函数概念与性质专题突破练-2025届高三数学一轮复习
2024-11-10
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内容正文:
函数概念与性质专题突破-2025年高考数学一轮复习
一.选择题(共8小题)
1.(2024•香坊区校级二模)下列函数中,在区间(0,+∞)上单调递增的是( )
A.f(x)=﹣lnx B. C. D.f(x)=3|x﹣1|
2.(2024•武昌区模拟)已知函数f(x)=x|x|,则关于x的不等式f(2x)>f(1﹣x)的解集为( )
A. B. C. D.
3.(2024•商洛模拟)已知偶函数f(x)在(﹣∞,0)上单调递增,若,则( )
A.a<b<c B.b<a<c C.a<c<b D.b<c<a
4.(2024•沙坪坝区校级模拟)已知为奇函数,则f(1)=( )
A. B. C.2 D.﹣2
5.(2024•天心区校级模拟)已知函数,g(x)=f(﹣x)﹣1,则g(x)的图象大致是( )
A. B.
C. D.
6.(2024•子长市校级三模)已知函数f(x)满足f(x+3)=﹣f(x),当x∈[﹣3,0)时,f(x)=2x+sin,则f(2023)=( )
A. B.﹣ C. D.﹣
7.(2024秋•船山区校级期中)设函数,当f(x)为R上增函数时,实数a的值可以是( )
A.﹣1 B.1 C.﹣3 D.0
8.(2024•黄浦区校级模拟)已知f(x)是定义在R上的偶函数,若∀x1、x2∈[0,+∞)且x1≠x2时,恒成立,且f(2)=8,则满足f(m2+m)≤2(m2+m)2的实数m的取值范围为( )
A.[﹣2,1] B.[0,1] C.[0,2] D.[﹣2,2]
二.多选题(共3小题)
(多选)9.(2024•福建模拟)已知函数f(x)的定义域为R,且f(x+y)=f(x)+f(y)+1,f(1)=0,则( )
A.f(0)=﹣1 B.f(x)有最小值
C.f(2024)=2023 D.f(x)+1是奇函数
(多选)10.(2024•河南模拟)定义在R上的函数f(x)满足,则( )
A.f(x)是周期函数
B.f(2024)=0
C.f(x)的图象关于直线x=2k﹣1(k∈Z)对称
D.
(多选)11.(2024•邢台模拟)已知非常数函数f(x)的定义域为R,且f(x)f(y)=f(xy)+xy(x+y),则( )
A.f(0)=0
B.f(1)=﹣2或f(1)=1
C.是{x|x∈R且x≠0}上的增函数
D.f(x)是R上的增函数
三.填空题(共3小题)
12.(2024•子长市校级三模)若函数为R上的奇函数,则实数a= .
13.(2024•葫芦岛二模)已知实数x>0,y>0,则的最大值为 .
14.(2024•历下区校级模拟)已知函数,则不等式f(2x+1)+f(2﹣x)≥2的解集为 .
四.解答题(共5小题)
15.(2024•四川模拟)已知函数f(x)=|x﹣t|+|x+2t|.
(1)当t=2时,求不等式f(x)≥2x+12的解集;
(2)若恒成立,求实数t的取值范围.
16.(2024•黄浦区校级三模)已知f(x)=,函数y=f(x)是定义在(﹣2,2)上的奇函数,且f(1)=.
(1)求f(x)的解析式;
(2)判断y=f(x)的单调性,并用函数单调性的定义加以证明.
17.(2024•北京模拟)已知函数(a为实常数).
(1)若函数f(x)为奇函数,求a的值;
(2)在(1)的条件下,对任意x∈[1,6],不等式f(x)≥恒成立,求实数u的最大值.
18.(2024•自贡二模)已知定义在R上的函数f(x)满足f(x+y)=f(x)+f(y)且f(1)=﹣3.
(1)求,的值;
(2)当x>0时,有f(x)<0恒成立,求证:a+b<0时,有f(a)+f(b)>f(﹣a)+f(﹣b).
19.(2024•金东区校级模拟)设函数f(x)的定义域为R.给定闭区间D⊆R,若存在a∈D,使得对于任意x∈D,
①均有f(a)⩾f(x),则记f(a)=Mf(D);
②均有f(a)⩽f(x),则记f(a)=mf(D).
