内容正文:
主题二 函数(必修第一册)
第二章 函 数
第7节 函数的图象
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主题二 第二章 函数
高考总复习 数学(BS)
复盘 必备知识
01
跃升 关键能力
02
课时冲关
03
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课时作业
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主题二 第二章 函数
高考总复习 数学(BS)
★[课程标准]
1.在实际情境中,会根据不同的需要选择图象法、列表法、解析法表示函数.
2.会运用函数图象理解和研究函数的性质,解决方程解的个数与不等式的解的问题.
3.会结合函数性质判断或选择函数的图象.
1.利用描点法作函数的图象步骤
(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
(3)伸缩变换
(4)翻转变换
1.函数图象自身的轴对称
(1)f(-x)=f(x)⇔函数y=f(x)的图象关于y轴对称;
(2)函数y=f(x)的图象关于x=a对称⇔f(a+x)=f(a-x)⇔f(x)=f(2a-x)⇔f(-x)=f(2a+x);
(3)若函数y=f(x)的定义域为R,且有f(a+x)=f(b-x),则函数y=f(x)的图象关于直线x=eq \f(a+b,2)对称.
2.函数图象自身的中心对称
(1)f(-x)=-f(x)⇔函数y=f(x)的图象关于原点对称;
(2)函数y=f(x)的图象关于(a,0)对称⇔f(a+x)=-f(a-x)⇔f(x)=-f(2a-x)⇔f(-x)=-f(2a+x);
(3)函数y=f(x)的图象关于点(a,b)成中心对称⇔f(a+x)=2b-f(a-x)⇔f(x)=2b-f(2a-x).
3.两个函数图象之间的对称关系
(1)函数y=f(a+x)与y=f(b-x)的图象关于直线x=eq \f(b-a,2)对称(由a+x=b-x得对称轴方程);
(2)函数y=f(x)与y=f(2a-x)的图象关于直线x=a对称;
(3)函数y=f(x)与y=2b-f(-x)的图象关于点(0,b)对称;
(4)函数y=f(x)与y=2b-f(2a-x)的图象关于点(a,b)对称.
◆[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=2|x|的图象关于直线x=0对称.( )
(2)当x∈(0,+∞)时,函数y=|f(x)|与y=f(|x|)的图象相同.( )
(3)函数y=f(x)与y=-f(x)的图象关于原点对称.( )
(4)若函数y=f(x)满足f(1+x)=f(1-x),则函数f(x)的图象关于直线x=1对称.( )
(5)将函数y=f(-x)的图象向右平移1个单位得到函数y=f(-x-1)的图象.( )
答案:(1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)×
◆[小题查验]
1.(BSD必修第一册P66思考交流T2改编)已知图①中的图象是函数y=f(x)的图象,则图②中的图象对应的函数可能是( )
A.y=f(|x|)
B.y=|f(x)|
C.y=f(-|x|)
D.y=-f(-|x|)
解析:C [因为题图②中的图象是在题图①的基础上,去掉函数y=f(x)的图象在y轴右侧的部分,然后将y轴左侧图象翻折到y轴右侧得到的,所以题图②中的图象对应的函数可能是y=f(-|x|).]
2.若函数y=f(x)的定义域为R,则函数y=f(x-1)与y=f(1-x)的图象关于( )
A.直线x=0对称
B.直线y=0对称
C.直线x=1对称
D.直线y=1对称
解析:C [因为函数f(x-1)的图象是f(x)的图象向右平移1个单位得到的,
f(1-x)=f(-(x-1))的图象是f(-x)的图象也向右平移1个单位得到的;
又因为f(x)与f(-x)的图象是关于y轴(直线x=0)对称,
所以函数y=f(x-1)与y=f(1-x)的图象关于直线x=1对称.]
3.(2025·杭州市模拟)函数y=( eq \r(|x|)+eq \r(|2-x|))sin eq \f(πx,2)的图象大致是( )
解析:A [当0<x<2时,sin eq \f(πx,2)>0,所以y=f(x)=( eq \r(|x|)+eq \r(|2-x|))sin eq \f(πx,2)>0,故排除B,C项;
又f(2-x)=( eq \r(|2-x|)+eq \r(|x|))sin eq \f(π2-x,2)=( eq \r(|2-x|)+eq \r(|x|))sin eq \f(πx,2)=f(x),所以函数
f(x)的图象关于直线x=1对称,排除D项.]
