内容正文:
2-7 幂函数与二次函数 讲义
一、幂函数
(一)、幂函数的概念
1.定义:一般地,形如y=xα(α∈R)的函数称为幂函数,其中底数x是自变量,α为常数.
2.幂函数的特征:xα的系数是1;xα的底数x是自变量;xα的指数α为常数.
只有满足这三个条件,才是幂函数.
(二)、幂函数的图象
1.图象:对幂函数图象只要抓住在第一象限内三条线分第一象限为六个区域,即x=1,y=1,y=x分区域.
根据α<0,0<α<1,α=1,α>1的取值确定位置后,其余象限部分由奇偶性决定.
2.五种常见幂函数
函数特征性质
y=x
y=x2
y=x3
y=
y=x-1
图象
定义域
R
R
{x|x≥0}
{x|x≠0}
值域
R
{y|y≥0}
R
{y|y≥0}
{y|y≠0}
奇偶性
奇
奇
非奇非偶
奇
单调性
增
(-∞,0)减,(0,+∞)增
增
增
(-∞,0)和(0,+∞)减
定点
(0,0),(1,1)
(1,1)
(三)、幂函数的性质
1.幂函数在(0,+∞)上都有定义;
2.定点:幂函数的图象过定点(1,1);当α>0时,幂函数的图象都过点(1,1)和(0,0),
3.单调性:(1)当α>0时,幂函数在(0,+∞)上单调递增,
特别地,当α>1时,幂函数的图象下凸;当0<α<1时,幂函数的图象上凸;
(2)当α<0时,幂函数在(0,+∞)上单调递减;
4.奇偶性:
5.与在第一象限内的图象关于直线y=x对称.
6.在第一象限,直线x=a(a>1)同各幂函数相交,按交点从下到上,则幂指数从小到大.(指大图高)
7.在(1,+∞)上,随幂指数的逐渐增大,图象越来越靠近y轴.
二、二次函数
(一)、有关概念
1.一般式:;对称轴:;顶点:;
2.顶点式:;对称轴:;顶点:;
3.零点式:其中:是方程:的两根;
是与x轴的两个交点.
(一)、二次函数的性质
1.函数的图象关于直线对称。
2.时,开口向上,在对称轴()左侧,y值随x值的增大而减少;在对称轴右侧;y的值随x值的增大而增大。当时,y取得最小值;
3.时,在对称轴()左侧,y值随x值的增大而增大;在对称轴右侧;y的值随x值的增大而减少。当时,y取得最大值.
三、一元二次不等式、简单的分式不等式、简单的绝对值不等式
1.“三个二次”:一元二次不等式、一元二次方程、二次函数的联系
判别式
两不等实根:
两相等实根
无实数根
R
∅
∅
2.分式不等式
(1) ⇔f(x)g(x)>0; (2)⇔f(x)g(x)<0;
(3) ⇔f(x)g(x)≥0且g(x)≠0; (4)⇔f(x)g(x)0且g(x)≠0.
3.简单的绝对值不等式:
|x|>a(a>0)(-∞,-a)∪(a,+∞);
|x|<a(a>0)(-a,a).
【常用结论】
1.与二次函数有关的恒成立问题:设f(x)=ax2+bx+c(a≠0),则
(1)f(x)>0恒成立的充要条件是
(2)f(x)<0恒成立的充要条件是
(3)f(x)>0(a<0)在区间[m,n]恒成立的充要条件是
(4)f(x)<0(a>0)在区间[m,n]恒成立的充要条件是
2.对于不等式ax2+bx+c>0,求解时不要忘记a=0时的情形.
考点一 幂函数的概念
【例1-1】(2024·山东日照·二模)已知幂函数图象过点,则函数的解析式为( )
A. B. C. D.
【例1-2】若幂函数y=(m2-3m+3)·的图象不过原点,则m的取值是( )
A.-1≤m≤2 B.m=1或m=2 C.m=2 D.m=1
1. (2023·四川成都·一模)已知幂函数的图象过点,则( )
A. B.1 C.2 D.3
2.已知幂函数f(x)=k2·xa+1的图象过点,则k+a=( )
A. B.- C.或- D.2
3.(2024·江西·模拟预测)已知幂函数的图象过点,则( )
A.0 B.2 C.4 D.5
4.已知幂函数f(x)=(m2-3m+3)xm+1为偶函数,则m=( )
A.1 B.2 C.1或2 D.3
5. (2024·全国·高三专题练习)已知幂函数的图象过点,则 .
考点二 幂函数的图象
【例2-1】若幂函数y=x-1,y=xm与y=xn在第一象限内的图象如图所示,则m与n的取值情况为( )
A.-1<m<0<n<1 B.-1<n<0<m C.-1<m<0<n D.-1<n<0<m<1
【例2-2】函数与在同一直角坐标系中的图象不可能为( )
A. B. C. D.
【例2-3】(2023·山西运城·学业考试)如图的曲线是幂函数在第一象限内的图象.已知分别取四个值,与曲线相应的依次为( )
A. B. C. D.
【例2-4】幂函数y=x(m∈Z)的图象如图所示,则m的值为( )
A.-1 B.0 C.1 D.2
【思维升华】幂函数图象的规律
1.幂函数图象一定经过第一象限;一定不经过第四象限;是否经过第二、三象限,要看函数的奇偶性;
2.幂函数的图象最多能同时出现在两个象限内;
3.如果幂函数图象与坐标轴相交,则交点一定是原点;
4.当α为奇数时,幂函数的图象关于原点对称;当α为偶数时,幂函数的图象关于y轴对称.
