像;再将y=的图像向左平移1个单位长度,得到y=的图像,如图所示.
(6分)
③y=;
答案:见解答过程
解:先作出y=log2x的图像,再将其图像向下平移1个单位长度,得到y=log2x-1的图像,保留函数y=log2x-1的图像在x轴及其上方的部分,将x轴下方的部分翻折到x轴上方,得到y=|log2x-1|的图像,如图所示.
(9分)
④y=-;
答案:见解答过程
解:先作出函数y=的图像,再将y轴右侧的图像沿y轴翻折,从而得到函数y=的图像;再将x轴上方的图像沿x轴翻折,得到函数y=-的图像,如图所示.
(12分)
⑤y=lg;
答案:见解答过程
解:(法一)先作出函数y=lgx的图像;再将其图像上所有点的横坐标伸长为原来的10倍,纵坐标不变;最后将得到的图像向左平移3个单位长度,即可得到函数y=lg的图像,如图所示.
(15分)
(法二)y=lg=lg(x+3)-1,先作出函数y=lgx的图像,再将其图像向左平移3个单位长度,然后向下平移1个单位长度,即可得到y=lg的图像,如上图所示.(15分)
⑥y=+3;
答案:见解答过程
解:先作出函数y=的图像;再将其图像上所有点的纵坐标缩小为原来的,横坐标不变;然后将所得的图像向左平移1个单位长度;最后向上平移3个单位长度,即可得到函数y=+3的图像,如图所示.
(18分)
⑦y=2log4(1-x).
答案:见解答过程
解:(法一)先作出函数y=log4x的图像;再将其图像向左平移1个单位长度;然后将得到的函数图像沿y轴翻折;最后将得到的图像上所有点的纵坐标伸长为原来的2倍,即可得到函数y=2log4(1-x)的图像,如图所示.
(21分)
(法二)先作出函数y=log4x的图像;再将函数图像沿y轴翻折;然后将得到的函数图像向右平移1个单位长度;最后将得到的图像上所有点的纵坐标伸长为原来的2倍,即可得到函数y=2log4(1-x)的图像,如上图所示.(21分)
(2)(2023汇编,15分)(Ⅰ)已知图1中的图像对应的函数为y=f(x),则在下列给出的四个选项中,图2中的图像对应的函数是( C )
A.y=f(|x|) B.y=|f(x)|
C.y=f(-|x|) D.y=-f(|x|)
(Ⅱ)已知函数f(x-1)是定义在R上的奇函数,且在[0,+∞)上是增函数,则函数f(x)的图像可能是( B )
A B C D
(Ⅲ)已知函数f(x)=的部分图像如图所示,将此图像分别作以下变换,那么变换后的图像可以与原图像重合的变换方式是( D )
①绕着x轴上一点旋转180°;
②沿x轴正方向平移;
③以x轴为轴作轴对称;
④以x轴的某一条垂线为轴作轴对称.
A.①③ B.③④ C.②③ D.②④
解析:(Ⅰ)对于A,当x>0时,y=f(|x|)=f(x),其图像在y轴右侧的部分与题图1的相同,不符合,故A错误;
对于B,y=|f(x)|≥0恒成立,显然B错误;
对于D,当x<0时,y=-f(-x),其图像在y轴左侧的部分应与题图1y轴右侧的部分关于原点对称,不符合,故D错误;
对于C,当x<0时,y=f(-|x|)=f(x),其图像在y轴左侧的部分与题图1相同;当x>0时,y=f(-|x|)=f(-x),其图像在y轴右侧的部分与题图1y轴左侧的图像关于y轴对称,符合题意.故选C.
(Ⅱ)将函数y=f(x-1)的图像向左平移1个单位长度,即可得到函数y=f(x)的图像.因为函数y=f(x-1)是定义在R上的奇函数,所以函数y=f(x-1)的图像关于原点对称,所以函数y=f(x)的图像关于点(-1,0)对称,排除A,C,D.故选B.
(Ⅲ)观察题图,可知函数f(x)具有周期性,且其图像是轴对称图形,不是中心对称图形,图像的对称轴与x轴垂直.故②④正确,①③错误.故选D.
