内容正文:
第二章 函数的概念与基本初等函数 3
课时作业7 函数的单调性与最值
-
一、单项选择题
1.(2023·河北邯郸模拟)下列函数中,在(0,
+∞)上单调递增的是 ( )
A.y=-x2+1 B.y=|x-1|
C.y=x3 D.y=2-x
2.若奇函数f(x)在区间[a,b](a>0)上是增函
数,则它在区间[-b,-a]上是 ( )
A.增函数且最大值是f(-a)
B.增函数且最小值是f(-a)
C.减函数且最大值是f(-b)
D.减函数且最小值是f(-b)
3.设函数f(x)=
2x
x-2
在区间[3,4]上的最大值
和最小值分别为M,m,则M +m= ( )
A.4 B.6
C.10 D.24
4.(2023·山东烟台模拟)若函数f(x)=x2-
2x+m 在[3,+∞)上的最小值为1,则实数m
的值是 ( )
A.-3 B.-2
C.-1 D.1
5.已知f(x)是R上的单调函数,若f(f(x)-
x)=2,则g(x)=f
(x)-2
f(x)
的值域为
( )
A.[-1,0) B.[-1,1)
C.(-1,1) D.[-1,+∞)
6.(2023·湖南永州三模)若函数y=f(x)和y=
f(-x)在区间[m,n]上的单调性相同,则把
区间[m,n]叫做y=f(x)的“稳定区间”.已知
区间[1,2
023]为函数y=
1
2
x
+a 的“稳
定区间”,则实数a的可能取值是 ( )
A.-
9
4 B.-
5
4
C.12 D.
3
2
二、多项选择题
7.在下列函数中,满足“∀x1,x2∈(0,+∞),都
有f
(x1)-f(x2)
x1-x2 <
0”的有 ( )
A.f(x)=|x-1|
B.f(x)=-5x+1
C.f(x)=x2+4x+3
D.f(x)=
4
x
8.已知函数f(x)=loga|x-1|在区间(-∞,
1)上单调递增,则 ( )
A.0<a<1
B.a>1
C.f(a+2
023)>f(2
024)
D.f(a+2
023)<f(2
024)
9.已知函数f(x)的定义域为A,若对任意x ∈
A,都存在正数M 使得|f(x)|≤M 总成立,
则称函数f(x)是定义在A 上的“有界函数”.
则下列函数是“有界函数”的是 ( )
A.f(x)=x+ 4-x
B.f(x)= -x2-2x+3
C.f(x)=
5
2x2-4x+3
D.f(x)=x|x+1|
三、填空题
10.函数f(x)=log1
4
(6x-5x2)的单调递增区间
为 .
11.已知函数f(1-x)=x+
x
a+x
,若对于任意
x1,x2∈(-2,-1),都有
f(x1)-f(x2)
x1-x2 >
-1,则a的取值范围是 .
12.设函数f(x)=
-x2+4x,x ≤4,
log2x,x >4. 若函数
y=f(x)在区间(a,a+1)上单调递增,则实
数a的取值范围是 .
-301-
hh
四、解答题
13.讨论函数f(x)=
ax+1
x+2
a≠
1
2 在(-2,+∞)
上的单调性.
14.已知函数f(x)=
2a+1
a -
1
a2x
,a>0.
(1)用 单 调 性 的 定 义 证 明 函 数 f(x)在
(0,+∞)上单调递增;
(2)设0<m<n,若f(x)的定义域和值域都
是[m,n],求n-m 的最大值.
2
15.已知f(x)=
x2-4x+3,x ≤0,
-x2-2x+3,x >0, 不等式
f(x+a)>f(2a-x)在[a,a+1]上恒成
立,则实数a的取值范围为 .
16.已知定义在区间(0,+∞)上的函数f(x)单
调递增,f(1)=0,f(3)=1.
(1)不等式0<f(x2 -1)<1的解集为
;
(2)若f(x)≤m2-2am+1对所有x∈(0,
3],a∈ [-1,1]恒成立,则实数m 的取值范
围是 .
