内容正文:
第二章函数
§2.10 函数的图象
【考情分析·探规律】
考点
三年考情(2021-2024)
命题趋势
函数图象
2024·全国甲卷
2023·天津卷
2022·全国乙卷
2022·全国甲卷
2022·天津卷
2021·浙江卷
在实际情境中,会根据不同的需要选择恰当的方法(如图象法、列表法、解析法)表示函数;会画简单的函数图象;会运用函数图象研究函数的性质,解决方程解的个数与不等式解的问题。
【知识梳理】
1.利用描点法作函数的图象的步骤:
(1)确定函数的定义域;
(2)化简函数解析式;
(3)讨论函数的性质(奇偶性、单调性、周期性、对称性等);
(4)列表(尤其注意特殊点、零点、最大值点、最小值点、与坐标轴的交点等),描点,连线.
2.利用图象变换法作函数的图象
(1)平移变换
(2)对称变换
y=f(x)的图象y=-f(x)的图象;
y=f(x)的图象y=f(-x)的图象;
y=f(x)的图象y=-f(-x)的图象;
y=ax(a>0,且a≠1)的图象
y=logax(a>0,且a≠1)的图象.
(3)伸缩变换
y=f(x)y=f(ax).
y=f(x)y=Af(x).
(4)翻折变换
y=f(x)的图象y=|f(x)|的图象;
y=f(x)的图象y=f(|x|)的图象.
【名师点拨】
1.图象的左右平移仅仅是相对于x而言,如果x的系数不是1,常需把系数提出来,再进行变换.
2.图象的上下平移仅仅是相对于y而言的,利用“上加下减”进行。
【随堂训练】
1.思考辨析(在括号内打“√”或“×”)
(1)当x∈(0,+∞)时,函数y=|f(x)|与y=f(|x|)的图象相同.( )
(2)函数y=f(1-x)的图象,可由y=f(-x)的图象向左平移1个单位长度得到.( )
(3)函数y=af(x)与y=f(ax)(a>0且a≠1)的图象相同.( )
(4)函数y=f(x)与y=-f(x)的图象关于原点对称.( )
【答案】(1)× (2)× (3)× (4)×
【解析】(1)令f(x)=-x,当x∈(0,+∞)时,y=|f(x)|=x,y=f(|x|)=-x,两者图象不同,(1)错误.
(2)y=f(1-x)=f[-(x-1)],所以可由y=f(-x)向右平移1个单位长度得到,
(2)错误.
(3)中两函数当a≠1时,y=af(x)与y=f(ax)是由y=f(x)分别进行纵坐标与横坐标伸缩变换得到,两图象不同,(3)错误.
(4)y=f(x)与y=-f(x)的图象关于x轴对称,(4)错误.
2.函数y=21-x的大致图象为( )
【答案】A
3.函数f(x)=的大致图象为( )
【答案】D
【解析】要使函数f(x)有意义,即x2+1≠1,所以x≠0,故f(x)的定义域为(-∞,0)∪(0,+∞),关于原点对称.因为f(-x)==-f(x),所以f(x)为奇函数,排除选项B,C;
当x>0时,-x<0,ln(x2+1)>ln 1=0,所以f(x)<0,排除选项A.
4.函数y=f(x)的图象与y=ex的图象关于y轴对称,再把y=f(x)的图象向右平移1个单位长度后得到函数y=g(x)的图象,则g(x)= .
【答案】e-x+1
【解析】由题意可知f(x)=e-x,把y=f(x)的图象向右平移1个单位长度后得到g(x)=e-(x-1)=e-x+1的图象.
【解题技巧】
谨记三个图象变换的注意点
(1)“左加右减”只针对x本身,与x的系数没有关系,如从y=f(-2x)的图象到y=f(-2x+1)的图象是向右平移个单位长度,即将x变成x-.
(2)“上加下减”只针对函数值f(x).
(3)对称变换的对称是指两个函数的图象特征,而与奇偶性有关的对称,是指一个函数图象自身的特征.
【必练核心题型】
题型一 作函数的图象
例1.作出下列各函数的图象:
(1)y=;
(2)y=|x2-4x-5|;
(3)y=-1.
