内容正文:
第三章 函数的概念与性质
3.1 函数的概念及其表示
3.1.2 函数的表示法
第2课时 分段函数
知识对点练
40分钟综合练
目录
知识对点练
解析:分段函数的定义域是各段上“定义域”的并集,即(-∞,-1)∪(0,
+∞).故选D.
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解析:因为f(-1)=3,则f(x)<f(-1)等价于f(x)<3.当x≤0时,x2+4x+6<3,解得x∈(-3,-1);当x>0时,-x+6<3,解得x∈(3,+∞).综上,原不等式的解集为(-3,-1)∪(3,+∞).
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8.(2024·河北唐山期中)电信公司为了满足客户不
同需求,推出A,B两种包月优惠方案,这两种方案应月
付话费(单位:元)与月通话时间(单位:分钟)之间的关系
如图所示(其中MN∥CD).
(1)分别求出A,B应付话费(单位:元)与通话时间x
(单位:分钟)的函数表达式f(x)和g(x);
(2)假如你是一位电信局推销人员,你应如何帮助客户选择A,B两种优惠方案?并说明理由.
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解析:因为f(-7)=10,所以f(f(-7))=f(10)=10×10=100.故选A.
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解析:当a>0时,f(a)=2,不符合题意;当a≤0时,a2=1,∴a=-1.综上,a=-1.故选A.
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3.“龟兔赛跑”讲述了这样的故事:领先的兔子看着慢慢爬行的乌龟,骄傲起来,睡了一觉,当它醒来时,发现乌龟快到终点了,于是急忙追赶,但为时已晚,乌龟还是先到达了终点.用s1,s2分别表示乌龟和兔子所行的路程(t为时间),则下图与故事情节相吻合的是( )
答案
解析
解析:A中是同时到达;B中乌龟到达时,兔子还没到;C中乌龟到达时,兔子还在睡觉;D中兔子先到,乌龟后到.
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[1,+∞)
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解析:当x≥0时,f(x)≥1;当-2≤x<0时,2<f(x)≤4.∴函数f(x)的值域为[1,+∞).
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解析:当a≤-2时,f(a)=a<-3,此时不等式的解集是(-∞,-3);当-2<a<4时,f(a)=a+1<-3,此时不等式无解;当a≥4时,f(a)=3a<-3,此时不等式无解.综上,a的取值范围是(-∞,-3).
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(-∞,-3)
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12.已知函数f(x)=|x-2|(x+1).
(1)作出函数f(x)的图象;
(2)判断关于x的方程f(x)=a的解的个数.
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R
知识点一 分段函数的定义域和值域
1.已知函数f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\f(1,x),x>0,,x-1,x<-1,))则函数f(x)的定义域是( )
A.(0,+∞)
B.(-∞,-1)
C.(-1,0)
D.(-∞,-1)∪(0,+∞)
2.(2024·马鞍山第二十二中学高一上学期期中)定义:[x]表示不超过x的最大整数,如[1.2]=1,则函数f(x)=eq \f([x],x)(x∈[1,4])的值域为________.
eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(1,2),1))
解析:当x∈[1,2)时,[x]=1,f(x)=eq \f(1,x)∈eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(1,2),1));当x∈[2,3)时,[x]=2,f(x)=eq \f(2,x)∈eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(2,3),1));当x∈[3,4)时,[x]=3,f(x)=eq \f(3,x)∈eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(3,4),1));当x=4时,[x]=4,f(x)=eq \f(4,4)=1.综上,当x∈[1,4]时,函数f(x)的值域为eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(1,2),1)).
知识点二 分段函数求值及应用
3.设函数f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\r(x-1),x≥1,,1,x<1,))则f(f(f(2)))=( )
A.0
B.1
C.2
D.eq \r(2)
解析:由题意,f(2)=eq \r(2-1)=1,f(f(2))=f(1)=eq \r(1-1)=0,f(f(f(2)))=f(0)=1.故选B.
4.设函数f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x2+4x+6,x≤0,,-x+6,x>0,))则不等式f(x)<f(-1)的解集是( )
A.(-3,-1)
B.(3,+∞)
C.(-3,-1)∪(3,+∞)
D.(-3,+∞)
5.已知实数a≠0,函数f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2x+a,x<1,,-x-2a,x≥1,))若f(1-a)=f(1+a),则a的值为________.