1.已知幂函数的图象经过点,则该幂函数的大致图象是( )
A. B. C. D.
2. (2024·四川南充·二模)已知函数的图象如图所示,则的解析式可能是( )
A. B. C. D.
3. (2024·湖南·模拟预测)如图,已知幂函数在上的图象分别是下降,急速上升,缓慢上升,则( )
A. B. C. D.
4.(2024·全国·高三专题练习)如图所示是函数均为正整数且互质)的图象,则( )
A.是奇数且 B.是偶数,是奇数,且
C.是偶数,是奇数,且 D.是奇数,且
考点三 幂函数的性质
命题点1 单调性与奇偶性
【例3-1-1】下列函数中,既是偶函数,又是在区间上单调递减的函数为( )
A. B. C. D.
【例3-1-2】幂函数的图象关于轴对称,且在上是减函数,则的值是( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【例3-1-3】(2024高三上·广东佛山·月考)当时,幂函数递减,则 .
命题点2 利用幂函数的单调性比较大小
【例3-2-1】已知幂函数f(x)=,若f(a+1)<f(10-2a),则a的取值范围是________.
【例3-2-2】(2024高三上·辽宁大连·期中)已知幂函数的图象过点,且,则a的取值范围是 .
【例3-2-3】(2024·全国·高三专题练习)幂函数f(x)=mxn过点,a=f(m),b=f(n),c=f(ln 2),则( )
A.c<b<a B.c<a<b C.b<c<a D.a<b<c
【例3-2-4】已知a=,b=,c=,则a,b,c的大小关系为( )
A.b<a<c B.a<b<c C.c<b<a D.c<a<b
【例3-2-5】若a=,b=,c=,则a,b,c的大小关系是( )
A.a<b<c B.c<a<b C.b<c<a D.b<a<c
【例3-2-6】设a=0.60.6,b=0.61.5,c=1.50.6,则a,b,c的大小关系是( )
A.a<b<c B.a<c<b C.b<a<c D.b<c<a
命题点3 幂函数性质的综合应用
【例3-3-1】(2024·吉林·模拟预测)请写出一个幂函数满足以下条件:①定义域为;②为增函数;③对任意的,,都有,则 .
【例3-3-2】已知x,,满足,,则( )
A.-1 B.0 C.1 D.2
1.如图所示是函数(m、且互质)的图象,则( )
A.m,n是奇数且 B.m是偶数,n是奇数,且
C.m是偶数,n是奇数,且 D.m,n是偶数,且
2.(2024·广东广州·模拟预测)若幂函数在上单调递增,则实数的值为( )
A.2 B.1 C. D.
3.已知幂函数f(x)=(n2+2n-2)·xn2-3n(n∈Z)在(0,+∞)上是减函数,则n的值为( )
A.-3 B.1 C.2 D.1或2
4.幂函数y=f(x)的图象经过点(3,),则f(x)是( )
A.偶函数,且在(0,+∞)上是增函数 B.偶函数,且在(0,+∞)上是减函数
C.奇函数,且在(0,+∞)上是增函数 D.非奇非偶函数,且在(0,+∞)上是减函数
5.若幂函数的图象经过点,则它的单调递增区间是( )
A.(0,+∞) B.[0,+∞) C.(-∞,+∞) D.(-∞,0)
6.已知函数f(x)=x2-m是定义在区间[-3-m,m2-m]上的奇函数,则下列成立的是( )
A.f(m)<f(0) B.f(m)=f(0) C.f(m)>f(0) D.f(m)与f(0)大小不确定
7.已知幂函数y= (m∈Z)的图象与x轴和y轴没有交点,且关于y轴对称,则m等于( )
A.1 B.0,2 C.-1,1,3 D.0,1,2
8.(2022·四川乐山·一模)已知幂函数和,其中,则有下列说法:
①和图象都过点;②和图象都过点;③在区间上,增长速度更快的是;④在区间上,增长速度更快的是.
则其中正确命题的序号是( )
A.①③ B.②③ C.①④ D.②④
9.(2023·江西南昌·一模)已知函数,若对于任意的,不等式恒成立,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
10.若a=,b=,c=,则a,b,c的大小关系是( )
A.a>b>c B.a>c>b C.c>a>b D.b>c>a
11.设x=0.20.3,y=0.30.2,z=0.30.3,则x,y,z的大小关系为( )
A.x<z<y B.y<x<z C.y<z<x D.z<y<x
12.(2024·福建三明·三模)若 ,则( )
A. B. C. D.
13.(2024·全国·模拟预测)(多选)下列函数中既是奇函数,又是定义域上的减函数的是( )
A. B. C. D.
14.(多选)已知幂函数图像经过点,则下列命题正确的有( )
A.函数为增函数 B.函数为偶函数
C.若,则 D.若,则
15.已知幂函数f(x)=x(m∈N*)的图象经过点(2,).
(1)试确定m的值;(2)求满足条件f(2-a)>f(a-1)的实数a的取值范围.
16.已知幂函数f(x)=(-2m2+m+2)xm+1为偶函数.
(1)求f(x)的解析式;(2)若函数h(x)=f(x)+ax+3-a≥0在区间[-2,2]上恒成立,求实数a的取值范围.
考点四 二次函数与一元二次不等式
命题点1 二次函数性质
【例4-1-1】二次函数f(x)=x2-bx+c满足f(0)=3,对∀x∈R,都有f(1+x)=f(1-x),则f(x)的解析式为____.
【例4-1-2】(2024·广东揭阳·二模)已知函数在上不单调,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
【例4-1-3】(2024·四川成都·二模)函数的值域为.若,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【例4-1-4】(2024·陕西渭南·二模)已知函数是上的增函数,则实数a的取值范围是( )
A. B. C. D.
思维升华 1.求二次函数解析式的方法
2.解决二次函数图象与性质问题时要注意:
(1)抛物线的开口方向,对称轴位置,定义区间三者相互制约,要注意分类讨论.
(2)要注意数形结合思想的应用,尤其是给定区间上的最值问题,先“定性”(作草图),再“定量”(看图求解).
(3)二次函数在闭区间上的最值主要有三种类型:轴定区间定、轴动区间定、轴定区间动.
无论哪种类型,解题的关键都是图象的对称轴与区间的位置关系,
当含有参数时,要依据图象的对称轴与区间的位置关系进行分类讨论.
