内容正文:
专题02 函数的概念与性质
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考纲解析
· 了解函数的定义
· 理解函数的表示方法,会求函数解析式
· 理解函数的单调性
· 理解函数的奇偶性
考点预测
· 求函数的定义域和值域
· 函数的单调性
· 函数的奇偶性
· 分段函数
· 理解分段函数
课堂笔记
1.函数的概念
定义
一般地,设A,B是非空的实数集,如果对于集合A中的任意一个数x按照某种确定的对应关系f,在集合B中都有唯一确定的数y和它对应,那么就称f:A→B为从集合A到集合B的一个函数
三要素
对应关系
y=f(x),x∈A
定义域
自变量x的取值范围
值域
与x的值相对应的y的函数值的集合{f(x)|x∈A}
2.区间及有关概念
(1)一般区间的表示
设a,b∈R,且a<b,规定如下:
定义
名称
符号
数轴表示
{x|a≤x≤b}
闭区间
[a,b]
{x|a<x<b}
开区间
(a,b)
{x|a≤x<b}
半开半闭区间
[a,b)
{x|a<x≤b}
半开半闭区间
(a,b]
(2)特殊区间的表示
定义
R
{x|x≥a}
{x|x>a}
{x|x≤a}
{x|x<a}
符号
(-∞,+∞)
[a,+∞)
(a,+∞)
(-∞,a]
(-∞,a)
3.函数的表示法
4.分段函数
如果函数y=f(x),x∈A,根据自变量x在A中不同的取值范围,有着不同的对应关系,则称这样的函数为分段函数.
5.增函数与减函数的定义
条件
一般地,设函数f(x)的定义域为I,区间D⊆I:如果∀x1,x2∈D,当x1<x2时
都有f(x1)<f(x2)
都有f(x1)>f(x2)
结论
那么就说函数f(x)在区间D上是增函数
那么就说函数f(x)在区间D上是减函数
图示
6.函数最大值与最小值
最大值
最小值
条件
设函数y=f(x)的定义域为I,如果存在实数M满足:∀x∈I,都有
f(x)≤M
f(x)≥M
∃x0∈I,使得f(x0)=M
结论
M是函数y=f(x)的最大值
M是函数y=f(x)的最小值
几何意义
f(x)图象上最高点的纵坐标
f(x)图象上最低点的纵坐标
7.函数的奇偶性
奇偶性
偶函数
奇函数
条件
设函数f(x)的定义域为I,如果∀x∈I,都有-x∈I
结论
f(-x)=f(x)
f(-x)=-f(x)
图象特点
关于y轴对称
关于原点对称
8.幂函数的概念
一般地,函数y=xα叫做幂函数,其中x是自变量,α是常数.
9.幂函数的图象
在同一平面直角坐标系中,画出幂函数y=x,y=x2,y=x3,y=x,y=x-1的图象如图所示:
10.幂函数的性质
y=x
y=x2
y=x3
y=x
y=x-1
定义域
R
R
R
[0,+∞)
{x|x≠0}
值域
R
[0,+∞)
R
[0,+∞)
{y|y≠0}
奇偶性
奇
偶
奇
非奇非偶
奇
单调性
增函数
x∈[0,+∞)
时,增函数
x∈(-∞,0]
时,减函数
增函数
增函数
x∈(0,+∞)
时,减函数
x∈(-∞,0)
时,减函数
11.常见的几类函数模型
函数模型
函数解析式
一次函数模型
f(x)=ax+b(a,b为常数,a≠0)
二次函数模型
f(x)=ax2+bx+c(a,b,c为常数,a≠0)
分段函数模型
f(x)=
考点突破
考点1 函数的解析式
例1.已知函数和分别是相同定义域上的偶函数和奇函数,且,则( )
A. B. C. D.
例2.若函数,则( )
A. B. C. D.
练习1.已知函数,则( )
A. B. C. D.
练习2.已知函数,则( )
A. B.
C. D.
考点2 函数的定义域和值域
例1.函数的定义域为( )
A. B.
C. D.
例2.函数的定义域为( )
A. B.
C. D.
练习1.已知函数的图象由如图所示的两条曲线组成,则( )
A. B.是单调增函数
C.的定义域是 D.的值域是
练习2.已知函数的定义域为,则其值域为( )
A. B. C. D.
考点3 函数的单调性
例1.下列函数中,在区间上单调递减的是( )