【解析】(1)原函数解析式可化为y=2+故函数图象可由函数y=的图象向右平移1个单位长度,再向上平移2个单位长度得到,如图所示.
(2)y=|x2-4x-5|的图象可由函数y=x2-4x-5的图象保留x轴上方的部分不变,将x轴下方的部分翻折到x轴上方得到,如图所示.
(3)y=-1,其图象可看作由函数y=的图象向右平移1个单位长度,再向下平移1个单位长度得到,
而y=其图象可由y=的图象保留x≥0时的图象,然
后将该部分关于y轴对称得到,
则y=-1的图象如图所示.
【解题技巧】函数图象的常见画法及注意事项
(1)直接法:对于熟悉的基本函数,根据函数的特征描出图象的关键点,直接作图.
(2)转化法:含有绝对值符号的,去掉绝对值符号,转化为分段函数来画.
(3)图象变换法:若函数图象可由某个基本函数的图象经过平移、伸缩、翻折、对称得到,则可利用图象变换作图.
(4)画函数的图象一定要注意定义域.
【变式训练】
1.作出下列各函数的图象:
(1)y=x2-2|x|-3;
(2)y=|log2(x+1)|.
【解析】(1)y=x2-2|x|-3=其图象如图所示.
(2)y=|log2(x+1)|,其图象可由y=log2x的图象向左平移1个单位长度,
再保留x轴上方部分不变,将x轴下方部分翻折到x轴上方得到,如图所示.
题型二 函数图象的识别
例1.函数f(x)=cos x图象的大致形状是( )
【答案】B
【解析】依题意,函数f(x)=·cos x的定义域为R,f(-x)=·cos(-x)=·cos x=-f(x),
即函数f(x)是R上的奇函数,其图象关于原点对称,选项A,C不满足;
当x∈时<0,cos x>0,即f(x)<0,选项D不满足,B符合题意.
例2.已知某函数图象如图所示,则该函数解析式可能为( )
A.f(x)=ln|x|-
B.f(x)=ln|x|+
C.f(x)=+ln|x|
D.f(x)=-ln|x|
【答案】D
【解析】对于A,f(1)=ln 1-=-1,显然不满足图象,故A错误;
对于B,f(-1)=ln|-1|+=1,显然不满足图象,故B错误;
对于C,当x→+∞时,f(x)→+∞,故C错误;
对于D,经检验,f(x)=-ln|x|满足对应图象,故D正确.
【解题技巧】识别函数的图象的主要方法
(1)利用函数的性质,如奇偶性、单调性、定义域等判断.
(2)利用函数的零点、极值点等判断.
(3)利用特殊函数值判断.
【变式训练】
变式1.函数f(x)=的图象大致为( )
【答案】A
【解析】由函数f(x)=可得函数的定义域为{x|x≠0},
由f(-x)==-=-f(x),可知函数f(x)为奇函数,其图象关于坐标原点对称,故排除B,D两项;
又由f(2)=<0可得C项不合题意,故A项正确.
变式2.已知函数f(x)的部分图象如图所示,则f(x)的解析式可能为( )
A.f(x)=ex-e-x
B.f(x)=1-
C.f(x)=x
D.f(x)=
【答案】D
【解析】根据函数f(x)的图象,知f(1)≈1,而对A选项,f(1)=e-e-1>2,排除A;
对B选项,f(x)=1-因为ex+1>1,则∈(0,2),则f(x)=1-∈(-1,1),但图象中函数值可以大于1,排除B;
根据C选项的解析式,f(2)=2≈2.8,而根据函数f(x)的图象,知f(2)≈1,排除C.
题型三 函数图象的应用
命题点1 利用图象研究函数的性质
例1.(多选)对任意两个实数a,b,定义min{a,b}=若f(x)=2-x2,g(x)=x2,下列关于函数F(x)=min{f(x),g(x)}的说法正确的是( )
A.函数F(x)是偶函数
B.方程F(x)=0有三个解
C.函数F(x)在区间[-1,1]上单调递增
D.函数F(x)有4个单调区间
【答案】ABD
【解析】根据函数f(x)=2-x2与g(x)=x2,画出函数F(x)=min{f(x),g(x)}的图象,如图.