4.(忽视复合函数中间变量的范围致误)已知函数f(x)在R上单调且其部分图象如图所示,若不等式-2<f(x+t)<4的解集为(-1,2),则实数t的值为 ________ .
解析:由题中图象可知不等式-2<f(x+t)<4,
即为f(3)<f(x+t)<f(0),故x+t∈(0,3),
即不等式的解集为(-t,3-t),依题意可得t=1.
答案:1
5.若关于x的方程|x|=a-x只有一个解,则实数a的取值范围是 ________ .
解析:由题意a=|x|+x,
令y=|x|+x=eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(2x,x≥0,,0,x<0,))
图象如图所示,故要使a=|x|+x只有一解则a>0.
答案:(0,+∞)
作函数的图象
分别作出下列函数的图象:
(1)y=elnx;
(2)y=|log2(x+1)|;
(3)y=a|x|(0<a<1);
(4)y=eq \f(2x-1,x-1).
解:(1)∵函数的定义域为{x|x>0},
且y=elnx=x(x>0),
∴其图象如图(1)所示.
(2)将函数y=log2x的图象向左平移一个单位,再将x轴下方的部分沿x轴翻折上去,即可得到函数y=|log2(x+1)|的图象,如图(2)所示.
(3)∵y=eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(ax,x≥0,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,a)))x,x<0)) (0<a<1),
∴只需作出0<a<1时函数y=ax(x≥0)和y=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,a)))x(x<0)的图象,合起来即得函数y=a|x|(0<a<1)的图象.如图(3)所示.
(4)∵y=2+eq \f(1,x-1),故函数图象可由y=eq \f(1,x)的图象向右平移1个单位,再向上平移2个单位而得,如图(4)所示.
画函数图象的一般方法
(1)直接法.当函数表达式(或变形后的表达式)是熟悉的基本函数时,就可根据这些函数的特征直接作出.
(2)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、翻折、对称得到,可利用图象变换作出,但要注意变换顺序.对不能直接找到熟悉的基本函数的要先变形,并应注意平移变换与伸缩变换的顺序对变换单位及解析式的影响.
可先化简函数解析式,再利用图象的变换作图.
函数图象的识别
►[命题点1] 由函数解析式选图
[典例1] (1)(2024·全国甲卷(理))函数y=-x2+(ex-e-x)sin x在区间[-2.8,2.8]的图象大致为( )
[解析] 令f(x)=-x2+(ex-e-x)sin x,
则f(-x)=-(-x)2+(e-x-ex)sin(-x)=-x2+(ex-e-x)sin x=f(x)
∴y=f(x)为偶函数,排除A,C;
故排除D,B正确.
[答案] B
(2)(2023·天津卷)函数f(x)的图象如图所示,则f(x)的解析式可能为( )
A.f(x)=eq \f(5ex-e-x,x2+2) B.f(x)=eq \f(5sin x,x2+1)
C.f(x)=eq \f(5ex+e-x,x2+2) D.f(x)=eq \f(5cos x,x2+1)
[解析] 由图象可知,f(x)图象关于y轴对称,为偶函数,故A、B错误;当x>0时,f(x)=eq \f(5ex+e-x,x2+2)恒大于0,与图象不符合,故C错误.
[答案] D
知式选图的策略
(1)从函数的定义域,判断图象的左右位置;从函数的值域,判断图象的上下位置;
(2)从函数的单调性(有时可借助导数判断),判断图象的变化趋势;
(3)从函数的奇偶性,判断图象的对称性;
(4)从函数的周期性,判断图象的循环往复;
(5)从函数的特征点(与坐标轴的交点、经过的定点、极值点等),排除不合要求的图象.
注意联系基本函数图象的模型,当选项无法排除时,代特殊值,或从某些量上寻找突破口.