-eq \f(3,4)
解析:当a>0时,1-a<1,1+a>1,由f(1-a)=f(1+a)可得2-2a+a=-1-a-2a,解得a=-eq \f(3,2),不符合题意;当a<0时,1-a>1,1+a<1,由f(1-a)=f(1+a)可得-1+a-2a=2+2a+a,解得a=-eq \f(3,4),符合题意.综上,a=-eq \f(3,4).
知识点三 分段函数的图象及应用
6.函数y=x+eq \f(|x|,x)的图象是( )
解析:对于y=x+eq \f(|x|,x),其定义域为{x|x≠0}.当x>0时,y=x+1;当x<0时,y=x-1,即y=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x+1,x>0,,x-1,x<0.))故其图象应为C.
7.设函数f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2,x>0,,x2+bx+c,x≤0,))若f(-4)=f(0),f(-2)=-2,则f(x)的解析式为f(x)=______________________,关于x的方程f(x)=x的解的个数为________.
eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2,x>0,,x2+4x+2,x≤0))
解析:∵f(-4)=f(0),f(-2)=-2,∴eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1((-4)2-4b+c=c,,(-2)2-2b+c=-2,))解得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(b=4,,c=2,))∴f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2,x>0,,x2+4x+2,x≤0.))在同一平面直角坐标系内画出函数y=f(x)与y=x的图象,如图所示,则两函数图象有3个交点,即方程f(x)=x的解的个数为3.
解:(1)对于方案A:
当0≤x≤100时,f(x)=20;当x>100时,设f(x)=kx+b,
因为f(x)的图象过(100,20),(500,140)两点,
所以eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(20=100k+b,,140=500k+b,))解得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(k=\f(3,10),,b=-10.))
综上所述,f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(20,0≤x≤100,,\f(3,10)x-10,x>100.))
对于方案B:
当0≤x≤500时,g(x)=50;
当x>500时,设g(x)=mx+n,由MN∥CD,得y=mx+n的图象过(400,20),(500,50)两点,
所以eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(20=400m+n,,50=500m+n,))解得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(m=\f(3,10),,n=-100.))
综上所述,g(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(50,0≤x≤500,,\f(3,10)x-100,x>500.))
(2)由f(x)=g(x),结合题图可知,eq \f(3,10)x-10=50,解得x=200.
由题中给出的函数图象可得,当0≤x<200时,f(x)<g(x);当x>200时,f(x)>g(x).
综上所述,当客户的通话时间为200分钟时,两种方案均可;
当客户的通话时间少于200分钟时,选择方案A;
当客户的通话时间多于200分钟时,选择方案B.
一、单项选择题
1.已知f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(10,x<0,,10x,x≥0,))则f(f(-7))的值为( )
A.100
B.10
C.-10
D.-100
2.若函数f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2,x>0,,x2,x≤0,))则满足f(a)=1的实数a的值为( )
A.-1
B.1
C.-2
D.2
4.已知f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2x,x>0,,f(x+1),x≤0,))则feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(4,3)))+feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4,3)))=( )
A.-2
B.4
C.2
D.-4
解析:∵f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2x,x>0,,f(x+1),x≤0,))∴feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(4,3)))=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(4,3)+1))=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,3)))=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,3)+1))=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)))=2×eq \f(2,3)=eq \f(4,3),feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4,3)))=2×eq \f(4,3)=eq \f(8,3),∴feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(4,3)))+feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4,3)))=eq \f(4,3)+eq \f(8,3)=4.
解析:在同一平面直角坐标系中作出函数y=x2,y=|x-1|,y=3x的图象,根据题意可得函数f(x)=max{x2,|x-1|,3x}的图象为图中实线部分,根据图象可得,点A为函数y=x2与y=|x-1|(x<1)的交点,由x2=1-x,
5.(2024·广东深圳高一期末)已知函数y=max{a,b,c}=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a,a≥b且a≥c,,b,b≥a且b≥c,,c,c≥a且c≥b,))设f(x)=max{x2,|x-1|,3x},则f(x)的最小值为( )
A.1
B.eq \f(3+\r(5),2)
C.9
D.eq \f(3,4)
解得x=-eq \f(1+\r(5),2),故点A的横坐标为-eq \f(1+\r(5),2),点B为函数y=3x与y=|x-1|(x<1)的交点,由3x=1-x,解得x=eq \f(1,4),故点B的横坐标为eq \f(1,4),点C为函数y=x2与y=3x(x>1)的交点,由x2=3x,得x=3,故点C的横坐标为3,所以函数f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x2,x<-\f(1+\r(5),2)或x>3,,|x-1|,-\f(1+\r(5),2)≤x≤\f(1,4),,3x,\f(1,4)<x≤3,))由图象可知,当x=eq \f(1,4)时,函数f(x)有最小值eq \f(3,4).故选D.