A. B. C. D.
例2.下列函数在定义域上既是奇函数又是增函数的是( )
A. B.
C. D.
练习1.已知函数在上的图像如图,则函数单调递增区间为( )
A. B. C. D.
练习2.下列函数中,在其定义域内既是奇函数又是减函数的是( )
A. B.
C. D.(,且)
考点4 函数的奇偶性
例1.已知是定义在上的奇函数,则( )
A. B.0 C.1 D.2
例2.已知函数是定义在上的偶函数,当时,,则( )
A.1 B.2 C. D.0
练习1.已知是定义在上的奇函数,当时,,则( )
A.3 B.2 C.2 D.3
练习2.已知函数是偶函数,在上是单调减函数,则( )
A. B.
C. D.
考点5 分段函数
例1.设函数,则( )
A. B.4 C.6 D.8
例2.函数,则( )
A. B. C. D.8
练习1.设,则( )
A. B. C.1 D.-2
练习2.设函数则等于( )
A.1 B.5 C.2 D.
模拟演练
一、单选题
1.已知函数的图象如图所示,,则( )
A.-1或3 B.4 C.-1 D.不存在
2.已知,则( )
A.2 B.3 C.4 D.5
3.托马斯说:“函数是近代数学思想之花”.下列对应关系中,满足从集合到集合的一个函数是( )
A. B. C. D.
4.已知函数的定义域为,且,则( )
A.0 B.1 C.2 D.
5.已知函数的对应关系如下表,函数的图象如下图,则的值为( )
A. B. C. D.
6.已知函数,且,则( )
A.3 B. C.17 D.
二、填空题
7.已知是定义在上的奇函数,当时,,则 .
8.已知函数则 .
三、解答题
9.已知函数.
(1)判断在上的单调性,并用定义证明;
(2)判断命题“,”的真假,并说明理由.
10.已知函数
(1)求,的值;
(2)若,求的取值范围.
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考纲解析
· 了解函数的定义
· 理解函数的表示方法,会求函数解析式
· 理解函数的单调性
· 理解函数的奇偶性
考点预测
· 求函数的定义域和值域
· 函数的单调性
· 函数的奇偶性
· 分段函数
· 理解分段函数
课堂笔记
1.函数的概念
定义
一般地,设A,B是非空的实数集,如果对于集合A中的任意一个数x按照某种确定的对应关系f,在集合B中都有唯一确定的数y和它对应,那么就称f:A→B为从集合A到集合B的一个函数
三要素
对应关系
y=f(x),x∈A
定义域
自变量x的取值范围
值域
与x的值相对应的y的函数值的集合{f(x)|x∈A}
2.区间及有关概念
(1)一般区间的表示
设a,b∈R,且a<b,规定如下:
定义
名称
符号
数轴表示
{x|a≤x≤b}
闭区间
[a,b]
{x|a<x<b}
开区间
(a,b)
{x|a≤x<b}
半开半闭区间
[a,b)
{x|a<x≤b}
半开半闭区间
(a,b]
(2)特殊区间的表示
定义
R
{x|x≥a}
{x|x>a}
{x|x≤a}
{x|x<a}
符号
(-∞,+∞)
[a,+∞)
(a,+∞)
(-∞,a]
(-∞,a)
3.函数的表示法
4.分段函数
如果函数y=f(x),x∈A,根据自变量x在A中不同的取值范围,有着不同的对应关系,则称这样的函数为分段函数.
5.增函数与减函数的定义
条件
一般地,设函数f(x)的定义域为I,区间D⊆I:如果∀x1,x2∈D,当x1<x2时
都有f(x1)<f(x2)
都有f(x1)>f(x2)
结论
那么就说函数f(x)在区间D上是增函数
那么就说函数f(x)在区间D上是减函数
图示
6.函数最大值与最小值
最大值
最小值
条件
设函数y=f(x)的定义域为I,如果存在实数M满足:∀x∈I,都有
f(x)≤M
f(x)≥M
∃x0∈I,使得f(x0)=M
结论
M是函数y=f(x)的最大值
M是函数y=f(x)的最小值
几何意义
f(x)图象上最高点的纵坐标
f(x)图象上最低点的纵坐标
7.函数的奇偶性
奇偶性
偶函数
奇函数
条件
设函数f(x)的定义域为I,如果∀x∈I,都有-x∈I
结论
f(-x)=f(x)
f(-x)=-f(x)
图象特点
关于y轴对称
关于原点对称
8.幂函数的概念
一般地,函数y=xα叫做幂函数,其中x是自变量,α是常数.