2.函数图像的识别
a.由式识图
(3)(2020浙江,4分)函数y=xcosx+sinx在区间[-π,π]上的图像可能是( A )
A B
C D
解析:因为y=f(x)=xcosx+sinx,x∈[-π,π],所以f(-x)=-xcosx-sinx=-f(x),所以函数f(x)为奇函数,函数的图像关于原点对称,故排除C,D.当x=π时,y=f(π)=πcosπ+sinπ=-π<0,故排除B.故选A.
(4)(2020山东日照模拟,5分)函数f(x)=e|x|sin2x的部分图像大致是( C )
A B
C D
解析:∵f(x)=e|x|sin2x,x∈R, f(-x)=e|-x|·sin(-2x)=-e|x|sin2x=-f(x),∴函数f(x)为奇函数,故排除D.当x=时,f(x)=0,故排除B.当x∈时,y=sin2x∈(0,1),y=ex∈(1,),∴f(x)=e|x|sin2x<1,故排除A.故选C.
(5)(2020山东模拟,5分)函数y=的图像大致是( A )
A B
C D
解析:函数y==-的定义域为(0,+∞).
令t=,t∈(1,+∞),则y=-.
下面分析函数y=-在t趋近于+∞时(即函数y=-在x趋近于0时)的变化趋势:当自变量t在(1,+∞)内从小到大变化时,函数y=lnt和y=t2的函数值始终为正数,且y=lnt的增长速度比y=t2的增长速度慢(在(0,+∞)上,对数函数的增长速度比幂函数的增长速度慢),所以函数y=-的函数值始终为负数且逐渐趋近于0 ,所以函数y=在(0,1)内的函数值始终为负数且当x逐渐趋近于0时y逐渐趋近于0,故排除B,C.当x=e时,
y=e3-e>1,故排除D.故选A.
b.由图辨式
(6)(2021浙江,4分)已知函数f(x)=x2+,g(x)=sinx,则图像为下图的函数可能是( D )
A.y=f(x)+g(x)- B.y=f(x)-g(x)-
C.y=f(x)g(x) D.y=
解析:根据图像可得,该函数为奇函数,由题可知函数f(x)=x2+为偶函数,函数g(x)=sinx为奇函数.
对于A,y=f(x)+g(x)-=x2+sinx,该函数为非奇非偶函数,与函数图像不符,排除A.
对于B,y=f(x)-g(x)-=x2-sinx,该函数为非奇非偶函数,与函数图像不符,排除B.
对于C,y=f(x)g(x)=sinx,根据“偶函数×奇函数=奇函数”,可得该函数为奇函数.对该函数求导可得y′=2xsinx+cosx,由于当x∈时,2xsinx>0,
cosx>0,即y′=2xsinx+cosx>0,故函数在区间内单调递增,与给出的图像不符,排除C.故选D.
(7)(2020北京通州区期末,4分)已知函数f(x)图像如图所示,那么该函数可能为( B )
A.f(x)= B.f(x)=
C.f(x)= D.f(x)=
解析:对于选项A,函数f(x)=的定义域为(0,+∞),是非奇非偶函数,由题图可知函数f(x)为奇函数,故排除选项A;对于选项C,当x>0时,f(x)=,f ′(x)=,所以函数f(x)在(0,2)上单调递增,在(2,+∞)上单调递减,与图像不符,故排除选项C;对于选项D,当x∈(0,1)时,y=lnx<0,x2>0,所以f(x)>0,由题图可知当x∈(0,1)时,
f(x)<0,故排除选项D.故选B.
c.与动点有关的函数图像问题
(8)(2023汇编,10分)如图,点P在以AB为直径的半圆弧上,且AB=2,点P沿半圆弧按逆时针方向从点B运动到点A(不包含A,B两点).
①将由,线段AP和线段AB围成的平面图形PAB的面积记为S.设的长为x,S=f(x),则f(x)的图像为( A )
A B
C D
②记∠BAP=α.将点P到A,B两点的距离之和表示为α的函数f(α),则y=f(α)的图像大致为( D )
A B C D
解析:①如图,设半圆的圆心为O,连接OP.根据题意可得OA=1,的长为x,所以∠BOP=x,x∈(0,π),所以∠AOP=π-x,所以S=f(x)=S△AOP+S扇形BOP=OA2·sin(π-x)+x·OA=(sinx+x).因为当x∈(0,π)时,S′=(cosx+1)≥0,S′=(cosx+1)单调递减,所以函数S=f(x)的图像上各点处的切线的斜率始终大于等于0,且随着自变量x的增大而逐渐减小.故选A.