-302-
参
考
答
案
数的定义域不相同,不是同一个函数;
对于C,g(x)=
3
x3 =x(x∈R),两
函数的定义域和对应关系 相 同,是 同
一个函数;对 于 D,g(x)=loga x =
x,x∈R,两个函数的定义域和对应关
系相同,是同一个函数.故选CD.
8.BC 由函数f(x)=
x+2,x ≤-1,
x2+1,-1<x <2 知,定 义 域 为
(-∞,-1]∪(-1,2),即(-∞,2),故
A错误;当x≤-1时,f(x)=x+2∈
(-∞,1],当-1<x<2时,x2∈[0,
4),故f(x)=x2+1∈[1,5),故值域
为(- ∞,5),故 B正 确;由 B可 知 当
f(x)=3时,x∈(-1,2),即f(x)=
x2+1=3,解 得 x = 2 或 x =
- 2(舍去),故C正 确;由B可 知 当
f(x)=2时,x∈(-1,2),即f(x)=
x2+1=2,解得x =1或x = -1(舍
去),故f(x)的图象与直线y=2有一
个交点,故D错误.故选BC.
9.AD 对于函数f(x)=sin
2x,它的图
象(图略)只经过一个整点(0,0),所以
它是一阶整点函数;对于函数g(x)=
x3,它的图象(图略)经过整点(0,0),
(1,1),…,所以它不是一阶整点函数;
对于函 数h(x)=
1
3
x
,它 的 图 象
(图略)经过整点(0,1),(-1,3),…,所
以 它 不 是 一 阶 整 点 函 数;对 于 函 数
φ(x)=ln
x,它的图象(图略)只经过
一个整点(1,0),所以它是一阶整点函
数.故选AD.
10.-
3
8 x -
1
8
(x >0)
11.[-4,+∞)
解析:作 出 函 数f(x)的 图 象,如 图
所示,
若f(f(m))≥0,则f(m)≥-2,因
为f(-4)=2-|-4|= -2,结合图
象可知m ≥-4,所以实数 m 的取值
范围是[-4,+∞).
12.-1,
1
2
解析:由题意知f(x)=ln
x(x≥1)
的值域为[0,+∞),故要使f(x)的
值 域 为 R,则 必 有 f(x)= (1-
2a)x+3a(x <1)为增函数,且1-
2a+3a≥0,所以1-2a>0且a≥
-1,解得 -1≤a<
1
2
,所以实数a
的取值范围是 -1,
1
2 .
13.解:(1)因为A ={x|4-x2≥0}=
[-2,2],
B = {x |x2 +6x +8 > 0}=
(-∞,-4)∪ (-2,+∞),
所以A ∩B = (-2,2],
又因为“x∈A∩B”是“x∈C”的充
分条件,可得(A ∩B)⊆C,
则
3-2m ≤2+m,
3-2m ≤-2,
2+m ≥2, 解得m ≥ 52,
所以m 的取值范围为 52
,+∞ .
(2)因为B ∪C =R,
则
3-2m ≤2+m,
3-2m ≤-4,
2+m ≥-2, 解得m ≥ 72,
可得2+m ≥
11
2
,3-2m ≤-4,
因为y =
6x-17
3-x
,
可得x =
3y+17
y+6
,
由x>2且x≠3可得
3y+17
y+6 >
2,
解得y<-6或y>-5,
所以D =(-∞,-6)∪(-5,+∞),
又因为C⊆D,则3-2m >-5,解得
m <4,
综上可知m 的取值范围为 72
,4 .
14.解:(1)因为f(x)=
1-x
1+x
(x∈R且
x ≠-1),g(x)=x2-1(x ∈R),
所以f(2)=
1-2
1+2= -
1
3
,g(3)=
32-1=8.
(2)由 (1)得 f(g(3))= f(8)=
1-8
1+8= -
7
9
,
f(g(x))=f(x2-1)=
1-x2+1
1+x2-1
=
2-x2
x2
=
2
x2
-1(x ∈R且x ≠0).