9.幂函数的图象
在同一平面直角坐标系中,画出幂函数y=x,y=x2,y=x3,y=x,y=x-1的图象如图所示:
10.幂函数的性质
y=x
y=x2
y=x3
y=x
y=x-1
定义域
R
R
R
[0,+∞)
{x|x≠0}
值域
R
[0,+∞)
R
[0,+∞)
{y|y≠0}
奇偶性
奇
偶
奇
非奇非偶
奇
单调性
增函数
x∈[0,+∞)
时,增函数
x∈(-∞,0]
时,减函数
增函数
增函数
x∈(0,+∞)
时,减函数
x∈(-∞,0)
时,减函数
11.常见的几类函数模型
函数模型
函数解析式
一次函数模型
f(x)=ax+b(a,b为常数,a≠0)
二次函数模型
f(x)=ax2+bx+c(a,b,c为常数,a≠0)
分段函数模型
f(x)=
考点突破
考点1 函数的解析式
例1.已知函数和分别是相同定义域上的偶函数和奇函数,且,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据函数的奇偶性得到新的等式,联立消去即可求得结果.
【详解】因为①,
函数和分别是相同定义域上的偶函数和奇函数,
所以,即②,
②①得,即,
所以,
故选:B.
例2.若函数,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】利用换元法求解析式即可.
【详解】令,得,则,则.
故选:C.
练习1.已知函数,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】方法一:利用整体代换法可求函数解析式.
方法二:利用换元法可求函数解析式.
【详解】方法一:由,得.
方法二:令,则,所以,即.
故选:A.
练习2.已知函数,则( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】利用换元法求函数的解析式.
【详解】令,则,且,则,
可得,
所以.
故选:B.
考点2 函数的定义域和值域
例1.函数的定义域为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】根据定义域的定义求解.
【详解】要使函数有意义,则,解得且,
所以定义域为,
故选:C.
例2.函数的定义域为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】由偶次根式的被开方数大于或等于零,分母不为零求解即可.
【详解】根据题意得,解得或.
故选:D.
练习1.已知函数的图象由如图所示的两条曲线组成,则( )
A. B.是单调增函数
C.的定义域是 D.的值域是
【答案】D
【分析】根据函数的图象,结合函数求值、函数单调性、定义域与值域,可得答案.
【详解】对于选项A,由图象可得,所以,A错误;
对于选项B,,,,故不是单调增函数,B错误;
对于选项C,由图象可得的定义域为,C错误;
对于选项D,由图象可得的值域为,D正确.
故选:D.
练习2.已知函数的定义域为,则其值域为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】由题意可得在上单调递增,进而可求值域.
【详解】因为在上单调递增,所以在上单调递增,
又,,所以值域为.
故选:B.
考点3 函数的单调性
例1.下列函数中,在区间上单调递减的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】由幂函数与指数函数的单调性,可得答案.
【详解】函数、函数与函数在上单调递增,
函数在上单调递减.
故选:C.
例2.下列函数在定义域上既是奇函数又是增函数的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】利用幂函数的性质一一判定选项即可.
【详解】对于A:的定义域为,且,
所以为奇函数,但在上单调递增,不符合题意,
故A错误;
对于B,易知,即不是奇函数,故B错误;
对于C,易知的定义域为,即不具有奇偶性,故C错误;
对于D,定义域为R,且,在R上单调递增,故D正确.
故选:D
练习1.已知函数在上的图像如图,则函数单调递增区间为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据函数单调性与图象的关系进行判断即可.
【详解】若函数单调递增,则对应图象为上升趋势,
由图可知:的单调递增区间为.
故选:B.
练习2.下列函数中,在其定义域内既是奇函数又是减函数的是( )
A. B.
C. D.(,且)
【答案】B
【分析】直接由解析式判断函数的奇偶性、单调性即可得解.
【详解】对于A,是偶函数,故排除;
对于B,在其定义域内既是奇函数又是减函数,故符合;
对于C,是非奇非偶函数,故排除;
对于D,(,且)在定义域内不是减函数,故排除.
故选:B.
考点4 函数的奇偶性
例1.已知是定义在上的奇函数,则( )
A. B.0 C.1 D.2
【答案】B
【分析】根据奇函数的性质求解即可.