②因为AB是直径,所以∠APB=90°,所以在Rt△ABP中,PA=2cosα,PB=2sinα,所以y=f(α)=PA+PB=2cosα+2sinα=2sin,选项D中图像符合题意,故选D.
3.函数图像的应用
a.利用函数的图像解不等式
(9)(2021浙江期中,4分)如图所示,函数f(x)的图像为折线ACB,则不等式f(x)≥log2(x+1)的解集是( C )
A.{x|-1<x≤0} B.{x|0≤x≤1} C.{x|-1<x≤1} D.{x|-1<x≤2}
解析:由题意已知f(x)的图像,在此坐标系内作出y=log2(x+1)的图像:首先画出y=log2x的图像,然后向左平移1个单位,得到y=log2(x+1)的图像.
∵函数y=log2x的图像经过点(1,0),(2,1),渐近线为x=0,∴y=log2(x+1)的图像经过点(0,0),(1,1),渐近线为x=-1.又∵线段BC经过点(1,1),∴点(1,1)即为两函数图像的交点,∴不等式f(x)≥log2(x+1)的解集是{x|-1<x≤1}.故选C.
(10)(2021四川成都期中,5分)已知奇函数f(x)在(-∞,0)上为增函数,且f(-2)=0,则不等式>0的解集是( D )
A.(-2,2) B.(2,+∞) C.(-∞,-2) D.(-∞,-2)∪(2,+∞)
解析:因为f(x)在定义域上为奇函数,
所以>0,即=>0,所以或
由题可知f(x)的大致图像,如图所示:
所以不等式的解集为(-∞,-2)∪(2,+∞).故选D.
b.利用函数的图像比较大小
(11)(2020天津和平区三模,5分)设正实数a,b,c分别满足a·2a=1,blog2b=1,clog3c=1,则a,b,c的大小关系为( C )
A.a>b>c B.b>a>c C.c>b>a D.a>c>b
解析:由a·2a=1得2a=,由blog2b=1得log2b=,由clog3c=1得log3c=,所以函数y=2x与y=的图像的交点的横坐标为a,函数y=log2x与y=的图像的交点的横坐标为b,函数y=log3x与y=的图像的交点的横坐标为c.在同一平面直角坐标系中,作出函数
y=2x,y=,y=log2x,y=log3x的图像,如图所示,所以c>b>a.故选C.
(12)(多选)(2020山东日照模拟,5分)若实数x,y满足5x-4y=5y-4x,则下列关系式中可能成立的是( ACD )
A.x=y B.1<x<y C.0<x<y<1 D.y<x<0
解析:因为实数x,y满足5x-4y=5y-4x,所以4x+5x=5y+4y.
设f(x)=4x+5x,g(x)=5x+4x,易得函数f(x),g(x)都是增函数,f(0)=g(0)=1,f(1)=g(1)=9.
令h(x)=g(x)-f(x)=5x-4x-x,则h′(x)=5xln5-4xln4-1=4x.
令φ(x)=xln5-ln4-,显然φ(x)单调递增,且φ(0)=ln5-ln4-1=ln<0,
φ(1)=×ln5-ln4-=>0,所以φ(x)存在唯一的零点x0,且x0∈(0,1),所以当x<x0时,φ(x)<φ(x0)=0,此时h′(x)=4xφ(x)<0,故h(x)单调递减;当x>x0时,φ(x)>φ(x0)=0,此时h′(x)=4xφ(x)>0,故h(x)单调递增.
又因为h(0)=h(1)=0,所以当且仅当x∈(0,1)时,h(x)<0,即g(x)<f(x),所以g(x)和f(x)的大致图像如图所示.
作一条直线y=m,与f(x),g(x)的图像分别交于点(x0,f(x0)),(y0,g(y0)).
①当m<1时,y0<x0<0,即y<x<0,所以D选项正确;
②当m=1或9时,y0=x0=0或y0=x0=1,所以A选项正确;
③当1<m<9时,0<x0<y0<1,所以C选项正确;
④当m>9时,1<y0<x0,所以综合①②③④可知B选项不正确.故选ACD.
c.利用函数的图像研究函数的性质
(13)(2021甘肃二模,5分)关于函数f(x)=ln|x+1|+ln|x-1|有下列结论,正确的是( D )
A.函数f(x)的图像关于原点对称
B.函数f(x)的图像关于直线x=1对称
C.函数f(x)的最小值为0
D.函数f(x)的增区间为(-1,0),(1,+∞)
解析:f(x)=ln|x+1|+ln|x-1|=ln|x2-1|.