(3)因为f(x)=
1-x
1+x =
2-(1+x)
1+x =
2
1+x-
1≠-1,
所以f(x)的值域为{y|y ∈ R 且
y≠-1},
因为g(x)=x2-1≥-1,
所以g(x)的值域为[-1,+∞).
15.{-2,-3}
解析:因为y =
1-2x
x+1 =
3-2(x+1)
x+1 = -
2+
3
x+1
,
当x∈(-∞,-4)时,函数y=
1-2x
x+1
为减函数,所以y∈ (-3,-2),
所以f(x)=
1-2x
x+1 = -3;
当x∈(2,+∞)时,函数y=
1-2x
x+1
为减函数,所以y∈ (-2,-1),
所以f(x)=
1-2x
x+1 = -2;
综上所述,f(x)的值域为{-2,-3}.
16. 5-1,
17
12
解析:画出f(x)的大致图象如图所
示,3×1+1=4,令x2-1=4(x>
1),解得x = 5,由n>m,f(n)=
f(m)得 3m +1 = n2 -1,m =
n2-2
3
,且1<n≤ 5,所以t=n-
m =n -
n2-2
3 = -
1
3n
2 +n +
2
3
(1<n≤ 5),结合二次函数的性
质可知,当n = -
1
2× -
1
3
=
3
2
时,t取得 最 大 值,最 大 值 为 -
1
3 ×
3
2
2
+
3
2+
2
3 =
17
12
,当n= 5时,
t取 得 最 小 值,最 小 值 为 -
1
3 ×
(5)2+ 5+
2
3 = 5-1.
所以t的
取值范围是 5-1,
17
12 .
课时作业7 函数的单调性与最值
1.C 2.A 3.C 4.B 5.B
6.B 因为y=f(x)=
1
2
x
+a ,
则f(-x)=
1
2
-x
+a =|2x +
a|,由题意得f(x)=
1
2
x
+a 与
f(-x)=|2x +a|在区间[1,2
023]
上同 增 或 同 减.若 两 函 数 同 增,则
1
2
x
+a≤0,
2x +a≥0 在区间[1,2 023]上
恒 成 立,即 a≤-
1
2
,
a≥-2, 所 以 -2 ≤
a≤-
1
2.
若两函数同减,则
1
2
x
+a≥0,
2x +a≤0 在区间[1,2 023]上
恒成 立,即 a≥-
1
2
2
023
,
a≤-22
023, 无 解.综
上,实数a的取值范围是 -2,-12 ,对
照选项中的a值,所以只有B符合题意.
7.BD 由 ∀x1,x2 ∈ (0,+∞),都有
f(x1)-f(x2)
x1-x2
<0,可知函数f(x)
在(0,+∞)上为减函数.由于f(x)=
|x-1|= x-1
,x≥1,
1-x,x<1, 则f(x)在
[1,+∞)上单调递增,在(-∞,1)上
单调递减,故f(x)在(0,+∞)上不单
调,故 A 不 符 合 题 意;函 数 f(x)=
-5x+1在(0,+∞)上为减函数,故
B符合题意;函数f(x)=x2+4x+3
图象的对称轴 为 直 线x = -2,故 在
(0,+∞)上f(x)=x2+4x+3为增
函数,故C不符合题意;函数f(x)=
4
x
在(0,+∞)上为减函数,故D符合
题意.故选BD.
8.AC f(x)=loga|x-1|的定义域
为(-∞,1)∪ (1,+∞).设z=|x-
1|,可得函数z 在(-∞,1)上单调递
减,在(1,+∞)上单调递增,当a>1
-567-
hh
时,y=logaz在(0,+∞)上单调递增,
可得函数f(x)=loga|x-1|在区间
(-∞,1)上单调递减,在(1,+∞)上
单调递增;当0<a<1时,y =logaz
在(0,+ ∞)上 单 调 递 减,可 得 函 数
f(x)=loga|x-1|在区间(-∞,1)
上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,
由题意可得0<a<1,故A正确,B错
误;由于0<a<1,可得2
023<a+
2
023<2
024,又f(x)在(1,+∞)上
单调递减,则f(a+2
023)>f(2
024),
故C正确,D错误.故选AC.