二、多项选择题
6.国家规定个人稿费纳税办法是不超过800元的不纳税;超过800元而不超过4000元的按超过800元部分的14%纳税;超过4000元的按全部稿酬的11.2%纳税,则( )
A.纳税额y(单位:元)与稿费x(单位:元)之间的函数关系式为
y=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(0,0<x≤800,,(x-800)×14%,800<x≤4000,,11.2%x,x>4000))
B.稿费为4800元时,应纳税560元
C.稿费为600元时,不用纳税
D.某人出版一本书共纳税420元,则这个人应得稿费(扣税前)为3750元或3800元
解析:由题意知,纳税额y(单位:元)与稿费x(单位:元)之间的函数关系式为y=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(0,0<x≤800,,(x-800)×14%,800<x≤4000,,11.2%x,x>4000;))∵4800>4000,∴稿费为4800元时,应纳税11.2%×4800=537.6(元);∵600元不超过800元,∴不用纳税;令(x-800)×0.14=420,解得x=3800,令11.2%x=420,得x=3750(舍去),故这个人应得稿费(扣税前)为3800元.故选AC.
7.(2024·重庆高一期末)1837年,狄利克雷提出了函数的现代定义,即如果变量y与变量x相关,使得根据某个规则,每个x值都对应唯一一个y值,那么y就是关于自变量x的函数.并举出了一个著名的函数——狄利克雷函数:D(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(1,x∈Q,,0,x∈(∁RQ),))下列说法正确的是( )
A.D(2024x)=D(x)
B.D(x)的值域为[0,1]
C.D(D(x))=D(x)
D.D(x)=D(-x)
解析:对于A,若x∈Q,2024x∈Q,此时D(2024x)=D(x)=1,若x∈(∁R Q),2024x∈(∁R Q),此时D(2024x)=D(x)=0,则D(2024x)=D(x),故A正确;对于B,由题意可知D(x)∈{0,1},故B错误;对于C,由题意可知D(x)∈{0,1},均为有理数,所以D(D(x))=1,故C错误;对于D,若x∈Q,则-x∈Q,则D(x)=D(-x)=1,若x∈(∁R Q),则-x∈(∁RQ),则D(x)=D(-x)=0,综上,D(x)=D(-x),故D正确.故选AD.
三、填空题
8.函数f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x2+1,x≥0,,2-x,-2≤x<0))的值域是_____________.
9.函数f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x,x≤-2,,x+1,-2<x<4,,3x,x≥4,))若f(a)<-3,则a的取值范围是__________.
10.(2024·福州一中高一月考)设函数f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x2+2x+2,x≤0,,-x2,x>0.))若f(f(a))=2,则a=________.
解析:当a≤0时,f(a)=a2+2a+2>0,f(f(a))<0,显然不成立;当a>0时,f(a)=-a2,f(f(a))=a4-2a2+2=2,则a=±eq \r(2)或a=0,又a>0,故a=eq \r(2).
四、解答题
11.已知函数f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2x+2,x∈[-1,0],,-\f(1,2)x,x∈(0,2),,3,x∈[2,+∞).))
(1)求f(-1),feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,2))),f(4)的值;
(2)求函数f(x)的定义域、值域.
解:(1)易知f(-1)=0,feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,2)))=-eq \f(1,2)×eq \f(3,2)=-eq \f(3,4),f(4)=3.
(2)作出图象如图所示.利用“数形结合”,易知f(x)的定义域为[-1,+∞),值域为(-1,2]∪{3}.
解:(1)函数f(x)=|x-2|·(x+1),去掉绝对值符号,
有f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1((x-2)(x+1),x≥2,,-(x-2)(x+1),x<2,))
根据二次函数的图象特点可得函数图象如图所示.
(2)关于x的方程f(x)=a,即|x-2|(x+1)=a的解的个数就是直线y=a与y=|x-2|(x+1)的图象的交点的个数,由图可知,
当a<0时,有一个交点;
当a=0时,有两个交点;
当0<a<eq \f(9,4)时,有三个交点;
当a=eq \f(9,4)时,有两个交点;当a>eq \f(9,4)时,有一个交点.