由解得x≠±1,所以函数的定义域为{x|x≠±1}.
因为f(-x)=ln|x2-1|=f(x),所以函数为偶函数,而A选项等价于f(x)是奇函数,故A错误.
因为f(0)=ln|-1|=0,f(2)=ln3,所以f(0)≠f(2),则f(x)的图像不关于直线x=1对称,故B错误.
因为 |x2-1|∈(0,+∞),所以f(x)∈R,无最小值,故C错误.
令t=|x2-1|,画出其图像如图所示:
所以函数t=|x2-1|在(-∞,-1),(0,1)上单调递减,在(-1,0),(1,+∞)上单调递增.
又y=lnt在(0,+∞)上单调递增,所以函数f(x)的增区间为(-1,0),(1,+∞).故D正确.故选D.
d.利用函数的图像研究不等式恒成立问题
(14)(2019全国Ⅱ,5分)设函数f(x)的定义域为R,满足f(x+1)=2f(x),且当x∈(0,1]时,f(x)=x(x-1).若对任意x∈(-∞,m],都有f(x)≥-,则m的取值范围是( B )
A. B. C. D.
解析:由题可知,当x∈(-1,0]时,x+1∈(0,1],f(x)=f(x+1)=x(x+1)∈.易知当x≤-1时,f(x)>-.
当x∈(0,1]时,f(x)=x(x-1)∈;
当x∈(1,2]时,x-1∈(0,1], f(x)=2f(x-1)=2(x-1)·(x-2)∈;
当x∈(2,3]时,x-2∈(0,1], f(x)=2f(x-1)=4f(x-2)=4(x-2)(x-3)∈[-1,0].
如图,画出函数f(x)在(-1,3]上的图像.
由图可知,当x∈时,f(x)是减函数,令4(x-2)(x-3)=-,解得x=或x=(舍).
因为对任意x∈(-∞,m]都有f(x)≥-,所以m≤.故选B.
(15)(2021全国Ⅰ,10分)已知函数f(x)=|x-2|,g(x)=|2x+3|-|2x-1|.
(Ⅰ)画出y=f(x)和y=g(x)的图像;
答案:图像见解答过程
解:由题可得f(x)=|x-2|=
g(x)=|2x+3|-|2x-1|=
画出函数图像如下:
(5分)
(Ⅱ)若f(x+a)≥g(x),求a的取值范围.
答案:
解:f(x+a)=|x+a-2|.y=f(x+a)的图像是y=f(x)的图像向左或向右平移|a|个单位长度得到的,要使f(x+a)≥g(x)对任意x恒成立,需将y=f(x)向左平移,即a>0.当|a|最小时,画出函数y=f(x+a)图像的示意图如图所示,
此时折线y=f(x+a)过A,则=4,解得a=或-(舍去),
故需将y=f(x)的图像向左至少平移个单位长度,
故a的取值范围为.(10分)
随堂普查练11
1.(2020天津二模,5分)已知函数f(x)=e|lnx|,则函数y=f(x+1)的大致图像是( D )
A B
C D
解析:函数f(x)=e|lnx|的定义域为{x|x>0}.当x≥1时,f(x)=elnx=x,函数的图像为以点(1,1)为起点,斜率为1的射线;
当0<x<1时,f(x)=e-lnx==,f(x)单调递减,f(x)>=1.
函数y=f(x+1)的图像是由函数y=f(x)的图像向左平移1个单位长度得到的,结合选项可知D正确.故选D.
2.(2020天津,5分)函数y=的图像大致为( A )
A B
C D
解析:因为函数y=f(x)=的定义域为R,关于原点对称,且f(-x)==-f(x),所以函数f(x)为奇函数,故排除C,D;当x>0时,y=f(x)=>0,故排除B.故选A.