(1)设f(x)=ex﹣x,D=[1,2],求Mf(D),mf(D);
(2)设k>0,f(x)=﹣x3+kx2,g(x)=(2k﹣3)x+(2﹣k).若对于任意D⊆[0,1],均有Mf(D)⩾Mg(D),求k的取值范围;
(3)已知对于任意D⫋R,Mf(D)与mf(D)均存在.证明:“f(x)为R上的增函数或减函数”的充要条件为“对于任意两个不同的D1,D2⫋R,Mf(D1)≠Mf(D2)与mf(D1)≠mf(D2)中至少一个成立”.
函数概念与性质专题突破-2025年高考数学一轮复习
参考答案与试题解析
一.选择题(共8小题)
1.(2024•香坊区校级二模)下列函数中,在区间(0,+∞)上单调递增的是( )
A.f(x)=﹣lnx B. C. D.f(x)=3|x﹣1|
【解答】解:对于A,因为y=lnx在(0,+∞)上单调递增,y=﹣x在(0,+∞)上单调递减,
所以f(x)=﹣lnx在(0,+∞)上单调递减,故A错误;
对于B,因为y=2x在(0,+∞)上单调递增,在(0,+∞)上单调递减,
所以在(0,+∞)上单调递减,故B错误;
对于C,因为在(0,+∞)上单调递减,y=﹣x在(0,+∞)上单调递减,
所以在(0,+∞)上单调递增,故C正确;
对于D,因为,f(1)=3|1﹣1|=30=1,f(2)=3|2﹣1|=3,
显然f(x)=3|x﹣1|在(0,+∞)上不单调,D错误.
故选:C.
2.(2024•武昌区模拟)已知函数f(x)=x|x|,则关于x的不等式f(2x)>f(1﹣x)的解集为( )
A. B. C. D.
【解答】解:因为函数f(x)=x|x|为奇函数且x≥0时,f(x)=x2单调递增,
根据奇函数的对称性可知,f(x)在R上单调递增,
则关于x的不等式f(2x)>f(1﹣x)可转化为2x>1﹣x,
解得,x>.
故选:A.
3.(2024•商洛模拟)已知偶函数f(x)在(﹣∞,0)上单调递增,若,则( )
A.a<b<c B.b<a<c C.a<c<b D.b<c<a
【解答】解:因为偶函数f(x)在(﹣∞,0)上单调递增,所以f(x)在(0,+∞)上单调递减,
,所以只需比较的大小即可,
因为23<32,所以,即,
又因为25>52,所以,即,故.
而f(x)在(0,+∞)上单调递减,
所以,即b<a<c.
故选:B.
4.(2024•沙坪坝区校级模拟)已知为奇函数,则f(1)=( )
A. B. C.2 D.﹣2
【解答】解:为奇函数,
则f(﹣x)=﹣f(x),即,化简整理可得,2﹣x﹣2x(a﹣1)=2x(1﹣a)﹣2x,即a﹣1=1,解得a=2,
故f(x)=,
所以f(1)=.
故选:A.
5.(2024•天心区校级模拟)已知函数,g(x)=f(﹣x)﹣1,则g(x)的图象大致是( )
A. B.
C. D.
【解答】解:令x>0,则﹣x<0,
所以f(﹣x)=(﹣x+1)2,
g(x)=f(﹣x)﹣1=(x﹣1)2﹣1,则在y轴右侧为部分抛物线,
对称轴为x=1,g(x)=0时,x=2或0,
且(0,0)处为空心,g(1)=﹣1,排除ACD.
故选:B.
6.(2024•子长市校级三模)已知函数f(x)满足f(x+3)=﹣f(x),当x∈[﹣3,0)时,f(x)=2x+sin,则f(2023)=( )
A. B.﹣ C. D.﹣
【解答】解:由已知,令x=﹣2,可得f(1)=﹣f(﹣2);
由f(x+3)=﹣f(x),可得f(x+6)=﹣f(x+3)=f(x),
即函数f(x)的周期为6;
则f(2023)=f(6×337+1)=f(1)=﹣f(﹣2)=﹣[2﹣2+sin(﹣)]=﹣(﹣)=﹣+,
故选:D.