1.(2025·浙江模拟)函数f(x)=sin x+eq \f(2,1+2x)的图象可能是( )
解析:D [因为f(x)=sin x+eq \f(2,1+2x)的定义域为R,又因为f(-x)=sin(-x)+eq \f(2,1+2-x)=-sin x+eq \f(2·2x,2x+1)≠-f(x),所以f(x)不是奇函数,排除A,B项.
,所以排除C项.]
2.(2025·宁夏固原一模)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)=eq \f(ex-e-x,4|x|-3)
B.f(x)=eq \f(ex-e-x,3-4|x|)
C.f(x)=eq \f(ex+e-x,4|x|-3)
D.f(x)=eq \f(x,|x|-1)
解析:A [对于B,当x>1时,f(x)=eq \f(ex-e-x,3-4x),易知ex-e-x>0,3-4x<0,
则f(x)<0,不满足图象,故B错误;
对于C,f(x)=eq \f(ex+e-x,4|x|-3),定义域为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-∞,-\f(3,4)))∪eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(3,4),\f(3,4)))∪eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,4),+∞)),
又因为f(-x)=eq \f(e-x+ex,4|-x|-3)=eq \f(ex+e-x,4|x|-3)=f(x),
则f(x)的图象关于y轴对称,故C错误;
对于D,当x>1时,f(x)=eq \f(x,|x|-1)=eq \f(x,x-1)
=1+eq \f(1,x-1),
由反比例函数的性质可知,f(x)在(1,+∞)上单调递减,故D错误;
检验选项A,f(x)=eq \f(ex-e-x,4|x|-3)满足图中性质,故A正确.]
►[命题点2] 用函数的变化趋势及特殊值选图
[典例2] 如图,正△ABC的中心位于点G(0,1),A(0,2),动点P从A点出发沿△ABC的边界按逆时针方向运动,设旋转的角度∠AGP=x(0≤x≤2π),向量eq \o(OP,\s\up16(→))在a=(1,0)方向的射影为y(O为坐标原点),则y关于x的函数y=f(x)的图象是( )
[解析] 设BC边与y轴交点为点M,由已知可得GM=0.5,因而可得AM=1.5,由此正三角形的边长为eq \r(3),连接BG,可得tan ∠BGM=eq \f(\f(\r(3),2),\f(1,2))=eq \r(3),即∠BGM=eq \f(π,3),则∠BGA=eq \f(2,3)π,由图可知当x=eq \f(2,3)π时,射影y取到最小值,其大小为-eq \f(\r(3),2),由此可排除A,B选项;
又当点P从点B向点M运动时,x变化相同的值,此时射影长的变化变小,即图象趋于平缓,由此可排除D.
[答案] C
1.解决动点的函数问题思路:采用“以静观动”,即将动点处于某些特殊的位置处考查图象的变化特征,从而作出选择.
2.知式选图的解题思路:根据解析式结合所给图象,灵活运用特殊值及函数的变化趋势排除错误的选项,快速选择.
3.如图,圆O的半径为1,A是圆上的定点,P是圆上的动点,角x的始边为射线OA,终边为射线OP,过点P作直线OA的垂线,垂足为M,将点M到直线OP的距离表示为x的函数f(x),则y=f(x)在[0,π]上的图象大致为( )
解析:C [解法一:由题图:当x=eq \f(π,2)时,OP⊥OA,此时f(x)=0,排除A,D选项;选项当x∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(π,2)))时,OM=cos x,设点M到直线OP的距离为d,则eq \f(d,OM)=sin x,即d=OMsin x=sin xcos x,∴f(x)=sin xcos x=eq \f(1,2)sin 2x≤eq \f(1,2),排除B选项.
解法二:如图所示,过点M作OP的垂线,垂足为D.
当x=eq \f(π,2)时,MD=0,排除A,D选项,当x=eq \f(π,4)或x=eq \f(3π,4)时,MD取得最大值为eq \f(1,2),排除B选项.]