3.(2021河南月考,5分)已知函数f(x)=sin2x,g(x)=ex,则下图对应的函数可能为( D )
A.y=f+g(lnx2) B.y=f+g(ln|x|)
C.y=f+g(lnx3) D.y=f+g(ln|x|)
解析:A选项:y=f+g(lnx2)=sin(2x-)+x2=-cos2x+x2,其图像关于y轴对称,当x逼近0时,y逼近-1,不符合题意;
B选项:y=f+g(ln|x|)=sin(2x-π)+|x|=-sin2x+|x|,其图像不关于y轴对称,不符合题意;
C选项:y=f+g(lnx3)=sin+x3=cos2x+x3,其图像不关于y轴对称,不符合题意.故选D.
4.(2020浙江温州期中,4分)如图,在△OAB中,A(4,0),B(2,4),过点P(a,0)且平行于OB的直线l与线段AB交于点Q.记四边形OPQB的面积为S(a),则函数y=S(a)的大致图像是( D )
A B C D
解析:(法一)由题意易得直线l的斜率为2,所以设直线l的方程为y=2(x-a).根据两点式可得直线AB的方程为=,即y=-2x+8.联立直线l和AB的方程得解得即点Q,0<a<4.由题意可知四边形OPQB为梯形,面积S(a)=×4×4-×(4-a)2=-×(4-a)2+8,0<a<4,结合各选项可知D正确.故选D.
(法二)记△OAB的面积为t,则t是定值,且为正.
因为l∥OB,所以==,所以S△APQ=,
所以S(a)=t-S△APQ=t-=-(a-4)2+t,
所以S(a)的图像是一个开口向下的抛物线的一部分.故选D.
5.(2021北京西城区期中,4分)如图为函数y=f(x)和y=g(x)的图像,则不等式f(x)·g(x)<0的解集为( D )
A.(-∞,-1)∪(-1,0) B.(-∞,-1)∪(0,1)
C.(-1,0)∪(1,+∞) D.(0,1)∪(1,+∞)
解析:f(x)·g(x)<0⇔或
由图可知,不等式的解集为(0,1)∪(1,+∞).故选D.
6.(经典题,5分)如图,点O为坐标原点,点A坐标为(1,1).若函数y=ax(a>0,且a≠1)及y=logbx(b>0,且b≠1)的图像与线段OA分别交于点M,N,且M点在N点左侧,则a,b满足( A )
A.a<b<1 B.b<a<1 C.b>a>1 D.a>b>1
解析:由图像知函数y=ax(a>0,且a≠1)与y=logbx(b>0,且b≠1)均单调递减,故0<a<1,0<b<1.作y=ax的图像关于直线OA对称的图像,即y=logax的图像.对于y=logax,当y=1时,x=a;对于函数y=logbx,当y=1时,x=b,如图所示.由图可知a<b<1,故选A.
7.(2021贵州遵义月考,5分)已知定义在R上的偶函数f(x)满足f(2+x)=f(x),当x∈[1,2]时,f(x)=2-x.给出下列四个结论:①f(x)的图像关于直线x=1对称;②f(x)在(1,3)上单调递减;③f(x)的值域为[-1,1];④y=f(x)-log3|x|有4个零点.其中正确结论的序号是( A )
A.①④ B.②③ C.①③④ D.①②③
解析:因为f(x)为偶函数,且当x∈[1,2]时,f(x)=2-x,所以当x∈[-2,-1]时,f(x)=2+x.又因为f(2+x)=f(x),所以f(x)周期为2,所以当x∈[0,1]时,f(x)=x;当x∈[-1,0]时,f(x)=-x.故可画出f(x)的图像,如图所示:
由图可知,f(x)的图像关于直线x=1对称,f(x)在(1,3)上先减后增,f(x)的值域为[0,1],故①正确,②③错误.在同一直角坐标系下画出y=log3|x|的图像,由图可知,y=f(x)与y=log3|x|的图像有4个交点,即y=f(x)-log3|x|有4个零点,故④正确.故选A.
8.(2020河南安阳月考,5分)已知函数f(x)=若f(x)≥ax-对x∈R恒成立,则实数a的取值范围为( C )
A. B. C. D.
解析:在平面直角坐标系中作出y=f(x)的图像,直线y=ax-恒过定点,如图所示.
由图可知,当x>0时,ax-≤ln(x+1)恒成立的条件是a≤0;
当x≤0时,ax-≤-x3的临界状态是直线y=ax-与曲线y=-x3相切.
