内容正文:
[解析] 以A 点为中心
滚动 时,B 点 轨 迹 为 以
(-2,0)为圆心,2为半径
的1
4
圆弧;
当以D 点为中心滚动时,B 点轨迹为以(0,0)为圆
心,2 2为半径的14
圆弧;
当以C 点为中心滚动时,B 点轨迹为以(2,0)为圆
心,2为半径的14
圆弧;
当以B 点为中心滚动时,B 点不动,然后周期循环,
周期为8.
画出函数图象,如图所示,
g(0)=f(0)-2 2=0,g(8)=f(8)-2 2=f(0)
-2 2=0,A正确;
根据图象和周期知B正确;
函数y=f(x)在[0,2]上单调递减,故在[-8,-6]
上单调递减,C错误;
取x=-2,易知f(2)≠- 1f(-2)
,故D错误.
[答案] AB
[例10] (多选)已知定义在R上的函数f(x)满足f(x)
=-f(4-x),且f(x+1)=f(1-x),则 ( )
A.f(x)为奇函数
B.f(x)的图象关于x=2对称
C.f(x+2)为偶函数
D.f(x)是周期为4的函数
[解析] 因为f(x+1)=f(1-x),所以f(x)关于
x=1对称.
因为f(x)=-f(4-x),所以f(x+2)=-f(2-x),
所以f(x)关于点(2,0)对称.
对于A,由点(2,0)关于x=1的对称点为(0,0),(2,0)
为f(x)的对称中心,且f(x)关于x=1对称,所以
(0,0)为f(x)的对称中心,即f(-x)=-f(x),所以
f(x)为奇函数.故A正确;
对于B,因为f(x)=-f(4-x),所以f(x+2)=-f(2
-x),f(2+x)=f(2-x)未必成立,所以f(x)的图象
不一定关于x=2对称,故B错误;
对于C,因为f(x)=-f(4-x),令x+2代换x,得到
f(x+2)=-f(2-x).①
对于f(x+1)=f(1-x),令x+1代 换x,得 到
f(x+2)=f(-x).②
由①②得f(-x)=-f(2-x),令-x 代换x,得
到f(x)=-f(2+x),
与②结合得f(x+2)=f(-x)=-f(x),
所以f(x+2)为奇函数,故C错误;
对于D,对于f(x+1)=f(1-x),令x-1代换x,得到
f(x)=f(2-x),
又因为f(x)=-f(4-x),所以f(2-x)=-f(4-x),
令2-x代换x,得到f(x)=-f(2+x),
令x-2代换x,得到f(x-2)=-f(x),
所以f(x-2)=f(x+2),
令x+2代换x,得到f(x)=f(x+4),即f(x)是
周期为4的函数.故D正确.
[答案] AD
函数的奇偶性、对称性、周期性与单调性是函数的
四大性质,在高考中常常将它们综合到一起命题,
解题时,往往需要借助函数的奇偶性、对称性和周
期性来确定另一区间上的单调性,即实现区间的转
化,再利用单调性解决相关问题.
第4节 幂函数与二次函数
★[课程标准]
1.通过具体事例,了解幂函数及其图象的变化规律.
2.掌握二次函数的图象与性质(单调性、对称性、顶点、最值等).
学生用书 P27
1.幂函数
(1)幂函数的定义
一般地,形如y=xα(α为常数)的函数,即底数是
自变量,指数是常数的函数称为幂函数.
(2)常见的5种幂函数的图象
(3)常见的5种幂函数的性质
函数 y=x y=x2 y=x3 y=x
1
2 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
在R
上单
调递
增
在(-∞,
0]上单调
递 减,在
[0,+∞)
上单调
递增
在R上
单调
递增
在[0,+∞)
上单调
递增
在(-∞,
0)和 (0,
+∞)上
单调递减
公共点 (1,1)
24
高考总复习 数学(BS)
2.二次函数
(1)二次函数解析式的三种形式
一般式:f(x)=ax2+bx+c(a≠0).
顶点式:f(x)=a(x-m)2+n(a≠0),顶点坐标为
(m,n).
