内容正文:
第七节 函数图象
课标解读
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.会运用函数图象理解和研究函数的性质,解决方程解的个数与不等式的解的问题.
[对应学生用书P40]
1.利用描点法作函数图象
其基本步骤是列表、描点、连线.
首先:确定函数的定义域;化简函数解析式;讨论函数的性质(奇偶性、单调性、周期性、对称性等).
其次: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.函数图象的变换
(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.
写出每一次变换所得图象对应的解析式,这样才能避免出错.
(3)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.
(4)伸缩变换
y=f (x) y=f (ax).
y=f (x)y=af (x).
1.判断正误
(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.( √ )
(5)将函数y=f (-x)的图象向右平移1个单位长度得到函数y=f (-x-1)的图象.( × )
2.(2023·贵州省黔东南州高三期中)函数y=(a>1)的图象的大致形状是( )
C 解析:f (x)=
∴当x>0时,图象与y=ax(a>1)在第一象限的图象一样,
当x<0时,图象与y=ax(a>1)的图象关于x轴对称.
3.若函数y=f (x)的图象如图所示,则函数y=-f (x+1)的图象大致为( )
C 解析:从f (x)变成y=-f (x+1),应先将f (x)向左平移1个单位长度,再关于x轴对称,故选C.
4.(2023·浙江温州学业水平考试)已知函数f (x)=ax+b的图象如图所示,则函数g(x)=(x-a)(x-b)的大致图象为( )
A 解析:函数f (x)=ax+b的图象是由函数y=ax的图象向下或向上平移|b|个单位长度得到的,由函数f (x)=ax+b的图象可得函数f (x)为单调递减函数,则0<a<1,
令x=0,得b+1∈(-1,0),则b∈(-2,-1),
则函数g(x)=(x-a)(x-b)的大致图象为A选项.
5.若关于x的方程|x|=a-x只有一个解,则实数a的取值范围是 .
答案:(0,+∞) 解析:在同一个坐标系中画出函数y=|x|与y=a-x的图象,如图所示.由图象知,当a>0时,两函数图象有两个交点,即方程|x|=a-x只有一个解.
6.(忽视复合函数中间变量的范围致误)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<f (x+t)<4的解集为(-1,2),则实数t的值为 .
答案:1 解析:由图象可知不等式-2<f (x+t)<4,即为f (3)<f (x+t)<f (0),
又y=f (x)在R上单调递减,故x+t∈(0,3),
即不等式的解集为(-t,3-t),依题意可得t=1.
[对应学生用书P42]
作出下列函数的图象.
(1)y=()|x|;(2)y=|log2(x+1)|;
(3)y=;(4)y=x2-2|x|-1.
解:(1)作出y=(x≥0)的图象,再将y=(x≥0)y轴右侧的图象以y轴为对称轴翻折到y轴的左侧,即得y=的图象,如图中实线部分.
(2)将函数y=log2x的图象向左平移1个单位长度,再将x轴下方的部分沿x轴翻折上去,即可得到函数y=|log2(x+1)|的图象,如图中实线部分.
(3)因为y==2+,故函数图象可由y=的图象向右平移1个单位长度,再向上平移2个单位长度得到,如图.
(4)因为y=且函数为偶函数,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,即得函数y=x2-2|x|-1的图象,如图.
【例1】 (1)(2023·天津卷)函数f (x)的图象如下图所示,则f (x)的解析式可能为( )
A.f (x)= B.f (x)=
C.f (x)= D.f (x)=
(2)(2022·全国乙卷)如图是下列四个函数中的某个函数在区间[-3,3]的大致图象,则该函数是( )
A.y= B.y=
C.y= D.y=
(1)D (2)A 解析:(1)由图象可知,函数f (x)图象关于y轴对称,为偶函数,故A,B错误,
恒大于0,与图象不符合,故C错误.故选D.
(2)设f (x)=,则f (1)=0,故排除B;
设h(x)=,当x∈时,0<cos x<1,
所以h(x)=<≤1,故排除C;
设g(x)=,则g(3)=>0,故排除D.