设切点为(x0,-x),可得f′(x0)=-3x,则=-3x,解得x0=-,
此时a=-3×2=-,所以若ax-≤-x3在x∈(-∞,0]上恒成立,则a∈.
综上所述,若f(x)≥ax-对x∈R恒成立,则实数a的取值范围为.故选C.
课后提分练11 函数的图像与变换
A组(巩固提升)
1.(2019全国Ⅲ,5分)函数y=在[-6,6]上的图像大致为( B )
A B C D
解析:设y=f(x)=,则f(1)>0,f(-1)<0,所以排除选项C,D.
又f(4) ==≈8,排除A.故选B.
2.(2021江苏南通模拟,5分)已知函数f(x)=则函数y=f(1-x)的图像大致是( B )
A B C D
解析:当x>0时,f(x)=xlnx,f′(x)=lnx+1,
令f′(x)=0,解得x=,所以当0<x<时,
f′(x)<0,f(x)单调递减;x>时,f′(x)>0,f(x)单调递增.当x≤0时,f(x)=,f′(x)=,所以当x≤0时,f′(x)>0,f(x)单调递增.作出函数f(x)的大致图像,如图:
因为f(1-x)的图像是将f(x)的图像先关于y轴作对称,再向右平移一个单位长度得到的,故根据f(x)的图像,可知选项B正确.故选B.
3.(经典题,5分)将函数f(x)的图像沿x轴向左平移1个单位长度,得到奇函数g(x)的图像,则f(x)可能是下列函数中的( B )
A.y= B.y= C.y=x+ D.y=log2(x+1)+1
解析:A.将函数图像沿x轴向左平移1个单位长度,得到函数y=的图像,易知
y=的定义域不关于原点对称,不是奇函数,不满足条件,故A错误;
B.将函数图像沿x轴向左平移1个单位长度,得到函数y=的图像,y=为奇函数,满足条件,故B正确;
C.将函数图像沿x轴向左平移1个单位长度,得到函数y=x+1+的图像,当x=0时,y=3,所以函数y=x+1+不是奇函数,不满足条件,故C错误;
D.将函数图像沿x轴向左平移1个单位长度,得到函数y=log2(x+2)+1的图像,定义域不关于原点对称,不是奇函数,故D错误.故选B.
4.(2020天津河北区一模,5分)已知函数f(x)的图像如图所示,则该曲线所对应的函数可能是( C )
A.f(x)= B.f(x)=2|x|-2 C.f(x)=2|x|-x2 D.f(x)=e|x|-|x|
解析:由函数图像可知,f(x)为偶函数,而选项A中的函数为奇函数,故可排除选项A;由函数图像可知,f(0)>0,而选项B中f(0)=-1<0,故可排除选项B;当x>0时,函数图像与x轴有两个交点,而选项D中,当x≥0时,f(x)=e|x|-|x|=ex-x=0等价于ex=x,因为e0>0,且函数y=ex的增速大于y=x的增速,所以ex>x,故方程ex=x无解,故可排除选项D.故选C.
5.(2020河北石家庄一模,5分)某函数的部分图像如图,则下列选项中可以作为该函数的解析式的是( C )
A.y= B.y= C.y= D.y=
解析:由图像可知,对任意的x∈R,y≥0,故排除A,B选项;
函数的一个零点在(0,1)上,而D选项,当x>0,函数值为0时,最小的x=>1,与图像矛盾.故排除D选项.故选C.
6.(2021河南商丘联考,5分)如图,在正方形ABCD中,AB=2,点M从点A出发,沿A→B→C→D→A方向,以每秒2个单位的速度在正方形ABCD的边上运动;点N从点B出发,沿B→C→D→A的方向,以每秒1个单位的速度在正方形ABCD的边上运动.点M与点N同时出发,记运动时间为t(单位:秒),△AMN的面积为f(t)(规定A,M,N共线时其面积为零),则点M第一次到达点A时,y=f(t)的图像为( A )
A B C D
解析:根据题意,
当0≤t≤1时,△AMN的面积为f(t)=·2t·t=t2;
当1<t≤2时,△AMN的面积为f(t)=×2·[t-(2t-2)]=2-t;
当2<t≤3时,△AMN的面积为f(t)=×2·[(2t-4)-(t-2)]=t-2;
当3<t≤4时,△AMN的面积为f(t)=·[2-(2t-6)][2-(t-2)]=(4-t)2.