【详解】因为是定义在上的奇函数,
所以,即.
故选:B.
例2.已知函数是定义在上的偶函数,当时,,则( )
A.1 B.2 C. D.0
【答案】B
【分析】由函数的奇偶性可得,代入函数解析式直接得出结果.
【详解】由偶函数性质得,.
故选:B
练习1.已知是定义在上的奇函数,当时,,则( )
A.3 B.2 C.2 D.3
【答案】B
【分析】利用函数的奇偶性求解.
【详解】根据题意,是定义在上的奇函数,
当时,,
则.
故选:B
练习2.已知函数是偶函数,在上是单调减函数,则( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】由对称性、以及函数单调性比较函数值大小即可.
【详解】已知函数是偶函数,所以的图象关于直线对称,
因为在上是单调减函数,所以在上是单调递增函数,
所以.
故选:D.
考点5 分段函数
例1.设函数,则( )
A. B.4 C.6 D.8
【答案】D
【分析】先求出的值,再代入即可求解.
【详解】,
故选:D
例2.函数,则( )
A. B. C. D.8
【答案】B
【分析】根据分段函数的解析式,由内到外依次求函数值即得.
【详解】因,则.
故选:B.
练习1.设,则( )
A. B. C.1 D.-2
【答案】A
【分析】利用分段函数的解析式求值.
【详解】,.
所以.
故选:A
练习2.设函数则等于( )
A.1 B.5 C.2 D.
【答案】C
【分析】由内向外代入计算即可.
【详解】由解析式可得:,
所以,
故选:C
模拟演练
一、单选题
1.已知函数的图象如图所示,,则( )
A.-1或3 B.4 C.-1 D.不存在
【答案】B
【分析】根据函数图象,依次求解即可.
【详解】根据函数图象,由知,,或,
当,;当,不存在,
故选:.
2.已知,则( )
A.2 B.3 C.4 D.5
【答案】A
【分析】结合换元思想,令即可代入求解.
【详解】令,则.
故选:A
3.托马斯说:“函数是近代数学思想之花”.下列对应关系中,满足从集合到集合的一个函数是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据给定条件,利用函数的定义逐项判断即可.
【详解】对于A,当时,,A不是;
对于B,集合中的每个值,按,在集合中都有唯一值与之对应,B是;
对于C,集合中没有元素与集合中的0对应,C不是;
对于D,当时,,D不是.
故选:B
4.已知函数的定义域为,且,则( )
A.0 B.1 C.2 D.
【答案】A
【分析】令代入题设关系式,即可求.
【详解】令,则.
故选:A
5.已知函数的对应关系如下表,函数的图象如下图,则的值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据图象可表格计算可得出的值.
【详解】由图象可得,由表格中的数据可得.
故选:C.
6.已知函数,且,则( )
A.3 B. C.17 D.
【答案】A
【分析】代入即可求解.
【详解】在中取可得,所以,
故选:A
二、填空题
7.已知是定义在上的奇函数,当时,,则 .
【答案】
【分析】利用函数为奇函数可得,利用解析式可求得即可.
【详解】因为是定义在上的奇函数,所以.
故答案为:.
8.已知函数则 .
【答案】
【分析】利用分段函数的性质依次计算即可.
【详解】由题意可知.
故答案为:
三、解答题
9.已知函数.
(1)判断在上的单调性,并用定义证明;
(2)判断命题“,”的真假,并说明理由.
【答案】(1)单调递增;证明见解析
(2)真命题,理由见解析
【分析】(1)利用定义法证明函数在上单调性步骤,取点,作差,判号,下结论;
(2)由(1)可知在上单调递增,且,所以,然后整理判断即可.
【详解】(1)判断:在上单调递增.
证明:,且,有
因为,所以,,,
因此,即,
所以函数在上单调递增;
(2)判断:命题“,”真命题.
因为根据题意可知,,且,
由(1)可知在上的单调递增,所以,即.
所以命题“,”是真命题.
10.已知函数
(1)求,的值;
(2)若,求的取值范围.
【答案】(1),
(2)
【分析】(1)根据分段函数的函数解析式求值即可;
(2)根据实数和分类讨论,列不等式,求解即可.
【详解】(1)由题意得,因为,
所以.
(2)当时,由得,,即,解得,因此;
当时,由得,,解得,因此;
综上所述,的取值范围是.
$$