命题点2 一元二次不等式、简单的分式不等式、绝对值不等式
【例4-2-1】不等式的解集是( )
A. B. C. D.
【例4-2-2】关于x的不等式x2+px-2<0的解集是(q,1),则p+q的值为( )
A.-2 B.-1 C.1 D.2
【例4-2-3】若关于的不等式的解集为,则关于的不等式的解集为( )
A. B. C. D.
命题点3 一元二次方程根的分布
【例4-3-1】关于x的一元二次方程有一个根小于,另一个根大于1,则a的取值范围是 .
【例4-3-2】关于x的方程至少有一个负根的充要条件是( )
A. B. C. D.
【例4-3-3】关于的方程有两个不相等的实数根,且,那么的取值范围是( )
A. B. C. D.
命题点4 一元二次不等式的恒成立问题
【例4-4-1】已知a是实数,函数f(x)=2ax2+2x-3在x∈[-1,1]上恒小于零,则实数a的取值范围是________.
【例4-4-2】已知为实数,若不等式对任意恒成立,则的最大值是 .
【例4-4-3】已知关于x的不等式kx2-6kx+k+8≥0对任意x∈R恒成立,则k的取值范围是( )
A.[0,1] B.(0,1] C.(-∞,0)∪(1,+∞) D.(-∞,0]∪[1,+∞)
思维升华 不等式恒成立求参数范围,一般有两个解题思路:一是分离参数;二是不分离参数,直接求最值.这两个思路,最后都是转化为求函数的最值问题.
1.(2024·福建福州·一模)已知集合,,则( )
A.或 B. C. D.或
2.(23-24高三上·河南南阳·阶段练习)不等式的解集是( )
A.或 B.或 C. D.
3.f(x)=ax2+(a-3)x+1在区间[-1,+∞)上单调递减,则实数a的取值范围是( )
A.[-3,0) B.(-∞,-3] C.[-2,0] D.[-3,0]
4.(2024·辽宁·一模)若函数在区间内单调递减,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
5.(2024·山东·二模)已知函数在区间上单调递增,则的取值范围是( ).
A. B. C. D.
6.(23-24高三下·福建·开学考试)函数的值域为,则实数a的取值范围为 .
7.(2024·河南信阳·模拟预测)(多选)若在上单调,则实数的值可以为( )
A. B. C. D.3
8.已知二次函数f(x)=ax2+bx+1(a,b∈R),x∈R,若函数f(x)的最小值为f(-1)=0,则f(x)=________.
9.已知定义在R上的奇函数f(x)满足:当x≥0时,f(x)=x3,若不等式f(-4t)>f(2m+mt2)对任意实数t恒成立,则实数m的取值范围是________.
10.(2024·河南·模拟预测)已知函数在上的最大值为,在上的最大值为,若,则实数的取值范围是 .
1.(2024·全国·高考真题)已知集合,则( )
A. B. C. D.
2.(2024·上海·高考真题)已知则不等式的解集为 .
3.(2023·全国·高考真题)设函数在区间上单调递减,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
4.(2022·北京·一模)下列函数中,定义域与值域均为R的是( )
A. B. C. D.
5.(2021·全国·高考真题)写出一个同时具有下列性质①②③的函数 .
①;②当时,;③是奇函数.
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$$
2-7 幂函数与二次函数 讲义
一、幂函数
(一)、幂函数的概念
1.定义:一般地,形如y=xα(α∈R)的函数称为幂函数,其中底数x是自变量,α为常数.
2.幂函数的特征:xα的系数是1;xα的底数x是自变量;xα的指数α为常数.
只有满足这三个条件,才是幂函数.
(二)、幂函数的图象
1.图象:对幂函数图象只要抓住在第一象限内三条线分第一象限为六个区域,即x=1,y=1,y=x分区域.
根据α<0,0<α<1,α=1,α>1的取值确定位置后,其余象限部分由奇偶性决定.
2.五种常见幂函数
函数特征性质
y=x
y=x2
y=x3
y=
y=x-1
图象
定义域
R
R
{x|x≥0}
{x|x≠0}
值域
R
{y|y≥0}
R
{y|y≥0}
{y|y≠0}
奇偶性
奇
奇
非奇非偶
奇
单调性
增
(-∞,0)减,(0,+∞)增
增
增
(-∞,0)和(0,+∞)减
定点
(0,0),(1,1)
(1,1)
(三)、幂函数的性质
1.幂函数在(0,+∞)上都有定义;
2.定点:幂函数的图象过定点(1,1);当α>0时,幂函数的图象都过点(1,1)和(0,0),
3.单调性:(1)当α>0时,幂函数在(0,+∞)上单调递增,
特别地,当α>1时,幂函数的图象下凸;当0<α<1时,幂函数的图象上凸;
(2)当α<0时,幂函数在(0,+∞)上单调递减;
4.奇偶性:
5.与在第一象限内的图象关于直线y=x对称.
6.在第一象限,直线x=a(a>1)同各幂函数相交,按交点从下到上,则幂指数从小到大.(指大图高)
7.在(1,+∞)上,随幂指数的逐渐增大,图象越来越靠近y轴.
二、二次函数
(一)、有关概念
1.一般式:;对称轴:;顶点:;
2.顶点式:;对称轴:;顶点:;
3.零点式:其中:是方程:的两根;
是与x轴的两个交点.
(一)、二次函数的性质
1.函数的图象关于直线对称。
2.时,开口向上,在对称轴()左侧,y值随x值的增大而减少;在对称轴右侧;y的值随x值的增大而增大。当时,y取得最小值;
3.时,在对称轴()左侧,y值随x值的增大而增大;在对称轴右侧;y的值随x值的增大而减少。当时,y取得最大值.
三、一元二次不等式、简单的分式不等式、简单的绝对值不等式
1.“三个二次”:一元二次不等式、一元二次方程、二次函数的联系
判别式
两不等实根:
两相等实根
无实数根
R
∅
∅
2.分式不等式
(1) ⇔f(x)g(x)>0; (2)⇔f(x)g(x)<0;
(3) ⇔f(x)g(x)≥0且g(x)≠0; (4)⇔f(x)g(x)0且g(x)≠0.