9.BC 对于A,f(x)的定义域为(-∞,
4],令 4-x =t(t≥0),则x =4-
t2,∴y = -t2 +t +4 = - t -
1
2
2
+
17
4
,∴f(x)∈ -∞,
17
4 ,不
存在正数 M,使得|f(x)|≤M 总成
立,∴f(x)不是“有界函数”;对于B,
f(x)的 定 义 域 为 {x |-3 ≤ x ≤
1},∴0≤-x2 -2x +3= - (x +
1)2+4≤4,所以0≤f(x)≤2,∴存
在M ≥2,使得|f(x)|≤M,∴f(x)
是“有界函数”;对于C,∵2x2-4x+
3 = 2(x - 1)2 + 1 ≥ 1,∴0 <
5
2x2-4x+3
≤5,∴ 存在 M ≥5,使
得|f(x)|≤ M,∴f(x)是“有界函
数”;对 于 D,f(x)=x|x +1|=
x(x+1),x ≥-1,
-x(x+1),x <-1, 由 于 当 x <
-1时,f(x)单调递增,此时f(x)∈
(- ∞,0),故 不 存 在 正 数 M,使 得
|f(x)|≤ M 总 成 立,∴f(x)不 是
“有界函数”.故选BC.
10. 35
,6
5
11.(-∞,-3]∪ [-2,0)
解析:根 据 题 意,已 知 函 数 f(1-
x)=x+
x
a+x =
x+1-
a
a+x
,
设t=1-x,则x=1-t,有f(t)=
2-t+
a
t-1-a
,故f(x)=2-x+
a
x-1-a
,
不妨 设 x1 <x2,则 -2<x1 <
x2<-1,都有
f(x1)-f(x2)
x1-x2
>-1,
即f(x1)-f(x2)<-(x1-x2),
变形可得f(x1)+x1<f(x2)+x2,
设 g(x) = f(x)+ x = 2 +
a
x-1-a
,则g(x)在区间(-2,-1)
上为增函数,
当a>0时,g(x)在(1+a,+∞)和
(-∞,a+1)上单调递减,不符合要
求,舍去,
当a<0时,g(x)在(1+a,+∞)和
(-∞,a+1)上单调递增,要使g(x)
在区间(-2,-1)上为增函数,则必
有1+a≤-2或 -1≤1+a,解得
a≤-3或 -2≤a<0,
当a=0时,g(x)=f(x)+x=2为
常函数,不符合要求,
综上,a 的取值范围为(-∞,-3]∪
[-2,0).
12.(-∞,1]∪ [4,+∞)
解析:作出函数f(x)的图象如图所
示,由图象可知f(x)在(a,a+1)上
单调递增,需满足a≥4或a+1≤2,
即a≤1或a≥4.
13.解:∵ 函数f(x)=
ax+1
x+2 =
a(x+2)-2a+1
x+2 =
a+
1-2a
x+2
,
∴ 任 取 x1,x2 ∈ (-2,+ ∞),且
x1 <x2,
则f(x1)-f(x2)= a+
1-2a
x1+2 -
a+
1-2a
x2+2 =1-2ax1+2-1-2ax2+2=
(1-2a)(x2-x1)
(x1+2)(x2+2)
,
∵-2<x1 <x2,∴x2-x1 >0,
(x1+2)(x2+2)>0,
∴ 当1-2a>0,即a<
1
2
时,
f(x1)-f(x2)>0,即 f(x1)>
f(x2),∴f(x)在(-2,+∞)上是减
函数;
当1-2a<0,即a>
1
2
时,
f(x1)-f(x2)<0,即 f(x1)<
f(x2),∴f(x)在(-2,+∞)上是增
函数.