7.(2024秋•船山区校级期中)设函数,当f(x)为R上增函数时,实数a的值可以是( )
A.﹣1 B.1 C.﹣3 D.0
【解答】解:因为当x≤1时,y=﹣x2﹣ax﹣7,对称轴,开口向下,
当x>1,y=,
因为函数f(x)是R上的增函数,
所以,即,解得﹣4≤a≤﹣2.
故选:C.
8.(2024•黄浦区校级模拟)已知f(x)是定义在R上的偶函数,若∀x1、x2∈[0,+∞)且x1≠x2时,恒成立,且f(2)=8,则满足f(m2+m)≤2(m2+m)2的实数m的取值范围为( )
A.[﹣2,1] B.[0,1] C.[0,2] D.[﹣2,2]
【解答】解:设x1>x2,则,
所以,
令g(x)=f(x)﹣2x2,则g(x1)>g(x2),所以函数g(x)在[0,+∞)上为增函数,
对任意的x∈R,g(﹣x)=f(﹣x)﹣2(﹣x)2=f(x)﹣2x2=g(x),
所以函数g(x)为R上的偶函数,且g(2)=f(2)﹣2×22=0,
由f(m2+m)≤2(m2+m)2可得f(m2+m)﹣2(m2+m)≤0,即g(m2+m)≤g(2),
即g(|m2+m|)≤g(2),所以,|m2+m|≤2,即﹣2≤m2+m≤2,解得﹣2≤m≤1.
故选:A.
二.多选题(共3小题)
(多选)9.(2024•福建模拟)已知函数f(x)的定义域为R,且f(x+y)=f(x)+f(y)+1,f(1)=0,则( )
A.f(0)=﹣1 B.f(x)有最小值
C.f(2024)=2023 D.f(x)+1是奇函数
【解答】解:函数f(x)的定义域为R,且f(x+y)=f(x)+f(y)+1,f(1)=0,
令x=y=0可得,f(0)=2f(0)+1,即f(0)=﹣1,A正确;
当f(x)=x﹣1时,显然满足已知条件,但f(x)在R上没有最小值,B错误;
由题意得f(2)=2f(1)+1=1,f(3)=f(2)+f(1)+1=3f(1)+2,f(4)=f(3)+f(1)+1=4f(1)+3,…,f(2024)=2024f(1)+2023=2023,C正确;
令g(x)=f(x)+1,
则由f(x+y)=f(x)+f(y)+1可得,g(x+y)﹣1=g(x)﹣1+g(y)﹣1+1=g(x)+g(y)﹣1,
所以g(x+y)=g(x)+g(y),
因为g(0)=f(0)+1=0,
令y=﹣x,则g(0)=g(x)+g(﹣x)=0,
所以g(﹣x)=﹣g(x),即g(x)为奇函数,D正确.
故选:ACD.
(多选)10.(2024•河南模拟)定义在R上的函数f(x)满足,则( )
A.f(x)是周期函数
B.f(2024)=0
C.f(x)的图象关于直线x=2k﹣1(k∈Z)对称
D.
【解答】解:f(x+2)+f(x)=f(2),
则f(x+4)+f(x+2)=f(2),
故f(x)=f(x+4),
所以f(x)的周期为4,故A正确;
f(x+2)+f(x)=f(2),
令x=0,
则f(2)+f(0)=f(2),解得f(0)=0,
故f(2024)=f(0+4×506)=f(0)=0,故B正确;
f(x+6)=f(﹣x),
则f(x)关于x=3对称,
f(x)的周期为4,
则f(x+6)=f(x+2),
故f(x+2)=f(﹣x),即f(x)也关于x=1对称,
由T=4可知,x=2k﹣1,k∈Z,均为f(x)对称轴,故C正确;
f(0)=0,f(x)关于x=1对称,
则f(2)=f(0)=0,
f()=且,
故,
又,
故,
所以=(1+2﹣3﹣4)+(5+6﹣7﹣8)+•••+(2021+2022﹣2023﹣2024)=﹣4×506=﹣2024,故D错误.
故选:ABC.