3.简单的绝对值不等式:
|x|>a(a>0)(-∞,-a)∪(a,+∞);
|x|<a(a>0)(-a,a).
【常用结论】
1.与二次函数有关的恒成立问题:设f(x)=ax2+bx+c(a≠0),则
(1)f(x)>0恒成立的充要条件是
(2)f(x)<0恒成立的充要条件是
(3)f(x)>0(a<0)在区间[m,n]恒成立的充要条件是
(4)f(x)<0(a>0)在区间[m,n]恒成立的充要条件是
2.对于不等式ax2+bx+c>0,求解时不要忘记a=0时的情形.
考点一 幂函数的概念
【例1-1】(2024·山东日照·二模)已知幂函数图象过点,则函数的解析式为( )
A. B. C. D.
【答案】B【解】设解析式为,由于函数过点,故,解得,
该解析式为;故选:B
【例1-2】若幂函数y=(m2-3m+3)·的图象不过原点,则m的取值是( )
A.-1≤m≤2 B.m=1或m=2 C.m=2 D.m=1
【答案】B【解】由幂函数性质可知m2-3m+3=1,∴m=1或m=2.
又幂函数图象不过原点,∴m2-m-2≤0,即-1≤m≤2,∴m=1或m=2.
1. (2023·四川成都·一模)已知幂函数的图象过点,则( )
A. B.1 C.2 D.3
【答案】C【分析】根据题意可得,求解即可.
【解】因为幂函数的图象过点,所以,解得;故选:C.
2.已知幂函数f(x)=k2·xa+1的图象过点,则k+a=( )
A. B.- C.或- D.2
【答案】C【解】因为f(x)=k2·xa+1是幂函数,所以k2=1,所以k=±1.又f(x)的图象过点,
所以=,所以a+1=,所以a=-,所以k+a=±1-=-或.
3.(2024·江西·模拟预测)已知幂函数的图象过点,则( )
A.0 B.2 C.4 D.5
【答案】C【分析】根据幂函数的形式及过定点即可求解.
【解】因为为幂函数,所以;
又的图象过点,即,解得;所以;故选:C.
4.已知幂函数f(x)=(m2-3m+3)xm+1为偶函数,则m=( )
A.1 B.2 C.1或2 D.3
【答案】A【解】∵函数f(x)为幂函数,∴m2-3m+3=1,即m2-3m+2=0,解得m=1或m=2.当m=1时,幂函数f(x)=x2为偶函数,满足条件;当m=2时,幂函数f(x)=x3为奇函数,不满足条件.故选A.
5. (2024·全国·高三专题练习)已知幂函数的图象过点,则 .
【答案】【分析】由题意将点代入即可求得幂函数表达式,然后代入即可得解.
【解】不妨设幂函数表达式为,由题意有,解得,
所以幂函数表达式为,所以;故答案为:.
考点二 幂函数的图象
【例2-1】若幂函数y=x-1,y=xm与y=xn在第一象限内的图象如图所示,则m与n的取值情况为( )
A.-1<m<0<n<1 B.-1<n<0<m C.-1<m<0<n D.-1<n<0<m<1
【答案】D【解】y=xα,当α>0时,y=xα在(0,+∞)上为增函数,且0<α<1时,图象上凸,∴0<m<1;当α<0时,y=xα在(0,+∞)上为减函数,不妨令x=2,根据图象可得2-1<2n,∴-1<n<0,综上所述,故选D.
【例2-2】函数与在同一直角坐标系中的图象不可能为( )
A. B. C. D.
【答案】B【分析】利用二次函数的图象得出的正负,结合幂函数特点可得答案.
【解】对于A,二次函数开口向下,所以,此时与图中符合;
对于B,二次函数开口向上,所以,此时在为增函数,不符合;
对于C,二次函数开口向上,所以,此时在为增函数,符合;
对于D,二次函数开口向上,所以,此时在为增函数,符合;故选:B.
【例2-3】(2023·山西运城·学业考试)如图的曲线是幂函数在第一象限内的图象.已知分别取四个值,与曲线相应的依次为( )
A. B. C. D.
【答案】A【分析】作直线分别与曲线相交,结合函数的单调性即可判断.
【解】因为函数为增函数,所以,
所以作直线分别与曲线相交,交点由上到下分别对应的n值为,
由图可知,曲线相应n值为;故选:A
【例2-4】幂函数y=x(m∈Z)的图象如图所示,则m的值为( )
A.-1 B.0 C.1 D.2
【答案】C【解】由于图象不过原点,且在第一象限下降,故m2-2m-3<0,即-1<m<3;
函数是偶函数,故m2-2m-3为负偶数,将m=0,1,2分别代入,知当m=1时,满足要求.
【思维升华】幂函数图象的规律
1.幂函数图象一定经过第一象限;一定不经过第四象限;是否经过第二、三象限,要看函数的奇偶性;
2.幂函数的图象最多能同时出现在两个象限内;
3.如果幂函数图象与坐标轴相交,则交点一定是原点;
4.当α为奇数时,幂函数的图象关于原点对称;当α为偶数时,幂函数的图象关于y轴对称.
1.已知幂函数的图象经过点,则该幂函数的大致图象是( )
A. B. C. D.
【答案】C【分析】设幂函数为,然后将坐标代入可求出函数解析式,从而可得函数图象.
【解】设幂函数为,则,,得,得,
所以,定义域为,所以排除AD,
因为,所以函数为偶函数,所以排除B,故选:C
2. (2024·四川南充·二模)已知函数的图象如图所示,则的解析式可能是( )
A. B. C. D.
【答案】D【分析】根据幂函数的性质一一判断即可.