零点式:f(x)=a(x-x1)(x-x2)(a≠0),x1,x2
为f(x)的零点.
(2)二次函数的图象和性质
解析式 f(x)=ax
2+
bx+c(a>0)
f(x)=ax2+
bx+c(a<0)
图象
定义域 (-∞,+∞) (-∞,+∞)
值域 4ac-b
2
4a
,+∞[ öø÷ -∞,
4ac-b2
4a
æ
è
ç ]
单调性
在 -∞,-b2a
æ
è
ç ] 上 单
调递减;
在 -b2a
,+∞[ öø÷ 上 单
调递增
在 -∞,-b2a
æ
è
ç ]
上单调递增;
在 -b2a
,+∞[ öø÷
上单调递减
对称性 函数的图象关于x=-b2a
对称
1.幂函数y=xα(α∈R)在第一象限内图象的画法
如下
①当α<0时,其图象可类似y=x-1画出;
②当0<α<1时,其图象可类似y=x
1
2画出;
③当α>1时,其图象可类似y=x2 画出.
2.关于x的一元二次不等式恒成立的条件
(1)“ax2+bx+c>0(a≠0)在 R上恒成立”的充要条
件是“a>0,且Δ<0”.
(2)“ax2+bx+c<0(a≠0)在 R上恒成立”的充要条
件是“a<0,且Δ<0”.
◆[思考辨析]
判断下列说法是否正确,正确的在它后面的括号里
打“√”,错误的打“×”.
(1)函数y=2x
1
2是幂函数. ( )
(2)如果幂函数的图象与坐标轴相交,则交点一定
是原点. ( )
(3)当n<0时,幂函数y=xn 是定义域上的减
函数. ( )
(4)二次函数y=ax2+bx+c(a>0),x∈[m,n]的
最小值一定是4ac-b
2
4a .
( )
(5)关于x的不等式ax2+bx+c>0恒成立的充要
条件是
a>0,
b2-4ac<0.{ ( )
答案:(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)×
◆[小题查验]
1.若幂函数的图象经过点 2,14
æ
è
ç
ö
ø
÷,则它的单调递增
区间是 ( )
A.(0,+∞) B.[0,+∞)
C.(-∞,+∞) D.(-∞,0)
解析:D [设f(x)=xα,则2α=14
,α=-2,即f(x)
=x-2,它是偶函数,单调递增区间是(-∞,0).]
2.下面给出4个幂函数的图象,则图象与函数对应
的是 ( )
A.①y=x
1
3,②y=x2,③y=x
1
2,④y=x-1
B.①y=x3,②y=x2,③y=x
1
2,④y=x-1
C.①y=x2,②y=x3,③y=x
1
2,④y=x-1
D.①y=x
1
3,②y=x
1
2,③y=x2,④y=x-1
解析:B [图象①对应的幂函数的幂指数必然大于
1,排除A,D.图象②中幂函数是偶函数,幂指数必
为正偶数,排除C.]
3.已知函数f(x)=ax2+x+5的图象在x 轴上方,
则a的取值范围是 ( )
A.0,120
æ
è
ç
ö
ø
÷ B.-∞,-120
æ
è
ç
ö
ø
÷
C.120
,+∞æ
è
ç
ö
ø
÷ D.-120
,0æ
è
ç
ö
ø
÷
解析:C [由 题 意 知 a>0
,
Δ<0{ 即
a>0,
1-20a<0,{ 解 得
a>120.
]
4.在函数f(x)=ax2+bx+c中,若a,b,c成等比数
列且f(0)=-4,则f(x)有最 值(填“大”
或“小”),且该值为 .
解析:由已知得,f(0)=c=-4,a,b,c成等比数列,
b2=ac=-4a,a<0,
所以,f(x)=ax2+bx+c有最大值,
最大值为4ac-b
2
4a =
4ac-ac
4a =
3
4c=-3.
答案:大 -3
5.(判定图象的位置致误)设二次函数f(x)=x2-
x+a(a>0),若f(m)<0,则f(m-1) 0(填
“>”“<”或“=”).