(多选)11.(2024•邢台模拟)已知非常数函数f(x)的定义域为R,且f(x)f(y)=f(xy)+xy(x+y),则( )
A.f(0)=0
B.f(1)=﹣2或f(1)=1
C.是{x|x∈R且x≠0}上的增函数
D.f(x)是R上的增函数
【解答】解:在f(x)f(y)=f(xy)+xy(x+y)中,
令y=0,得f(0)f(x)=f(0),
即∀x∈R,f(0)[f(x)﹣1]=0.
因为函数f(x)为非常数函数,
所以f(0)=0,A正确;
令,x≠0,则g(x)g(y)=g(xy)+x+y,
令x=y=﹣1,则[g(﹣1)]2=g(1)﹣2,①
令x=y=1,则[g(1)]2=g(1)+2,②
由①②,解得 g(1)=2,g(﹣1)=0,从而f(1)=2,B错误;
令y=1,则g(x)g(1)=g(x)+x+1,即g(x)=x+1,
所以g(x)=x+1是{x|x∈R且x≠0}上的增函数,
即是{x|x∈R且x≠0}上的增函数,故C正确;
因为f(0)=0,所以f(x)=x(x+1),在R上不是单调递增函数,故D错误.
故选:AC.
三.填空题(共3小题)
12.(2024•子长市校级三模)若函数为R上的奇函数,则实数a= 0 .
【解答】解:若函数为R上的奇函数,
则f(0)=a=0,
所以a=0,经检验a=0符合题意.
故答案为:0.
13.(2024•葫芦岛二模)已知实数x>0,y>0,则的最大值为 2 .
【解答】解:因为==1+,
因为x>0,y>0,所以根据平方均值不等式得:
,
当且仅当x=3y时等号成立,
将上式化简得:1+
=,
当且仅当:时等号成立,即x+3y=2,又因为x=3y,
所以当时取得最大值.
故答案为:2
14.(2024•历下区校级模拟)已知函数,则不等式f(2x+1)+f(2﹣x)≥2的解集为 [﹣2,+∞) .
【解答】解:因为,
所以f(1﹣x)=e1﹣2x﹣e2x﹣1+sin[﹣]+1=e1﹣2x﹣e2x﹣1+sin(﹣)+1,
所以f(1﹣x)+f(x)=2,即f(x)的图像关于点中心对称,
因为f′(x)=2e2x﹣1+2e1﹣2x+cos()+cos()=4+cos()>0,
当且仅当x=时取等号,
所以f(x)在R上单调递增,
由f(1﹣x)+f(x)=2,得f(2﹣x)+f(﹣1+x)=2,
由f(2x+1)+f(2﹣x)≥2可得(2x+1)+f(2﹣x)≥f(2﹣x)+f(﹣1+x),
即f(2x+1)≥f(﹣1+x),
所以2x+1≥﹣1+x,解得x≥﹣2.
故答案为:[﹣2,+∞).
四.解答题(共5小题)
15.(2024•四川模拟)已知函数f(x)=|x﹣t|+|x+2t|.
(1)当t=2时,求不等式f(x)≥2x+12的解集;
(2)若恒成立,求实数t的取值范围.
【解答】解:(1)当t=2时,由f(x)≥2x+12得|x﹣2|+|x+4|≥2x+12,
即或或解得x∈(﹣∞,﹣3],
所以不等式f(x)≥2x+12的解集为(﹣∞,﹣3].
(2)设,易得g(a)在(1,3)上单调递增,故.
又f(x)=|x﹣t|+|x+2t|≥|(x﹣t)﹣(x+2t)|=|3t|,当且仅当(x﹣t)(x+2t)≤0时,等号成立.
所以只需,解得或,
所以实数t的取值范围为.
16.(2024•黄浦区校级三模)已知f(x)=,函数y=f(x)是定义在(﹣2,2)上的奇函数,且f(1)=.
(1)求f(x)的解析式;
(2)判断y=f(x)的单调性,并用函数单调性的定义加以证明.
【解答】解:(1)根据题意,是定义在(﹣2,2)上的奇函数,
则有,解得b=0,
又由,解得a=1,
所以,则f(x)定义域为(﹣2,2),
且,所以(﹣2<x<2);
(2)f(x)在区间(﹣2,2)上为严格增函数.