所以,当a<0或a>eq \f(9,4)时,方程有一个解;
当a=0或a=eq \f(9,4)时,方程有两个解;当0<a<eq \f(9,4)时,方程有三个解.
13.[多选](2024·辽宁沈阳高一期中)已知函数f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(1,|x-1|)-1)),x≠1,,\f(1,2),x=1,))若关于x的方程2[f(x)]2-(2a+1)f(x)+a=0有且仅有9个不同的根,则实数a的取值可能是( )
A.eq \f(1,2)
B.eq \f(1,3)
C.eq \f(1,4)
D.1
解析:画出函数f(x)的图象,如图所示.根据图象知,f(x)=m可能有0个,2个,4个,5个解.令2[f(x)]2-(2a+1)f(x)+a=0,解得f(x)=eq \f(1,2)或f(x)=a.因为方程有且仅有9个不同的根,当f(x)=eq \f(1,2)时,由图象可知,此时方程有5个根,所以f(x)=a时,需要有4个根,由图象可知a∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(1,2)))∪eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),1)).故选BC.
14.(2024·广东佛山高一期中)设函数f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x+1,x≤1,,x2-2x+3,x>1,))若f(x)+f(x-1)>2,则x的取值范围是________.
解析:①当eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x>1,,x-1>1,,))即x>2时,f(x)=x2-2x+3,f(x-1)=(x-1)2-2(x-1)+3=x2-4x+6,由f(x)+f(x-1)>2,得x2-2x+3+x2-4x+6>2,即2x2-6x+7>0,因为Δ=36-56<0,所以2x2-6x+7>0恒成立,所以x>2;
②当eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x>1,,x-1≤1,))即1<x≤2时,f(x)=x2-2x+3,f(x-1)=x-1+1=x,由f(x)+f(x-1)>2,得x2-2x+3+x>2,即x2-x+1>0,即eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(1,2)))
eq \s\up12(2)+eq \f(3,4)>0,所以x2-x+1>0恒成立,所以1<x≤2;③当eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x≤1,,x-1≤1,))即x≤1时,f(x)=x+1,f(x-1)=x-1+1=x,由f(x)+f(x-1)>2,得x+1+x>2,解得x>eq \f(1,2),所以eq \f(1,2)<x≤1.综上所述,x的取值范围是eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),+∞)).
15.(2024·宣城高一期末)宣城市旅游资源丰富,知名景区众多,如宣州区的敬亭山风景区、绩溪县的龙川景区、旌德县的江村景区、宁国市的青龙湾景区、广德市的太极洞景区、郎溪县的观天下景区、泾县的查济景区等等.某旅游开发公司计划2024年在某地质大峡谷开发新的游玩项目,全年需投入固定成本300万元,若该项目在2024年有游客x万人,则需另投入成本R(x)万元,且R(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(25,0<x≤5,,x2+20x-100,5<x≤20,,61x+\f(900,x)-565,x>20,))该游玩项目的每张门票售价为100元.为吸引游客,该公司实行门票五折优惠活动.当地政府为鼓励企业更好发展,每年给该游玩项目财政补贴10x万元.
(1)求2024年该项目的利润W(x)(单位:万元)关于人数x(单位:万)的函数关系式(利润=收入-成本);
(2)当2024年的游客人数为多少时,该项目所获利润最大?最大利润是多少?
解:(1)该项目的门票收入为50x万元,财政补贴收入为10x万元,共收入60x万元,则利润
W(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(60x-300-25,0<x≤5,,60x-300-(x2+20x-100),5<x≤20,,60x-300-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(61x+\f(900,x)-565)),x>20,))
化简得W(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(60x-325,0<x≤5,,-x2+40x-200,5<x≤20,,-x-\f(900,x)+265,x>20.))
(2)当0<x≤5时,W(x)max=W(5)=-25;
当5<x≤20时,二次函数的图象开口向下,对称轴为直线x=-eq \f(40,2×(-1))=20,
则W(x)max=W(20)=200;
当x>20时,∵x+eq \f(900,x)≥60,
∴-x-eq \f(900,x)+265≤-60+265=205,
当且仅当x=eq \f(900,x),即x=30时等号成立,
故W(x)max=W(30)=205.
综上,游客人数为30万时利润最大,为205万元.
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