由图象可知,函数F(x)=min{f(x),g(x)}的图象关于y轴对称,所以A项正确;
函数F(x)的图象与x轴有三个交点,所以方程F(x)=0有三个解,所以B项正确;函数F(x)在(-∞,-1]上单调递增,在[-1,0]上单调递减,在[0,1]上单调递增,在[1,+∞)上单调递减,所以C项错误,D项正确.
命题点2 利用图象解不等式
例2.已知定义在R上的奇函数f(x)在[0,+∞)上的图象如图所示,则不等式x2f(x)>2f(x)的解集为( )
A.(-0)∪(2)
B.(-∞,-2)∪(2,+∞)
C.(-∞,-2)∪(-0)∪(2)
D.(-2,-)∪(0)∪(2,+∞)
【答案】C
【解析】根据奇函数的图象特征,作出f(x)在(-∞,0)上的图象,如图所示,
由x2f(x)>2f(x),得(x2-2)f(x)>0,
则或
解得x<-2或<x<2或-<x<0,
故不等式的解集为(-∞,-2)∪(-0)∪(2).
命题点3 利用图象求参数的取值范围
例3.已知函数f(x)=若实数a,b,c互不相等,且f(a)=f(b)=f(c),则a+b+c的取值范围是 .
【答案】(2,2 025)
【解析】函数f(x)=的图象如图所示,
不妨令a<b<c,可知a+b=1,
而1<c<2 024,所以2<a+b+c<2 025.
【解题技巧】
当不等式问题不能用代数法求解或用代数法求解比较困难,但其对应函数的图象可作出时,常将不等式问题转化为图象的位置关系问题,从而利用数形结合思想求解.
【变式训练】
变式1.把函数f(x)=ln|x-a|的图象向左平移2个单位长度,所得函数在(0,+∞)上单调递增,则a的最大值为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】B
【解析】把函数f(x)=ln|x-a|的图象向左平移2个单位长度,得到函数g(x)=ln|x+2-a|的图象,
则函数g(x)在(a-2,+∞)上单调递增,
又因为所得函数在(0,+∞)上单调递增,
所以a-2≤0,即a≤2.所以a的最大值为2.
变式2.已知f(x)=若存在x1<x2<x3使得f(x1)=f(x2)=f(x3)=m,则m的取值范围是 .
【答案】(2,3]
【解析】作出函数f(x)的图象,如图,
因为存在x1<x2<x3使得f(x1)=f(x2)=f(x3)=m,
所以f(-1)<m≤f(0),即2<m≤3.
变式3.画出下列函数的大致图象:
(1)y=log2|x|;(6分)
(2)y=-log2(-x).(7分)
【解析】
(1)y=log2|x|=易知函数为偶函数,所以函数y=log2|x|的图象如图1所示.
(2)把y=log2x的图象先关于y轴对称,再关于x轴对称,即可得y=-log2(-x)的图象,如图2所示.
变式4.已知函数f(x)=
(1)作出函数f(x)的图象;(6分)
(2)讨论方程f(x)-m=0根的情况.(9分)
【解析】(1)当x≤0时,0<2x≤1,则f(x)=|2x-2|=2-2x∈[1,2),
作出函数f(x)的图象,如图所示.
(2)由f(x)-m=0可得m=f(x),
则方程f(x)-m=0的根的个数即为直线y=m与函数y=f(x)图象的交点个数,
如图所示.
当m≤0时,方程f(x)-m=0无实根;
当0<m<1或m≥2时,方程f(x)-m=0只有一个实根;
当1≤m<2时,方程f(x)-m=0有两个不相等的实根.
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考点
三年考情(2021-2024)
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在实际情境中,会根据不同的需要选择恰当的方法(如图象法、列表法、解析法)表示函数;会画简单的函数图象;会运用函数图象研究函数的性质,解决方程解的个数与不等式解的问题。
【知识梳理】
1.利用描点法作函数的图象的步骤:
(1)确定函数的定义域;
(2)化简函数解析式;
(3)讨论函数的性质(奇偶性、单调性、周期性、对称性等);
(4)列表(尤其注意特殊点、零点、最大值点、最小值点、与坐标轴的交点等),描点,连线.