证明如下:设任意﹣2<x1<x2<2,则,
由﹣2<x1<x2<2,得﹣4<x1x2<4,
即4+x1x2>0,x1﹣x2<0,,
所以f(x1)﹣f(x2)<0,即f(x1)<f(x2),
故f(x)在区间(﹣2,2)上为严格增函数.
17.(2024•北京模拟)已知函数(a为实常数).
(1)若函数f(x)为奇函数,求a的值;
(2)在(1)的条件下,对任意x∈[1,6],不等式f(x)≥恒成立,求实数u的最大值.
【解答】解:(1)因为,x∈R,
又因为f(x)为奇函数,
所以f(0)=a﹣=0,
所以a=.
经检验a=满足题意,
所以a=;
(2)由(1)知a=,从而f(x)=﹣,
由不等式f(x)≥恒成立,得u≤•2x﹣,
令2x+1=t∈[3,65](因为x∈[1,6]),
故u≤(t﹣1)﹣=(t+)﹣,
由于函数φ(t)=(t+)﹣在[3,65]单调递增,
所以φ(t)min=φ(3)=1,
因此当不等式f(x)≥在x∈[1,6]上恒成立时,实数u的最大值为1.
18.(2024•自贡二模)已知定义在R上的函数f(x)满足f(x+y)=f(x)+f(y)且f(1)=﹣3.
(1)求,的值;
(2)当x>0时,有f(x)<0恒成立,求证:a+b<0时,有f(a)+f(b)>f(﹣a)+f(﹣b).
【解答】解:(1)因为f(x+y)=f(x)+f(y),f(1)=﹣3,
令x=y=,有:f(1)=f()=f()+f()=2f(),
所以f()=﹣.
令x=y=0,有:f(0)=2f(0),
所以f(0)=0.
令y=﹣x,有:f(0)=f(x)+f(﹣x)=0,
所以f(x)=﹣f(﹣x),即f(x)为R上的奇函数.
令x=y=,有:f()=2f().
令x=﹣,y=1,有:f()=f(1)+f(﹣),
又因为f(﹣)=﹣f(),
即:f()=﹣2f()﹣3,
所以f()=﹣1.
(2)因为f(﹣x)=﹣f(x),
所以f(﹣a)+f(﹣b)=﹣(f(a)+f(b))=﹣f(a+b).
即证:a+b<0时,有f(a+b)>﹣f(a+b)即可,
即证a+b<0时,f(a+b)>0即可,
因为当x>0时,f(x)<0恒成立,
则令t=﹣x(t<0),
所以x=﹣t>0,
于是f(x)=f(﹣t)=﹣f(t),因为此种情况f(x)<0,
即﹣f(t)<0,
所以f(t)>0,
即当t<0时,f(t)>0,
从而当x<0时,f(x)>0恒成立,
取x=a+b<0,此时有f(a+b)>0,
即a+b<0时,有f(a)+f(b)>f(﹣a)+f(﹣b).
19.(2024•金东区校级模拟)设函数f(x)的定义域为R.给定闭区间D⊆R,若存在a∈D,使得对于任意x∈D,
①均有f(a)⩾f(x),则记f(a)=Mf(D);
②均有f(a)⩽f(x),则记f(a)=mf(D).
(1)设f(x)=ex﹣x,D=[1,2],求Mf(D),mf(D);
(2)设k>0,f(x)=﹣x3+kx2,g(x)=(2k﹣3)x+(2﹣k).若对于任意D⊆[0,1],均有Mf(D)⩾Mg(D),求k的取值范围;
(3)已知对于任意D⫋R,Mf(D)与mf(D)均存在.证明:“f(x)为R上的增函数或减函数”的充要条件为“对于任意两个不同的D1,D2⫋R,Mf(D1)≠Mf(D2)与mf(D1)≠mf(D2)中至少一个成立”.