【解】对于A:函数的定义域为,显然不符合题意,故A错误;
对于B:函数的定义域为,显然不符合题意,故B错误;
对于C:函数的定义域为,又为奇函数,
又在上函数是下凸递增,故不符合题意,故C错误;
对于D:定义域为,又为奇函数,且在上是上凸递增,故D正确;故选:D
3. (2024·湖南·模拟预测)如图,已知幂函数在上的图象分别是下降,急速上升,缓慢上升,则( )
A. B. C. D.
【答案】B【分析】由幂函数在内的单调性以及增长速度和指数幂的关系即可判断.
【解】由题意结合图象可知;故选:B.
4.(2024·全国·高三专题练习)如图所示是函数均为正整数且互质)的图象,则( )
A.是奇数且 B.是偶数,是奇数,且
C.是偶数,是奇数,且 D.是奇数,且
【答案】B【分析】由幂函数性质及时两图象的位置关系可知;由图象可知为偶函数,进而确定的特征.
【解】由幂函数性质可知:与恒过点,即在第一象限的交点为,
当时,,则;又图象关于轴对称,为偶函数,
,又互质,为偶数,为奇数;故选:B.
考点三 幂函数的性质
命题点1 单调性与奇偶性
【例3-1-1】下列函数中,既是偶函数,又是在区间上单调递减的函数为( )
A. B. C. D.
【答案】A【解】由偶函数定义知,仅A,C为偶函数, C. 在区间上单调递增函数,故选A.
【例3-1-2】幂函数的图象关于轴对称,且在上是减函数,则的值是( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】A【分析】首先根据幂函数的单调性,确定得到取值,再回代函数确定函数的奇偶性,即可求解.
【解】因为幂函数,在区间上是减函数,所以,解得:,
因为,得,
当时,函数是奇函数,不关于轴对称,故舍去,
当时,函数是偶函数,关于轴对称,故舍去,
当时,函数是奇函数,不关于轴对称,故舍去,所以;故选:A
【例3-1-3】(2024高三上·广东佛山·月考)当时,幂函数递减,则 .
【答案】【解】由题意可知或,
当时,,此时在第一象限是单调递减函数,符合题意;
当时,,此时在第一象限是单调递增函数,不符合题意;综上:.
命题点2 利用幂函数的单调性比较大小
【例3-2-1】已知幂函数f(x)=,若f(a+1)<f(10-2a),则a的取值范围是________.
【答案】(3,5)【解】f(x)=的定义域为(0,+∞),且函数f(x)在(0,+∞)上单调递减,
由f(a+1)<f(10-2a),得解得3<a<5.
【例3-2-2】(2024高三上·辽宁大连·期中)已知幂函数的图象过点,且,则a的取值范围是 .
【答案】【解】因为的图象过点;所以,解得
所以在定义域上递减,故,解得.
【例3-2-3】(2024·全国·高三专题练习)幂函数f(x)=mxn过点,a=f(m),b=f(n),c=f(ln 2),则( )
A.c<b<a B.c<a<b C.b<c<a D.a<b<c
【答案】B【解】因为函数f(x)=mxn为幂函数,故m=1;又函数f(x)过点,所以,
解得n=3,故函数f(x)=x3,则函数为增函数;因为n>m>ln 2,故c<a<b.
【例3-2-4】已知a=,b=,c=,则a,b,c的大小关系为( )
A.b<a<c B.a<b<c C.c<b<a D.c<a<b
【答案】C【解】a=,b=,c=,由幂函数y=在(0,+∞)上为增函数,知a>b>c,故选C.
【例3-2-5】若a=,b=,c=,则a,b,c的大小关系是( )
A.a<b<c B.c<a<b C.b<c<a D.b<a<c
【答案】D【解】因为y=在第一象限内是增函数,所以a=>b=,
因为y=是减函数,所以a=<c=,所以b<a<c.故选D.
【例3-2-6】设a=0.60.6,b=0.61.5,c=1.50.6,则a,b,c的大小关系是( )
A.a<b<c B.a<c<b C.b<a<c D.b<c<a
【答案】C【解】因为递减,由0.6<1.5可知;
因为在递增,0.6<1.5可知;综上,.选C.
命题点3 幂函数性质的综合应用
【例3-3-1】(2024·吉林·模拟预测)请写出一个幂函数满足以下条件:①定义域为;②为增函数;③对任意的,,都有,则 .
【答案】(答案不唯一)【分析】根据幂函数性质写出一个符合①②的幂函数,作差法说明其也满足③.
【解】的定义域为,且在上为增函数;下面证明该函数满足③:
取任意的,,,
则,当且仅当时取等号,即,
即满足③,故答案为:
【例3-3-2】已知x,,满足,,则( )
A.-1 B.0 C.1 D.2
【答案】B【分析】令,易得为奇函数且为增函数,再由,,变形得到可求解.
【解】令,则,∴为奇函数.
∵,∴;又∵,∴,
∴;又∵在R上递增,∴,即.故选:B.
1.如图所示是函数(m、且互质)的图象,则( )
A.m,n是奇数且 B.m是偶数,n是奇数,且
C.m是偶数,n是奇数,且 D.m,n是偶数,且
【答案】B【分析】根据图象得到奇偶性及上递增,结合m、且互质,从而得到答案.
【解】由图象可看出为偶函数,且在上单调递增,
故且为偶数,又m、且互质,故n是奇数;故选:B
2.(2024·广东广州·模拟预测)若幂函数在上单调递增,则实数的值为( )
A.2 B.1 C. D.
【答案】A【分析】根据条件,利用幂函数的定义和性质,即可求出结果.
【解】幂函数在上是增函数,所以解得;故选:A.
3.已知幂函数f(x)=(n2+2n-2)·xn2-3n(n∈Z)在(0,+∞)上是减函数,则n的值为( )
A.-3 B.1 C.2 D.1或2
【答案】B【解】由于f(x)为幂函数,所以n2+2n-2=1,解得n=1或n=-3.
当n=1时,f(x)=x-2=在(0,+∞)上是减函数;
当n=-3时,f(x)=x18在(0,+∞)上是增函数.故n=1符合题意.故选B.