所以f(t)=故选A.
7.(2023改编,5分)已知正数a,b,c满足log3a=a,=b,=c+1,则( C )
A.b<a<c B.b<c<a C.c<b<a D.c<a<b
解析:分别作出函数y=log3x,y=x,y=,y=x+1的图像,则a,b,c的位置分别是对应两个函数图像的交点,由图像知c<b<a,故选C.
8.(2021湖南荆州期中,5分)函数f(x)=的图像如图,则f(x)≤m-2n的解集为( D )
A. B. C. D.(-1,1)
解析:由图可知,函数的定义域为{x|x≠±1},而由f(x)的解析式可知|x|-m≠0,即|x|≠m,所以m=1.又因为图像经过点(0,-1),所以f(0)===-1,所以n=1,故不等式f(x)≤
m-2n,即为f(x)≤1-2=-1,由图可知,该不等式的解集为(-1,1).故选D.
9.(经典题,5分)已知函数f(x)=若对任意x1,x2∈R,0<|x1|<|x2|,则下列不等式成立的是( D )
A.f(x1)+f(x2)<0 B.f(x1)+f(x2)>0 C.f(x1)-f(x2)>0 D.f(x1)-f(x2)<0
解析:如图,画出分段函数f(x)的图像.由图可知函数f(x)的图像关于y轴对称,即f(x)是偶函数,且f(x)在[0,+∞)上单调递增.又0<|x1|<|x2|,所以f(|x2|)>f(|x1|).因为f(x)是偶函数,所以f(|x|)=f(x),所以f(|x2|)>f(|x1|)等价于f(x2)>f(x1),即f(x1)-f(x2)<0.故选D.
10.(多选)(2023改编,5分)已知函数f(x)=,则( ABD )
A.y=f(x)在(1,2)上单调递减
B.y=f(x)在(1,+∞)上的最小值为4
C.y=f(x)的图像关于直线x=1对称
D.y=f(x)的图像关于点(1,2)对称
解析:因为函数f(x)===x-1++2,所以函数y=f(x)的图像可以由对勾函数y=x+的图像先向右平移1个单位长度,再向上平移2个单位长度得到,如图所示.由图可知函数y=f(x)在(1,2)上单调递减,故A正确;
y=f(x)在(1,+∞)的最小值为4,故B正确;
y=f(x)的图像没有对称轴,故C错误;y=f(x)的图像关于点(1,2)对称,故D正确.
故选ABD.
11.(2021浙江月考,4分)若关于x的不等式4x-logax≤在x∈时恒成立,则实数a的取值范围是( A )
A. B. C. D.
解析:由题意可知,关于x的不等式4x-≤logax在x∈时恒成立,所以当x∈时,函数y=4x-的图像不在y=logax图像的上方.
作出符合题意的图像,如图所示:
由图可知解得≤a<1.故选A.
12.(2021吉林白山三模,5分)如图,函数f(x)的图像由一条射线和抛物线的一部分构成,f(x)的零点为-.若不等式f(x+a2)≥f(x)(a≠0)对x∈R恒成立,则a的取值范围是( A )
A.∪
B.(-∞,-]∪[,+∞)
C.∪
D.∪
解析:当x<1时,设f(x)=kx+b,因为其图像过点(1,2)和,
所以解得k=,b=,即f(x)=x+;
当x≥1时,设f(x)=t(x-2)2+1(t>0),代入点(1,2)得,t=1,
即f(x)=(x-2)2+1,所以f(x)=
y=f(x+a2)的图像是由y=f(x)的图像向左平移a2个单位长度得到的.
因为f(x+a2)≥f(x)对x∈R恒成立,所以y=f(x+a2)的图像恒在y=f(x)图像的上方.
易知当直线y=x+与y=f(x+a2)(x+a2>1)的图像相切时,a2取得最小值,如图所示:
令g(x)=f(x+a2)(x+a2≥1),则g(x)=(x+a2-2)2+1=x2+2(a2-2)x+(a2-2)2+1,
g′(x)=2x+2(a2-2),
因为g(x)的图像与直线y=x+相切,所以2x+2(a2-2)=,解得x=-a2,
所以y=+=-a2.