【解答】解:(1)因为f(x)=ex﹣x,x∈[1,2],
求导得f′(x)=ex﹣1>0,
所以f(x)在[1,2]上为单调递增函数,
因此Mf(D)=f(2)=e2﹣2,mf(D)=f(1)=e﹣1;
(2)因为f(x)=﹣x3+kx2,
所以f′(x)=﹣3x2+2kx,而f′(1)=﹣3+2k,
因为f(x)=k﹣1,g(1)=k﹣1,
g(x)=(2k﹣3)x+(2﹣k)表示过点(1,k﹣1),斜率为2k﹣3的直线,
故g(x)是f(x)在x=1处的切线,
而f(x)存在极值点,
又因为k>0,
所以x1<x2,
当x<0或时,f′(x)<0,当时,f′(x)>0,
则函数f(x)在上单调递减,在上单调递减,
当时,此时f(x)与g(x)在上均为单调递增函数,
因此当Mf(D)≥Mg(D)时,f(x)≥g(x)恒成立,
即﹣x3+kx2≥(2k﹣3)x+(2﹣k),x∈[0,1],
当k=1时,则有k﹣1≥k﹣1,显然成立,
当k≠1时,则有=x+2,
因为x+2<1+2=3,
所以k≥3;
当时,此时,
此时Mg([0,1])>Mf([0,1]),不符题意舍去;
综上,实数k的取值范围为[3,+∞);
(3)证明:先证明必要性(⇐):
若f(x)为R上的单调递增函数,
则任取D1=[a1,b1],D2=[a2,b2],
由题意可得Mf(D1)=f(b1),Mf(D2)=f(b2),
mf(D1)=f(a1),mf(D2)=f(a2),
因为D1≠D2,
所以a1>b1或a1<b1或a2>b2或a2<b2,
因为f(x)为R上的单调递增函数,
所以f(a1)>f(b1)或f(a1)<f(b1)或f(a2)>f(b2)或f(a2)<f(b2),
所以f(a1)≠f(b1),f(a2)≠f(b2),
所以Mf(D1)≠Mf(D2)或mf(D1)≠mf(D2)成立.
同时对f(x)为R上的单调递减函数,同理可证.
下面证明充分性(⇒):
当Mf(D1)≠Mf(D2)与mf(D1)≠mf(D2)其中一式成立时,
f(x)不可能为常值函数,
先任取D=[a,b],总有Mf(D)=f(a)或mf(D)=f(b),
假设存在x0∈[a,b],使得Mf(D)=f(x0),
记D1=[a,x0],D2=[x0,b],
则Mf(D)=Mf(D1)=Mf(D2)=f(x0),
因为存在mf(D)=f(x1),则x1∈D1或x1∈D2,
不妨设Mf(D)=f(a),则mf(D)=f(b),
否则当x2∈(a,b),mf(D)=f(x2),
此时Mf(D)=Mf([a,x2])=f(a),mf(D)=mf([a,x2])=f(x2),矛盾;
进而可得f(a)≥f(b),则Mf([a,b])=f(a),mf([a,b])=f(b),
因此f(a)>f(b)①.
最后证明f(x)为R上的单调递减函数,
任取x1,x2∈R,且x1<x2,需考虑如下情况:
情况一:若x1<a<b<x2,
同上述可得,Mf([x1,a])=f(x1),f(x2)=mf([b,x2]),
所以f(x1)>f(a)>f(b)>f(x2).
情况二:若x1<a<x2<b,则f(x2)=mf([a,x2]),否则Mf([a,b])=f(a),
Mf([a,x2])=f(x2),由此矛盾,
因为Mf([x1,a])=f(x1),同情况一可得矛盾,
所以f(x1)=Mf([x1,a])>f(a)>mf([a,x2])=f(x2).
情况三:若x1<x2<a<b,则mf([x2,a])=f(a),否则Mf([x2,a])=f(a),
记min(mf([x2,a]),mf([a,b]))=mf([a,b])=f(b),
则Mf([x2,b])=Mf([a,b])=f(a),
mf([x2,b])=mf([a,b])=f(b),
同理若min(mf([a,x2]),mf([a,b]))=mf([a,x2])=f(x2),
所以mf([a,x2])=f(a),
由①可得:f(x1)>mf([x1,x2])=f(x2).
情况四:若a<x1<x2<b,同上述可得,Mf([x1,x2])=f(x1).
综上,f(x1)>f(x2)恒成立.
(当f(x)为R上的单调递增函数时,同理可证)
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