4.幂函数y=f(x)的图象经过点(3,),则f(x)是( )
A.偶函数,且在(0,+∞)上是增函数 B.偶函数,且在(0,+∞)上是减函数
C.奇函数,且在(0,+∞)上是增函数 D.非奇非偶函数,且在(0,+∞)上是减函数
【答案】C【解】设f(x)=xα,将点(3,)代入f(x)=xα,解得α=,所以,
可知函数f(x)是奇函数,且在(0,+∞)上是增函数,故选C.
5.若幂函数的图象经过点,则它的单调递增区间是( )
A.(0,+∞) B.[0,+∞) C.(-∞,+∞) D.(-∞,0)
【答案】D【解】设f(x)=xα,则2α=,α=-2,即f(x)=x-2,是偶函数,递增区间是(-∞,0).故选D.
6.已知函数f(x)=x2-m是定义在区间[-3-m,m2-m]上的奇函数,则下列成立的是( )
A.f(m)<f(0) B.f(m)=f(0) C.f(m)>f(0) D.f(m)与f(0)大小不确定
【答案】A【解】因为函数f(x)是奇函数,所以-3-m+m2-m=0,解得m=3或-1.当m=3时,
函数f(x)=x-1,定义域不是[-6,6],不合题意;
当m=-1时,函数f(x)=x3在定义域[-2,2]上单调递增,又m<0,所以f(m)<f(0).
7.已知幂函数y= (m∈Z)的图象与x轴和y轴没有交点,且关于y轴对称,则m等于( )
A.1 B.0,2 C.-1,1,3 D.0,1,2
【答案】C【解】∵幂函数y= (m∈Z)的图象与x轴、y轴没有交点,且关于y轴对称,
∴m2-2m-3≤0,且m2-2m-3(m∈Z)为偶数,由m2-2m-3≤0,得-1≤m≤3,又m∈Z,
∴m=-1,0,1,2,3.当m=-1时,m2-2m-3=1+2-3=0,为偶数,符合题意;
当m=0时,m2-2m-3=-3,为奇数,不符合题意;
当m=1时,m2-2m-3=1-2-3=-4,为偶数,符合题意;
当m=2时,m2-2m-3=4-4-3=-3,为奇数,不符合题意;
当m=3时,m2-2m-3=9-6-3=0,为偶数,符合题意.综上所述,m=-1,1,3.
8.(2022·四川乐山·一模)已知幂函数和,其中,则有下列说法:
①和图象都过点;②和图象都过点;③在区间上,增长速度更快的是;④在区间上,增长速度更快的是.
则其中正确命题的序号是( )
A.①③ B.②③ C.①④ D.②④
【答案】A【分析】由幂函数的性质进行分析判断即可
【解】幂函数的图象过定点,①正确,
在区间上,越大增长速度更快,③正确,故选:A.
9.(2023·江西南昌·一模)已知函数,若对于任意的,不等式恒成立,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】D【分析】由幂函数的奇偶性及单调性即可解得.
【解】易知是奇函数且单调递增,
故原不等式等价于即
所以,所以在任意的上恒成立,故;故选:D
10.若a=,b=,c=,则a,b,c的大小关系是( )
A.a>b>c B.a>c>b C.c>a>b D.b>c>a
【答案】B【解】因为y=在第一象限内为增函数,所以a=>c=,
因为y=是减函数,所以c=>b=,所以a>c>b.
11.设x=0.20.3,y=0.30.2,z=0.30.3,则x,y,z的大小关系为( )
A.x<z<y B.y<x<z C.y<z<x D.z<y<x
【答案】A【解】由函数y=0.3x在R上单调递减,可得y>z.由函数y=x0.3在(0,+∞)上单调递增,
可得x<z.所以x<z<y.
12.(2024·福建三明·三模)若 ,则( )
A. B. C. D.
【答案】A【分析】根据幂函数单调性判断的大小,对数函数单调性判断a的范围,即可得答案.
【解】由题意得,
由于在上单调递增,故;
而在上单调递减,故,故,故选:A
13.(2024·全国·模拟预测)(多选)下列函数中既是奇函数,又是定义域上的减函数的是( )
A. B. C. D.
【答案】AD【分析】由解析式直接判断函数的奇偶性与单调性即可得解.
【解】对于A,是奇函数,在其定义域上单调递减,故A正确;
对于B,是在其定义域上单调递增的指数函数,故B错误;
对于C,,故在其定义域上不单调递减,故C错误;
对于D,是奇函数,在其定义域上单调递减,故D错误;故选:AD.
14.(多选)已知幂函数图像经过点,则下列命题正确的有( )
A.函数为增函数 B.函数为偶函数
C.若,则 D.若,则
【答案】BD【分析】先代点求出幂函数的解析式,根据幂函数的性质直接可得单调性和奇偶性,可判断A,B,由,可判断C,假设 ,对不等式进行证明,即可判断D.
【解】将点代入函数得:,则;所以,
显然在定义域上为减函数,所以A错误;
,所以为偶函数,所以B正确;
当时,,即,所以C错误;
当若时, ;假设,整理得
,化简得,,
即证明 成立,
利用基本不等式, ,因为,故等号不成立,
成立;即成立,所以D正确;故选:BD.
15.已知幂函数f(x)=x(m∈N*)的图象经过点(2,).
(1)试确定m的值;(2)求满足条件f(2-a)>f(a-1)的实数a的取值范围.
【解】(1)∵幂函数f(x)的图象经过点(2,),∴=2,即=2.
∴m2+m=2,解得m=1或m=-2.又∵m∈N*,∴m=1.
(2)由(1)知f(x)=,则函数的定义域为[0,+∞),并且在定义域上为增函数.
由f(2-a)>f(a-1),得解得1≤a<.∴a的取值范围为.
16.已知幂函数f(x)=(-2m2+m+2)xm+1为偶函数.
(1)求f(x)的解析式;(2)若函数h(x)=f(x)+ax+3-a≥0在区间[-2,2]上恒成立,求实数a的取值范围.