14.解:(1)证明:任取x1,x2∈(0,+∞),
且x2 >x1,则 f(x2)-f(x1)=
2a+1
a -
1
a2x2 - 2a+1a -
1
a2x1 = 1a2·
x2-x1
x1x2
,
因为a>0,x2 >x1 >0,
所以x2-x1 >0,x1x2 >0,
所以1
a2
·x2-x1
x1x2
>0,
故f(x2)-f(x1)>0,
所以f(x2)>f(x1),
所以函数f(x)在(0,+∞)上单调
递增.
(2)由(1)可知函数f(x)在[m,n]上
单调递增,
因为f(x)=
2a+1
a -
1
a2x
的定义域
和值域都是[m,n],
所以
f(m)=
2a+1
a -
1
a2m
=m,
f(n)=
2a+1
a -
1
a2n
=n,
所以m,n 为关于x 的方程2a+1a -
1
a2x
=x 的两个不相等的正实数根,
化简方程可得a2x2-(2a2+a)x+
1=0,
则Δ=[-(2a2+a)]2-4a2>0,解
得a>
1
2
,
所以n-m =
(2a2+a)+ (2a2+a)2-4a2
2a2
-
(2a2+a)- (2a2+a)2-4a2
2a2
=
4a2+4a-3
a =
-3
1
a -
2
3
2
+
16
3
,
因为a>
1
2
,所以0<
1
a <2
,
所以当1
a =
2
3
,即a=
3
2
时,n-m
取得最大值,
最大值为 16
3 =
43
3 .
15.(-∞,-2)
解析:二次函数y1=x2-4x+3的对
称轴是 直 线 x =2,所 以 该 函 数 在
(-∞,0]上单调递减,所以x2-4x+
3≥3.同 理 可 知 函 数y2 = -x2 -
2x+3在(0,+ ∞)上单 调 递 减,所
以-x2-2x+3<3,所以f(x)在R
上单 调 递 减,所 以 由 f(x +a)>
f(2a-x)得x +a <2a-x,即
2x <a,要使2x<a在[a,a+1]上
恒成立,则2(a+1)<a,解得a<-2,
所以实数a的取值范围是(-∞,-2).
16.(1)(-2,- 2)∪ (2,2)
(2)(-∞,-2]∪ {0}∪ [2,+∞)
解析:(1)由题意得 x
2-1>0,
1<x2-1<3,
解得 2<x<2或-2<x<- 2.
所以原不等式的解集为(-2,- 2)∪
(2,2).
(2)因为函数f(x)在(0,3]上单调递
增,所以f(x)在(0,3]上的最大值为
f(3)=1,所以不等式f(x)≤m2-
2am+1对所有x∈(0,3],a∈[-1,
1]恒成立转化为1≤m2-2am+1对
所有a ∈ [-1,1]恒成立,即 m2 -
2am ≥0对所有a∈[-1,1]恒成立.
设g(a)= -2ma+m2,a∈[-1,1],
所以需满足 g(-1)≥0,
g(1)≥0,
即 2m+m
2 ≥0,
-2m+m2 ≥0,
解该不等式组,得m≤-2或m≥2或
m = 0,即 实 数 m 的 取 值 范 围 为
(-∞,-2]∪ {0}∪ [2,+∞).
课时作业8 函数的奇偶性、
周期性、对称性
1.B 2.B 3.B 4.A
5.C f(x)= ln
2e
ex-1+
a +b =
lnaex+2e-aex-1 +
b,当ex-1=0
时,x =
1
e
,所 以 1
e
和 -
1
e
是 方 程
(aex+2e-a)(ex-1)=0的两个根,
所以a=e,即f(x)=
ln e
(ex+1)
ex-1 +
b, 因 为 f(x)+
f(-x)=0,所以ln
e(ex+1)
ex-1 +
ln e
(ex-1)
ex+1 +
2b=0,
即ln
e2+2b=0,即b= -1.故选C.
6.B 已知定义在R上的奇函数f(x),所
以f(x)= -f(-x)①,且f(0)=0,又
f(x+1)是偶函数,所以f(x+1)=
f(-x+1),即f(x)=f(2-x)②,所
以f(2)= f(0)=0,由 ①② 可 得
-568-