解析:f(x)=x2-x+a图象的对称轴为直线x=
1
2
,且f(1)>0,f(0)>0,
而f(m)<0,∴m∈(0,1),∴m-1<0,
∴f(m-1)>0.
答案:>
34
主题二 第二章 函 数
学生用书 P29
幂函数的图象与性质
1.(2025全国模拟)已知幂函数
y=x
p
q (p,q∈Z且p,q互质)
的图象关于y 轴对称,如图所
示,则 ( )
A.p,q均为奇数,且pq>0
B.q为偶数,p为奇数,且pq<0
C.q为奇数,p为偶数,且pq>0
D.q为奇数,p为偶数,且pq<0
解析:D [因函数y=x
p
q 的图象关于y 轴对称,于
是得函数y=x
p
q 为偶函数,即p为偶数,
又函数y=x
p
q 的定义域为(-∞,0)∪(0,+∞),且
在(0,+∞)上单调递减,则有pq<0
,
又因p,q互质,则q为奇数,所以只有选项D正确.]
2.(2025河南濮阳模拟)设a=ln0.35ln0.53
,b=0.350.53,
c=0.530.35,则 ( )
A.a>b>c B.c>b>a
C.c>a>b D.a>c>b
解析:D [由a=ln0.35ln0.53=log0.530.35>
log0.530.53=1,
∵y=0.35x,y=0.53x 在R上单调递减,
y=x0.35在(0,+∞)上单调递增,
∵0.350.53<0.350.35<0.530.35<0.530=1,
∴a>c>b.]
3.如图是幂函数y=xm 与y=xn 在第一象限内的图
象,则 ( )
A.-1<n<0<m<1 B.n<-1,0<m<1
C.-1<n<0,m>1 D.n<-1,m>1
解析:B [如图,作直线x=2,y=x,
直线x=2与各幂函数的图象及y=x 的图象的交
点的纵坐标分别为2n,2-1,2m,21,
从图中可观察得2n<2-1<1<2m<21,
由指数函数y=2x 在R上是增函数,可得n<-1,
0<m<1.]
4.(2025北京模拟)已知函数f(x)=(m2-m-5)
xm
2-6是幂函数,对任意x1,x2∈(0,+∞),且x1≠x2,
满足f
(x1)-f(x2)
x1-x2
>0,若a,b∈R,且a+b>0,则
f(a)+f(b)的值 ( )
A.恒大于0 B.恒小于0
C.等于0 D.无法判断
解析:A [∵函数f(x)=(m2-m-5)xm
2-6是幂
函数,∴m2-m-5=1,解得m=-2或m=3.
∵对 任 意 x1,x2∈(0,+ ∞),且 x1≠x2,满 足
f(x1)-f(x2)
x1-x2
>0,
∴函数f(x)在(0,+∞)为增函数,∴m2-6>0,
∴m=3(m=-2舍去),
∴f(x)=x3 为增函数.对任意a,b∈R,且a+b>0,
则a>-b,∴f(a)>f(-b)=-f(b),
∴f(a)+f(b)>0.]
1.幂函数的解析式
y=xα(α∈R),其中只有参数α,因此只需一个条
件即可确定其解析式.
2.幂函数的图象特征
①在(0,1)上,幂函数中指数越大,函数图象越靠
近x轴(简记为“指大图低”),在(1,+∞)上,幂
函数中指数越大,函数图象越远离x轴.②曲线在
第一象限的凹凸性:α>1时,曲线下凸;0<α<1时,
曲线上凸;α<0时,曲线下凸.
3.幂函数的性质
(1)若α为偶数,则幂函数y=xα(α∈R)是偶函数;
若α为奇数,则幂函数y=xα(α∈R)是奇函数.
反之,不成立.当α是分数时,一般将其先化为
根式,再判断奇偶性.
(2)若幂函数y=xα 在(0,+∞)上单调递增,则
α>0;若在(0,+∞)上单调递减,则α<0.
4.幂值大小的比较
结合幂值的特点,选择适当的函数,借助其单调
性进行比较.
