内容正文:
第7节 函数的图象 ► 对应学生用书P44
[课标要求] 1.会画一些函数的图象,理解图象的作用. 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解的问题.
备考第1步——梳理教材基础,落实必备知识
1.利用描点法作函数图象的方法步骤
2.利用图象变换法作函数的图象
(1)平移变换
[提醒] 图象的左右平移仅仅是相对于x而言,如果x的系数不是1,常需把系数提出来,再进行变换.
图象的上下平移仅仅是相对于y而言的,利用“上加下减”进行.
(2)伸缩变换
(3)对称变换
①y=f(x)y=-f(x).
②y=f(x)y=f(-x).
③y=f(x)y=-f(-x).
④y=ax(a>0,且a≠1)y=logax(a>0且a≠1).
[提醒] x轴对称y要变,y轴对称x要变,原点对称都要变.
(4)翻折变换
【小题热身】
1.思考辨析(在括号内打“√”或“×”)
(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.( )
答案:(1)× (2)× (3)× (4)√
2.(人教A版必修一·P73习题T7改编)下列图象是函数y=的图象的是( )
解析:选C.其图象是由y=x2图象中x<0的部分和 y=x-1图象中x≥0的部分组成,故C符合题意.
3.(人教A版必修一·P111例1改编)函数y=的图象是( )
解析:选B.当x=0时,函数值为2,排除A,D;当x=3时,函数值为,排除C.
4.函数y=f(x)的图象与y=ex的图象关于y轴对称,再把y=f(x)的图象向右平移1个单位后得到函数y=g(x)的图象,则g(x)=________.
解析:f(x)=e-x,∴g(x)=e-(x-1)=e-x+1.
答案:e-x+1
5.(湘教版必修一·P127例2改编)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________.
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,方程|x|=a-x只有一个解.
答案:(0,+∞)
备考第2步——突破核心考点,提升关键能力
考点1 作函数的图象
[例1] 作出下列函数的图象.
(1)y=;
(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)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1中实线部分.
(2)将函数y=log2x的图象向左平移1个单位,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2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,再向上平移2个单位得到,如图3.
(4)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4.
【思维升华】 函数图象的画法
跟踪训练1
分别画出下列函数的图象:
(1)y=|lg (x-1)|;
(2)y=2x+1-1;
(3)y=x2-|x|-2.
解:(1)首先作出y=lg x的图象,然后将其向右平移1个单位,得到y=lg (x-1)的图象,再把所得图象在x轴下方的部分翻折到x轴上方,即得所求函数y=|lg (x-1)|的图象,如图①中实线部分.
(2)将y=2x的图象向左平移1个单位,得到y=2x+1的图象,再将所得图象向下平移1个单位,得到y=2x+1-1的图象,如图②所示.
(3)y=x2-|x|-2=其图象如图③所示.
考点2 函数图象的识别
知式选图
[例2](1) (2022·全国甲卷)函数y=cos x在区间的图象大致为( )
解析:选A.令f=cos x,x∈[-,],则f=(3-x-3x)cos =-cos x=-f,所以f为奇函数,排除BD;又当x∈时,3x-3-x>0,cos x>0,所以f>0,排除C.
(2)(2023·天津卷)函数f(x)的图象如图所示,则f(x)的解析式可能为( )
A. B.
C. D.
解析:选D.由图知:函数图象关于y轴对称,其为偶函数,且f(-2)=f(2)<0.=-且其定义域为R,故B中函数为奇函数,排除;当x>0时,>0,>0,即A、C中函数在(0,+∞)上的函数值为正,排除.
【思维升华】 函数图象的识别方法
特殊
点法
根据已知函数的解析式选取特殊的点,判断选项中的图象是否经过这些点,若不满足,则排除
函数
性质法
根据选项中的图象特点,结合函数的奇偶性、单调性等来排除选项,有时需要借助导数工具求解
极限
思想
应用极限思想来处理,可以使解题过程费时少、准确率高
图象
变换法
有关函数y=f(x)与函数y=af(bx+c)+h的图象问题的判断,熟练掌握图象的平移变换(左加右减,上加下减)、对称变换、伸缩变换等,可轻松破解此类问题
知图选式
[例3] (1)(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=
解析:选A.设f=,则f=0,故排除B;
设h=,当x∈时,0<cos x<1,所以h=<≤1,故排除C;
设g=,则g=>0,故排除D.
(2)(2023·北京密云期末)已知函数f(x)的部分图象如图所示,则函数f(x)的解析式可能为( )
A.f(x)=-x+1
B.f(x)=+x-1
C.f(x)=x ln x-x+1
D.f(x)=x ln x+x-1
解析:选C.当x=2时,-2+1=ln -1<0,+2-1=ln +1>1,2ln 2+2-1>1,故排除A,B,D.
【思维升华】 根据图象找解析式,一般先找差异,再验证
(1)从图象的左右、上下分布,观察函数的定义域、值域;
(2)从图象的变化趋势,观察函数的单调性;
(3)从图象的对称性方面,观察函数的奇偶性;
(4)从图象的循环往复,观察函数的周期性.
跟踪训练2
(1)(2022·天津高考)函数f(x)=的图象为( )
解析:选D.函数f(x)=的定义域为{x|x≠0},且f(-x)==-=-f(x),所以函数f(x)为奇函数,A错误;当x<0时,f(x)=≤0,C错误;当x>1时,函数f(x)===x-单调递增,B错误.