【解】(1)由f(x)为幂函数知-2m2+m+2=1,得m=1或m=-.
当m=1时,f(x)=x2,符合题意;当m=-时,f(x)=,不合题意,舍去.所以f(x)=x2.
(2)h(x)=--a+3,令h(x)在[-2,2]上的最小值为g(a).
①当-<-2,即a>4时,g(a)=h(-2)=7-3a≥0,所以a≤.又a>4,所以a不存在;
②当-2≤-≤2,即-4≤a≤4时,g(a)=h=--a+3≥0,所以-6≤a≤2.
又-4≤a≤4,所以-4≤a≤2;
③当->2,即a<-4时,g(a)=h(2)=7+a≥0,所以a≥-7.又a<-4,所以-7≤a<-4.
综上可知,a的取值范围为[-7,2].
考点四 二次函数与一元二次不等式
命题点1 二次函数性质
【例4-1-1】二次函数f(x)=x2-bx+c满足f(0)=3,对∀x∈R,都有f(1+x)=f(1-x),则f(x)的解析式为____.
【答案】f(x)=x2-2x+3【解】由f(0)=3,得c=3,又f(1+x)=f(1-x),
∴函数f(x)的图象关于直线x=1对称,∴=1,∴b=2,∴f(x)=x2-2x+3.
【例4-1-2】(2024·广东揭阳·二模)已知函数在上不单调,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】C【分析】根据给定条件,利用二次函数的单调性列出不等式求解即得.
【解】函数的图象对称轴为,依题意,,得,
所以的取值范围为;故选:C
【例4-1-3】(2024·四川成都·二模)函数的值域为.若,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B【分析】化复合函数为,,根据已知条件,确定的取值范围,再根据的取值范围确定的取值范围即可.
【解】因为,令,所以;
令函数的值域为,因为,
所以,所以必须能取到上的所有值,
,解得;故选:B
【例4-1-4】(2024·陕西渭南·二模)已知函数是上的增函数,则实数a的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B【分析】根据给定条件,利用分段函数单调性,结合一次、二次函数单调性求解即得.
【解】由是上的增函数,得,解得,
所以实数a的取值范围是;故选:B
思维升华 1.求二次函数解析式的方法
2.解决二次函数图象与性质问题时要注意:
(1)抛物线的开口方向,对称轴位置,定义区间三者相互制约,要注意分类讨论.
(2)要注意数形结合思想的应用,尤其是给定区间上的最值问题,先“定性”(作草图),再“定量”(看图求解).
(3)二次函数在闭区间上的最值主要有三种类型:轴定区间定、轴动区间定、轴定区间动.
无论哪种类型,解题的关键都是图象的对称轴与区间的位置关系,
当含有参数时,要依据图象的对称轴与区间的位置关系进行分类讨论.
命题点2 一元二次不等式、简单的分式不等式、绝对值不等式
【例4-2-1】不等式的解集是( )
A. B. C. D.
【答案】C【分析】分式不等式转化成整式不等式求解即可.
【解】由,解得或;故选:C
【例4-2-2】关于x的不等式x2+px-2<0的解集是(q,1),则p+q的值为( )
A.-2 B.-1 C.1 D.2
【答案】B【解】依题意得q,1是方程x2+px-2=0两根,∴q+1=-p,即p+q=-1.
【例4-2-3】若关于的不等式的解集为,则关于的不等式的解集为( )
A. B. C. D.
【答案】D【解】由的解集为,可得:,
为:,解得为:.故选:D
命题点3 一元二次方程根的分布
【例4-3-1】关于x的一元二次方程有一个根小于,另一个根大于1,则a的取值范围是 .
【答案】【分析】根据二次函数图像特征,满足,即得a的取值范围.
【解】设,开口向上,
由题意知,即,解得,
所以.故答案为:.
【例4-3-2】关于x的方程至少有一个负根的充要条件是( )
A. B. C. D.
【答案】D【分析】根据实数是不是为零进行分类讨论,结合根的判别式及韦达定理即可得解.
【解】当时,方程为,此时方程的根为负根,
当时,方程,
当方程有二个负根时,则有,
当方程有一个负根一个正根时,则有,
综上所述:当关于x的方程至少有一个负根时,有,
即关于x的方程至少有一个负根的充要条件是;故选:D.
【例4-3-3】关于的方程有两个不相等的实数根,且,那么的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】D【分析】说明时,不合题意,从而将化为,令,结合其与x轴有两个交点,且分布在1的两侧,可列不等式即可求得答案.
【解】当时,即为,不符合题意;
故,即为,令,
由于关于的方程有两个不相等的实数根,且,
则与x轴有两个交点,且分布在1的两侧,
故时,,即,解得,故,故选:D
命题点4 一元二次不等式的恒成立问题
【例4-4-1】已知a是实数,函数f(x)=2ax2+2x-3在x∈[-1,1]上恒小于零,则实数a的取值范围是________.
【答案】【解】由题意知2ax2+2x-3<0在[-1,1]上恒成立.
当x=0时,-3<0,符合题意,a∈R;当x≠0时,a<-,
因为∈(-∞,-1]∪[1,+∞),所以当x=1时,不等号右边式子取最小值,所以a<..
【例4-4-2】已知为实数,若不等式对任意恒成立,则的最大值是 .
【答案】6【分析】不等式等价变为,令得,
构造函数,从而,又,
利用不等式性质即可求解范围.
【解】因为,所以,
则不等式等价于,
等价于,令,则,
从而,令,由对勾函数的性质知,
因为,即,所以,
令,则,解得,
所以,
当且仅当即时取等号,故的最大值是6;故答案为:6
【例4-4-3】已知关于x的不等式kx2-6kx+k+8≥0对任意x∈R恒成立,则k的取值范围是( )
A.[0,1] B.(0,1] C.(-∞,0)∪(1,+∞) D.(-∞,0]∪[1,+∞)
【答案】A【解】当k=0时,不等式kx2-6kx+k+8≥0可化为8≥0,恒成立;
当k≠0时,要满足关于x的不等式kx2-6kx+k+8≥0对任意x∈R恒成立,
只需解得0<k≤1;综上,k的取值范围是[0,1].