44
高考总复习 数学(BS)
二次函数的图象与性质(多维探究)
▶[命题点1] 二次函数的图象
1.已知函数y=ax2+bx+c,如果a>b>c且a+b+c
=0,则它的图象可能是 ( )
解析:A [由题意,函数y=ax2+bx+c,
因为a+b+c=0,令x=1,可得y=a+b+c=0,即
函数图象过点(1,0),
又由a>b>c,可得a>0,c<0,所以抛物线的开口
向上,可排除B、D项,
令x=0,可得y=c<0,可排除C项.]
▶[命题点2] 二次函数的单调性与最值
2.(2025山东广饶一中模拟)已知函数f(x)=x2-
2ax-3.
(1)已知f(x)在[3,+∞)上单调递增,求a的取值
范围;
(2)求f(x)在[-1,2]上的最小值.
解:(1)由函数f(x)=x2-2ax-3,可得f(x)的图
象开口向上,且对称轴为x=a,
要使得f(x)在[3,+∞)上单调递增,则满足a≤3,
所以a的取值范围为(-∞,3].
(2)由函数f(x)=x2-2ax-3,可得f(x)的图象
开口向上,且对称轴为x=a,
当a<-1时,函数f(x)在[-1,2]上单调递增,所
以f(x)的最小值为f(-1)=2a-2;
当-1≤a≤2时,函数f(x)在[-1,a]上单调递
减,在[a,2]上单调递增,
所以f(x)的最小值为f(a)=-a2-3;
当a>2时,函数f(x)在[-1,2]上单调递减,所以
f(x)的最小值为f(2)=1-4a,
综上可得,f(x)在[-1,2]上的最小值为f(x)min
=
2a-2,a<-1,
-a2-3,-1≤a≤2,
1-4a,a>2.
ì
î
í
ïï
ï
◉[引申探究]
本题条件不变,求f(x)在[-1,2]上的最大值.
解:由函数f(x)=x2-2ax-3,可得f(x)的图象
开口向上,且对称轴为x=a,
当a<-1时,函数f(x)在[-1,2]上单调递增,所
以f(x)的最大值为f(2)=1-4a;
当-1<a≤12
时,函数f(x)的最大值为f(2)
=1-4a;
当1
2<a≤2
时,函数f(x)的最大值为f(-1)
=2a-2;
当a>2时,函数f(x)在[-1,2]上单调递减,所以
f(x)的最大值为f(-1)=2a-2.
综上,当a≤12
时,函数f(x)的最大值为f(2)=
1-4a;当a>12
时,f(x)的最大值为f(-1)=2a-2.
二次函数求最值问题,一般先用配方法化为y=
a(x-m)2+n的形式,得顶点(m,n)和对称轴方
程x=m,结合二次函数的图象求解.常见有三种
类型:
(1)顶点固定,区间也固定;
(2)顶点含参数(即顶点为动点),区间固定,这时要
讨论顶点横坐标何时在区间之内,何时在区间
之外;
(3)顶点固定,区间变动,这时要讨论区间中的参
数.讨论的目的是确定对称轴和区间的关系,明
确函数的单调性,从而确定函数的最值.
▶[命题点3] 二次函数中恒成立问题
3.已知正实数x,y满足2x+3y=1,且tx2-y2≥x-y
对任意x,y恒成立,则实数t的最小值是 .
解析:依题意,
x>0,
y=1-2x3 >0
,{ 解得0<x<12,
则1
x>2
,
由tx2-y2≥x-y,得t≥x-y+y
2
x2
,
其中x-y+y
2
x2
=
x-1-2x3 +
1-2x
3
æ
è
ç
ö
ø
÷
2
x2
=11x-2+4x
2
9x2
=-29
1
x
æ
è
ç
ö
ø
÷
2
+119×
1
x+
4
9
, ①
则当1
x=-
11
9
-49
=114
时①式取得最大值-29×
11
4
æ
è
ç
ö
ø
÷
2
+119×
11
4+
4
9=
17
8
,所以t的最小值是178.