(2)已知函数y=f(x)的定义域为{x|x∈R,且x≠0},且满足f(x)-f(-x)=0,当x>0时,f(x)=ln x-x+1,则函数y=f(x)的大致图象为( )
解析:选D.由f(x)-f(-x)=0得函数f(x)为偶函数,排除A,B;又当x>0时,f(x)=ln x-x+1,所以f(1)=0,f(e)=2-e<0,排除C.
(3)(2021·浙江高考)已知函数f(x)=x2+,g(x)=sin x,则图象为如图的函数可能是( )
A.y=f(x)+g(x)-
B.y=f(x)-g(x)-
C.y=f(x)g(x)
D.y=
解析:选D.对于A,y=f+g-=x2+sin x,该函数为非奇非偶函数,与函数图象不符,排除A;
对于B,y=f-g-=x2-sin x,该函数为非奇非偶函数,与函数图象不符,排除B;
对于C,y=fg=sin x,则y′=2x sin x+cos x,当x=时,y′=×+×>0,与图象不符,排除C.
考点3 函数图象的应用
研究函数的性质
[例4] (多选)已知函数f(x)=,则下列结论正确的是( )
A.函数f(x)的图象关于点(1,2)成中心对称
B.函数f(x)在(-∞,1)上单调递减
C.函数f(x)的图象上至少存在两点A,B,使得直线AB∥x轴
D.函数f(x)的图象关于直线x=1对称
解析:选AB.因为f(x)===+2,所以该函数图象可以由y=的图象向右平移1个单位长度,向上平移2个单位长度得到,所以函数f(x)的图象关于点(1,2)成中心对称,在(-∞,1)上单调递减,A,B正确,D错误;易知函数f(x)的图象是由y=的图象平移得到的,所以不存在两点A,B使得直线AB∥x轴,C错误.
【思维升华】 利用函数的图象研究函数的性质,对于已知或易画出其在给定区间上图象的函数,其性质(单调性、奇偶性、周期性、最值(值域)、零点)常借助于图象研究,但一定要注意性质与图象特征的对应关系.
解不等式
[例5] 已知定义在R上的奇函数f(x)在[0,+∞)上的图象如图所示,则不等式x2f(x)>2f(x)的解集为( )
A.(-,0)∪(,2)
B.(-∞,-2)∪(2,+∞)
C.(-∞,-2)∪(-,0)∪(,2)
D.(-2,-)∪(0,)∪(2,+∞)
解析:选C.根据奇函数的图象特征,作出f(x)在(-∞,0)上的图象,如图所示,
由x2f(x)>2f(x),得(x2-2)f(x)>0,
则或
解得x<-2或<x<2或-<x<0,
故不等式的解集为(-∞,-2)∪(-,0)∪(,2).
【思维升华】 利用函数图象解不等式时,先作出两个函数f(x),g(x)的图象,那么f(x)>g(x)的解集就是函数f(x)的图象在g(x)图象上方的部分所对应的自变量的取值集合,不等式f(x)<g(x)的解集就是函数f(x)的图象在g(x)图象下方的部分所对应的自变量的取值集合.
求参数的取值范围
[例6] 已知函数f(x)=若关于x的方程f(x)-m=0恰有两个不同的实数解,则实数m的取值范围是( )
A.(0,1) B.[0,1)
C.(1,3)∪{0} D.[1,3)∪{0}
解析:选D.因为关于x的方程f(x)-m=0恰有两个不同的实数解,所以函数y=f(x)与y=m的图象有两个交点,作出函数图象,如图所示,
所以当m∈[1,3)∪{0}时,函数y=f(x)与y=m的图象有两个交点,所以实数m的取值范围是[1,3)∪{0}.
【思维升华】 通常采用“以形助数”或“以数辅形”的数形结合法将问题直观化、生动化.
跟踪训练3
(1)(多选)对于函数f(x)=lg (|x-2|+1),下列说法正确的是( )
A.f(x+2)是偶函数
B.f(x+2)是奇函数
C.f(x)在区间(-∞,2)上单调递减,在区间(2,+∞)上单调递增
D.f(x)没有最小值
解析:选AC.作出f(x)的图象,f(x)的图象向左平移2个单位,得f(x+2)的图象,且f(x+2)的图象关于y轴对称,故f(x+2)为偶函数,故A正确,B不正确;由图象可知f(x)在(-∞,2)上是减函数,在(2,+∞)上是增函数,故C正确;由图象可知函数存在最小值0,故D不正确.
(2)函数f(x)是周期为4的偶函数,当x∈[0,2]时,f(x)=x-1,则不等式xf(x)>0在(-1,3)上的解集为( )
A.(1,3)
B.(-1,1)
C.(-1,0)∪(1,3)
D.(-1,0)∪(0,1)
解析:选C.作出函数f(x)的图象如图所示,
当x∈(-1,0)时,由xf(x)>0得x∈(-1,0);当x∈(0,3)时,由xf(x)>0得x∈(1,3),所以x∈(-1,0)∪(1,3).
(3)已知函数f(x)=无最大值,则实数a的取值范围是( )
A.(1,+∞) B.(-1,0)
C.(0,+∞) D.(-∞,-1)
解析:选D.由题意可知,当x≤a时,f(x)=-x2-x+,其图象的对称轴为直线x=-1,当a≥-1时,函数f(x)=-x2-x+有最大值,为f(-1)=2,当a<-1时,函数f(x)=-x2-x+有最大值,为f(a)=-a2-a+,当x>a时,f(x)=-2x在(a,+∞)上单调递减,故f(x)<f(a)=-2a,因为函数f(x)无最大值.故当a≥-1时,需满足2<-2a,解得a<-1,不符合题意;当a<-1时,需满足-a2-a+<-2a,解得a<-1或a>3(舍去).综上,实数a的取值范围是(-∞,-1).
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