将切点代入g(x)=(x+a2-2)2+1,得-a2=2+1,得a2=,所以a2≥,解得a≥或a≤-.故选A.
13.(2020全国模拟,5分)已知函数f(x)=若|f(x)|≥mx恒成立,则实数m的取值范围为( A )
A.[2-2,2] B.[2-2,1] C.[2-2,e] D.[2-2,e]
解析:作出函数|f(x)|的图像,如图所示.
若曲线y=|f(x)|和直线y=mx相切,则:
当x≤0时,令x2+2x+2=mx,即x2+(2-m)x+2=0,由Δ=(2-m)2-8=0,解得
m=2±2,结合图像可知m=2-2;
当x>0时,设f(x)=e2x-1的图像与直线y=mx的切点为(x0,),
求导得f′(x)=2e2x,则解得
观察图像可知,实数m的取值范围为[2-2,2].故选A.
B组(冲刺满分)
14.(2020江西鹰潭二模,5分)已知f(x)=若f((m-1)f(x))-2≤0在定义域上恒成立,则m的取值范围是( C )
A.(0,+∞) B.[1,2) C.[1,+∞) D.(0,1)
解析:∵f(x)=
∴当-1<x≤0时,|log3(x+1)|∈[0,+∞),当0<x<8时,|log3(x+1)|∈(0,2);
当x∈(-1,0)时,f(x)=|log3(x+1)|单调递减,当x∈(0,8)时,f(x)单调递增,且当x=-时,f(x)=2;
当x≥8时,f(x)=单调递减,且f(x)∈(0,2].
画出函数f(x)的大致图像,如图所示.
若f((m-1)f(x))-2≤0在定义域上恒成立,则f((m-1)f(x))≤2,∴(m-1)f(x)≥-恒成立.
当f(x)=0时,m∈R;
当f(x)>0时,m-1≥,而<0,∴m-1≥0,解得m≥1.
综上所述,m的取值范围是[1,+∞).故选C.
15.(多选)(2020山东济南二模,5分)已知实数x,y,z满足lnx=ey=,则下列关系式中可能成立的是( ABC )
A.x>y>z B.x>z>y C.z>x>y D.z>y>x
解析:实数x,y,z满足lnx=ey=,画出函数y=lnx,y=ex和y=的图像,分别作出与x轴平行且与三个函数图像都相交的直线,如图所示.因为实数x,y,z满足lnx=ey=,所以由最下面的直线与三个函数图像的交点可得z>x>y;由中间的直线与三个函数图像的交点可得x>z>y;由最上面的直线与三个函数图像的交点可得x>y>z.故选ABC.
16.(经典题,5分)已知f(x)=cos(2x+α),当α∈[0,π]时,f(x)的图像不可能是( A )
A B C D
解析:由选项中图像可知,函数图像关于y轴或坐标原点对称,所以f(x)为偶函数或奇函数.
若f(x)为偶函数,则f(-x)=f(x),
即cos(-2x+α)=cos(2x+α),
即cos(2x-α)=cos(2x+α),
即(3x-1)[cos(2x-α)+cos(2x+α)]=0.
上式对任意x∈R恒成立,所以cos(2x-α)+cos(2x+α)=0,即cos2xcosα=0,所以
cosα=0.
因为α∈[0,π],所以α=.
同理可证,当f(x)为奇函数时,sinα=0,此时α=0或π.
故α的值可能为0,或π.
①若α=0,则函数f(x)为奇函数,图像关于原点对称.
令f(x)=cos2x=0,解得x=0或x=+,k∈Z,所以0,与是f(x)相邻的三个零点.当0<x<时,<0,cos2x>0,所以f(x)<0,故D选项符合.
②若α=,则函数f(x)为偶函数,图像关于y轴对称.
令f(x)=sin2x=0,解得x=,k∈Z,所以0,与π是f(x)相邻的三个零点.当0<x<时,>0,sin2x>0,所以f(x)>0,故B选项符合.
③若α=π,则函数f(x)为奇函数,图像关于原点对称.
令f(x)=cos2x=0,解得x=0或x=+,k∈Z,所以0,与是f(x)相邻的三个零点.当0<x<时,>0,cos2x>0,
所以f(x)>0,故C选项符合.
综上所述,不可能的是A选项.故选A.
学科网(北京)股份有限公司
$$