思维升华 不等式恒成立求参数范围,一般有两个解题思路:一是分离参数;二是不分离参数,直接求最值.这两个思路,最后都是转化为求函数的最值问题.
1.(2024·福建福州·一模)已知集合,,则( )
A.或 B. C. D.或
【答案】B【分析】根据分式不等式和一元二次不等式得解法解出集合,再按照集合的并集运算即可.
【解】,则,且,解得,
则集合,;则;故选:B.
2.(23-24高三上·河南南阳·阶段练习)不等式的解集是( )
A.或 B.或 C. D.
【答案】C【分析】先因式分解,然后分和求解即可.
【解】,
当时,不等式显然不成立;
当时,,所以原不等式,解得.
综上,原不等式的解集为;故选:C
3.f(x)=ax2+(a-3)x+1在区间[-1,+∞)上单调递减,则实数a的取值范围是( )
A.[-3,0) B.(-∞,-3] C.[-2,0] D.[-3,0]
【答案】D【解】当a=0时,f(x)=-3x+1在[-1,+∞)上单调递减,满足题意.
当a≠0时,f(x)的对称轴为直线x=,
由f(x)在[-1,+∞)上单调递减,知解得-3≤a<0;综上,a的取值范围为[-3,0].
4.(2024·辽宁·一模)若函数在区间内单调递减,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A【分析】利用“同增异减”判断复合函数的单调性,从而求参数的取值范围.
【解】设,,则在上单调递增.
因为在区间内单调递减,所以函数在区间内单调递减,
结合二次函数的图象和性质,可得:,解得4;故选:
5.(2024·山东·二模)已知函数在区间上单调递增,则的取值范围是( ).
A. B. C. D.
【答案】A【分析】结合二次函数的性质,解得,再由,进而求得的取值范围.
【解】对称轴是,因为函数在区间上是增函数,所以,解得,
又因为,因此,所以的取值范围是;故选:A.
6.(23-24高三下·福建·开学考试)函数的值域为,则实数a的取值范围为 .
【答案】【分析】利用分段函数的值域是各段值域的并集,结合二次函数的单调性列不等式求解即可.
【解】当时,若,可得;若,,函数的值域不可能为;
当时,,所以函数在 ,上单调递增,若函数的值域为,只需,
可得.由上知,实数a的取值范围为.故答案为:
7.(2024·河南信阳·模拟预测)(多选)若在上单调,则实数的值可以为( )
A. B. C. D.3
【答案】BD【分析】分别讨论和两种情况,结合二次函数的图像分析,即可得到答案.
【解】①当,即时,,所以的对称轴为,则的图象如下:
结合图象可知,要使函数在上单调,则或,
解得:或,即或;
②当,即或,令,则的对称轴为,
则的图象如下:
结合图象可知,要使函数在上单调,
则,或,或,或;解得:,或,
综上:或;故选:BD
8.已知二次函数f(x)=ax2+bx+1(a,b∈R),x∈R,若函数f(x)的最小值为f(-1)=0,则f(x)=________.
【答案】f(x)=x2+2x+1【解】设函数f(x)的解析式为f(x)=a(x+1)2=ax2+2ax+a,由已知f(x)=ax2+bx+1,
所以a=1,b=2a=2,故f(x)=x2+2x+1.
9.已知定义在R上的奇函数f(x)满足:当x≥0时,f(x)=x3,若不等式f(-4t)>f(2m+mt2)对任意实数t恒成立,则实数m的取值范围是________.
【答案】(-∞,-)【解】由题意知f(x)在R上是增函数,结合f(-4t)>f(2m+mt2)对任意实数t恒成立,
知-4t>2m+mt2对任意实数t恒成立,
∴mt2+4t+2m<0对任意实数t恒成立⇒⇒m∈(-∞,-).
10.(2024·河南·模拟预测)已知函数在上的最大值为,在上的最大值为,若,则实数的取值范围是 .
【答案】【分析】作出的图象,分和两种情况讨论函数在上的最大值和在上的最大值,列出关系,解不等式即可得到答案.
【解】由函数,作出的图象如下:由题得:,
当时,函数在上的最大值为,即,
要使,则,令,解得:,,,,
由图可得,要使函数在上的最大值为,且,
则,或,解得:.
当时,由图,在上最大值,
在上单调递增,最大值,不可能成立,
综上,实数的取值范围是,
1.(2024·全国·高考真题)已知集合,则( )
A. B. C. D.
【答案】A【分析】化简集合,由交集的概念即可得解.
【解】因为,且注意到,从而.故选:A.
2.(2024·上海·高考真题)已知则不等式的解集为 .
【答案】【分析】求出方程的解后可求不等式的解集.
【解】方程的解为或,
故不等式的解集为,故答案为:.
3.(2023·全国·高考真题)设函数在区间上单调递减,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】D【分析】利用指数型复合函数单调性,判断列式计算作答.
【解】函数在R上单调递增,而函数在区间上单调递减,
则有函数在区间上单调递减,因此,解得,
所以的取值范围是;故选:D
4.(2022·北京·一模)下列函数中,定义域与值域均为R的是( )
A. B. C. D.
【答案】C【分析】利用指数函数,对数函数,幂函数和反比例函数的性质判断.
【解】A. 函数的定义域为,值域为R;B. 函数的定义域为R,值域为;
C. 函数的定义域为R,值域为R;D. 函数的定义域为,值域为,故选:C
5.(2021·全国·高考真题)写出一个同时具有下列性质①②③的函数 .
①;②当时,;③是奇函数.
【答案】(答案不唯一,均满足)【分析】根据幂函数的性质可得所求的.
【解】取,则,满足①,
,时有,满足②,
的定义域为,又,故是奇函数,满足③.
故答案为:(答案不唯一,均满足)
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