答案:17
8
4.(2025烟台模拟)已知函数f(x)=-x2+2x+1,
x∈[0,2],函数g(x)=ax-1,x∈[-1,1],对于任
意x1∈[0,2],总存在x2∈[-1,1],使得g(x2)=
f(x1)成立,则实数a的取值范围是 ( )
54
主题二 第二章 函 数
A.(-∞,-3]
B.[3,+∞)
C.(-∞,-3]∪[3,+∞)
D.(-∞,-3)∪(3,+∞)
解析:C [因为f(x)=-(x-2)2+2,x∈[0,2],
所以
f(x)min=f(0)=1,
f(x)max=f(2)=2,{ 即f(x)的值域为[1,2],
因为对于任意x1∈[0,2],总存在x2∈[-1,1],使
得g(x2)=f(x1)成立,
所以f(x)的值域为[1,2]是g(x)在[-1,1]上值
域的子集,
当a>0时,g(x)在[-1,1]上为增函数,所以g(-1)
≤g(x)≤g(1),所以g(x)∈[-a-1,a-1],
所以
-a-1≤1,
a-1≥2,{ 解得a≥3,
当a<0时,g(x)在[-1,1]上为减函数,所以g(1)
≤g(x)≤g(-1),所以g(x)∈[a-1,-a-1],
所以
a-1≤1,
-a-1≥2,{ 解得a≤-3,
综上,实数a的取值范围是(-∞,-3]∪[3,+∞).]
由不等式恒成立求参数取值范围的思路及关键
(1)一般有两个解题思路:一是分离参数求解;二是
构造函数,数形结合求解.
(2)两种思路都是将问题归结为求函数的最值,至
于用哪种方法,关键是看参数是否能分离.这两
个思 路 的 依 据 是:a≥f(x)恒 成 立 ⇔a≥
f(x)max,a≤f(x)恒成立⇔a≤f(x)min.
二次函数零点的分布问题
[典例] 关于x的方程ax2-2(a+1)x+a-1=0,
求a为何值时?
(1)方程有一正根一负根;
(2)方程两根都大于1.
[破题关键点] 构造函数f(x)=ax2-2(a+1)x
+a-1,借助于二次函数的图象与性质,列出不等
式组进行求解.
[解] 令f(x)=ax2-2(a+1)x+a-1.
(1)方程有一正一负根时,f(x)对应的图象只有如
图①,②两种情况.
因此f(x)=0有一正一负根等价于
a>0,
f(0)<0{ 或
a<0,
f(0)>0,{ 解得0<a<1.
所以0<a<1时,方程有一正一负根.
(2)方程两根都大于1时,f(x)对应的图象只有如
图③,④两种情况.
因此f(x)=0两根都大于1等价于
a>0,
Δ>0,
2(a+1)
2a >1
,
f(1)>0
ì
î
í
ï
ï
ï
ï
ï
ï
或
a<0,
Δ>0,
2(a+1)
2a >1
,
f(1)<0,
ì
î
í
ï
ï
ï
ï
ï
ï
解得a∈⌀.
所以不存在实数a,使方程两根都大于1.
解决有关根的分布问题应注意以下几点
(1)首先画出符合题意的草图,转化为函数问题.
(2)结合草图考虑四个方面:①Δ与0的大小;②对
称轴与所给端点值的关系;③端点的函数值与
零的关系;④开口方向.
(3)写出由题意得到的不等式.
(4)由得到的不等式去验证图象是否符合题意.
这类问题充分体现了函数与方程的思想,也体
现了方程的根就是函数的零点.在写不等式时
要注意条件的完备性.
◉[互动探究]
本例已知条件不变,求a为何值时?
(1)方程有唯一实根;
(2)方程一根大于1,一根小于1.
解:(1)令f(x)=ax2-2(a+1)x+a-1.
当a=0时,方程变为-2x-1=0,即x=-12
,符
合题意;
当a≠0时,Δ=4(a+1)2-4a(a-1)=0,
∴a=-13.
所以当a=0或-13
时,方程有唯一实根.
(2)因为方程有一根大于1,一根小于1.
f(x)大致图象如图⑤,⑥.
所以必须满足
a>0,
f(1)<0{ 或
a<0,
f(1)>0.{ 解得a>0.
所以当a>0时,方程有一根大于1,一根小于1.
64
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