2.利用图象变换法作函数的图象
(1)平移变换
(2)对称变换
y=f(x)的图象y=-f(x)的图象;
y=f(x)的图象y=f(-x)的图象;
y=f(x)的图象y=-f(-x)的图象;
y=ax(a>0,且a≠1)的图象
y=logax(a>0,且a≠1)的图象.
(3)伸缩变换
y=f(x)y=f(ax).
y=f(x)y=Af(x).
(4)翻折变换
y=f(x)的图象y=|f(x)|的图象;
y=f(x)的图象y=f(|x|)的图象.
【名师点拨】
1.图象的左右平移仅仅是相对于x而言,如果x的系数不是1,常需把系数提出来,再进行变换.
2.图象的上下平移仅仅是相对于y而言的,利用“上加下减”进行。
【随堂训练】
1.思考辨析(在括号内打“√”或“×”)
(1)当x∈(0,+∞)时,函数y=|f(x)|与y=f(|x|)的图象相同.( )
(2)函数y=f(1-x)的图象,可由y=f(-x)的图象向左平移1个单位长度得到.( )
(3)函数y=af(x)与y=f(ax)(a>0且a≠1)的图象相同.( )
(4)函数y=f(x)与y=-f(x)的图象关于原点对称.( )
2.函数y=21-x的大致图象为( )
3.函数f(x)=的大致图象为( )
4.函数y=f(x)的图象与y=ex的图象关于y轴对称,再把y=f(x)的图象向右平移1个单位长度后得到函数y=g(x)的图象,则g(x)= .
【必练核心题型】
题型一 作函数的图象
例1.作出下列各函数的图象:
(1)y=;
(2)y=|x2-4x-5|;
(3)y=-1.
【变式训练】
1.作出下列各函数的图象:
(1)y=x2-2|x|-3;
(2)y=|log2(x+1)|.
题型二 函数图象的识别
例1.函数f(x)=cos x图象的大致形状是( )
例2.已知某函数图象如图所示,则该函数解析式可能为( )
A.f(x)=ln|x|-
B.f(x)=ln|x|+
C.f(x)=+ln|x|
D.f(x)=-ln|x|
【变式训练】
变式1.函数f(x)=的图象大致为( )
变式2.已知函数f(x)的部分图象如图所示,则f(x)的解析式可能为( )
A.f(x)=ex-e-x
B.f(x)=1-
C.f(x)=x
D.f(x)=
题型三 函数图象的应用
命题点1 利用图象研究函数的性质
例1.(多选)对任意两个实数a,b,定义min{a,b}=若f(x)=2-x2,g(x)=x2,下列关于函数F(x)=min{f(x),g(x)}的说法正确的是( )
A.函数F(x)是偶函数
B.方程F(x)=0有三个解
C.函数F(x)在区间[-1,1]上单调递增
D.函数F(x)有4个单调区间
命题点2 利用图象解不等式
例2.已知定义在R上的奇函数f(x)在[0,+∞)上的图象如图所示,则不等式x2f(x)>2f(x)的解集为( )
A.(-0)∪(2)
B.(-∞,-2)∪(2,+∞)
C.(-∞,-2)∪(-0)∪(2)
D.(-2,-)∪(0)∪(2,+∞)
命题点3 利用图象求参数的取值范围
例3.已知函数f(x)=若实数a,b,c互不相等,且f(a)=f(b)=f(c),则a+b+c的取值范围是 .
【变式训练】
变式1.把函数f(x)=ln|x-a|的图象向左平移2个单位长度,所得函数在(0,+∞)上单调递增,则a的最大值为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
变式2.已知f(x)=若存在x1<x2<x3使得f(x1)=f(x2)=f(x3)=m,则m的取值范围是 .
变式3.画出下列函数的大致图象:
(1)y=log2|x|;(6分)
(2)y=-log2(-x).(7分)
变式4.已知函数f(x)=
(1)作出函数f(x)的图象;(6分)
(2)讨论方程f(x)-m=0根的情况.(9分)
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