【练1】 (2023·天津市滨海新区联考)已知函数f (x)=,则其图象大致是( )
B 解析:∵f (x)定义域为{x|x≠±1},f (-x)===-f (x),
∴f (x)是奇函数,排除A,C选项,
当x>1时,f (x)>0,排除D选项.故选B.
【练2】 (2023·浙江模拟)函数f (x)=sin x+的图象可能是( )
D 解析:因为f (x)=sin x+的定义域为R,又因为f (-x)=sin (-x)+=-sin x+≠-f (x),所以f (x)不是奇函数,排除A,B,f=sin +=-1+<0,所以排除C.
角度1 研究函数的性质
【例2】 (2023·东北师范大学实验中学模拟)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,+∞)
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)上单调递减,故选C.
【练3】 (多选)已知函数f (x)=a()|x|+b的图象过原点,且无限接近直线y=2但又不与y=2相交.函数g(x)=2-x2.下列关于函数F (x)=max{f (x),g(x)}的判断正确的有( )
A.函数F (x)是偶函数
B.函数F (x)在(-∞,-2)上单调递减
C.函数F (x)的最大值为2
D.方程F (x)=恰有两根
ABC 解析:由条件可知,f (0)=a+b=0,当x趋向正无穷时,y趋向b,所以b=2,
则a=-2,即f (x)=-2·()|x|+2,
令f (x)=g(x),即-2·()|x|+2=2-x2,得x=±1.
如图,画出函数F (x)=max{f (x),g(x)}的图象,
函数F (x)是偶函数,在区间(-∞,-2)上单调递减,当x=0时,函数取得最大值2,
F (x)=,无实数根,故选项ABC正确,选项D错误.
角度2 与不等式有关的问题
【例3】 (2023·河北模拟)已知函数f (x)=则f (x)≤的解集为( )
A.(-∞,0) B.(-1,0)
C.(-1,0]∪[1,+∞) D.[1,+∞)
C 解析:作出函数y=f (x)与y=x 的图象,如图,结合图象知不等式f (x)≤x 的解集为(-1,0]∪[1,+∞).
【练4】 (2023·北京海淀区高三三模)已知函数f (x)=x+ln x-1,则不等式f (x)<0的解集是( )
A.(-∞,1) B.(0,1)
C.(1,+∞) D.(0,2)
B 解析:∵函数f (x)=x+ln x-1的定义域为(0,+∞),
令不等式f (x)<0,即x+ln x-1<0,
∴ln x<1-x,∴函数y=ln x的图象在直线y=1-x的下方.
由于函数y=ln x的图象和直线y=1-x相交于一点(1,0),如图所示,
数形结合可得不等式f (x)<0的解集是(0,1).
角度3 求参数的取值范围
【例4】 (2023·泰州中学月考)已知函数f (x)=若关于x的方程f (x)=x+a 无实根,则实数a 的取值范围为( )
A.(-∞,0)∪(,1) B.(-1,0)
C.(0,) D.(0,1)
B 解析:因为函数f (x)=
关于x 的方程f (x)=x+a无实根等价于函数y=f (x)的图象与直线y=x+a无交点,作出函数y=f (x)与y=x+a的图象,如图,由图象知,若a≥0,则直线y=x+a与函数f (x)的图象必有交点,则a<0.
设直线y=x+a与f (x)=(x>0)相切于点P(x0,y0),由f′(x)=,由已知得=1,解得x0=1,则P(1,0),则a=-1,所以切线方程为y=x-1.由图象知函数y=f (x)的图象与直线y=x+a无交点时,实数a的取值范围为(-1,0).故选B.
【练5】 (2023·浦东新区校级模拟)若关于x的方程ex=a|x|恰有两个不同的实数解,则实数a= .
答案:e 解析:作出函数y=a|x|与y=ex的大致图象如图所示,
显然a>0,
当x≤0时,由单调性得,方程ex=-ax有且仅有一解.
因此当x>0时,方程ex=ax也恰有一解.
即y=ax为函数y=ex的切线,
对函数y=ex求导,得y′=ex,
令y′=a,得x=ln a,
故当x=ln a时,ex=ax,得eln a=a ln a,即a=a ln a,
从而a=e.
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