函数图象的应用
►[命题点1] 研究函数的零点或方程解的个数
1.(2025·广东江门模拟)设函数f(x)=eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(ex,x≤0,,|ln x|,x>0,))若f(x)-k=0有三个不同的实数根,则实数k的取值范围是( )
A.(0,1)
B.(0,+∞)
C.(0,1]
D.[0,+∞)
解析:C [当x≤0时,函数y=ex单调递增,函数值集合为(0,1],
当0<x≤1时,函数y=-ln x单调递减,函数值集合为[0,+∞),
当x≥1时,函数y=ln x单调递增,函数值集合为[0,+∞),
作出函数y=f(x)的图象与直线y=k,如图,
观察图象知,当0<k≤1时,函数y=f(x)的图象与直线y=k有3个交点,
所以f(x)-k=0有三个不同的实数根,实数k的取值范围是(0,1].]
►[命题点2] 求不等式的解集或判断不等式是否成立
2.(2025·河北模拟)已知函数f(x)=
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))x,x≥1,,log4x+1,-1<x<1,))则f(x)≤eq \f(1,2)x的解集为( )
A.(-∞,0]
B.(-1,0]
C.(-1,0]∪[1,+∞)
D.[1,+∞)
解析:C [作出函数y=f(x)与y=eq \f(1,2)x的图象,如图,
当x≥1时,eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))x≤eq \f(1,2)x,作出函数y=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))x与y=eq \f(1,2)x的图象,
由图象可知,此时解得x∈[1,+∞);
当-1<x<1时,log4(x+1)≤eq \f(1,2)x,作出函数y=log4(x+1)与y=eq \f(1,2)x的图象,
它们的交点坐标为(0,0)、eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1,\f(1,2))),结合图象知此时x∈(-1,0].
所以不等式f(x)≤eq \f(1,2)x的解集为(-1,0]∪[1,+∞).
3.(多选)(2025·山东模拟)已知直线y=-x+2分别与函数y=ex和y=ln x的图象交于点A(x1,y1),B(x2,y2)则下列结论正确的是( )
A.x1+x2=2
B.ex1+ex2>2e
C.x1ln x2+x2ln x1<0
D.x1x2>eq \f(\r(e),2)
解析:ABC [函数y=ex与y=ln x互为反函数,则y=ex与y=ln x的图象关于y=x对称.
将y=-x+2与y=x联立,则x=1,y=1.
由直线y=-x+2分别与函数y=ex和y=ln x的图象交于点A(x1,y1),B(x2,y2),
作出函数图象,则A(x1,y1),B(x2,y2)的中点坐标为(1,1).
于A,由eq \f(x1+x2,2)=1,解得x1+x2=2,故A正确;
对于C,将y=-x+2与y=ex联立可得-x+2
=ex,即ex+x-2=0.
设f(x)=ex+x-2,且函数为单调递增函数,
故函数的零点在eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(1,2)))上,即0<x1<eq \f(1,2),
由x1+x2=2,则1<x2<2,∴eq \f(1,x1)>x2,
x1ln x2+x2 ln x1=x1 ln x2-x2 ln eq \f(1,x1)
<x1ln x2-x2ln x2=(x1-x2)ln x2<0,故C正确;
对于D,由x1+x2≥2eq \r(x1x2),解得x1x2≤1,
由于x1≠x2,则x1x2<1,故D错误.]
►[命题点3] 求参数的取值或范围
4.(2025·泰州中学期初考试)已知函数f(x)=eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(\f(x,x-1),x≤0,,\f(ln x,x),x>0,))若关于x的方程f(x)=x+a无实根,则实数a的取值范围为( )
A.(-∞0)∪eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,e),1))
B.(-1,0)
C.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(1,e)))
D.(0,1)
解析:B [因为函数f(x)=eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(\f(x,x-1),x≤0,,\f(ln x,x),x>0,))
关于x的方程f(x)=x+a无实根等价于函数y=f(x)的图象与直线y=x+a无交点,
设直线y=x+a与f(x)=eq \f(ln x,x)(x>0)的切点为P(x0,y0),由f′(x)=eq \f(1-ln x,x2),由已知有:eq \f(1-ln x0,x\o\al(2,0))=1,解得x0=1,则P(1,0),则切线方程为:y=x-1,由图知:函数y=f(x)的图象与直线y=x+a无交点时实数a的取值范围为-1<a<0.]
(1)利用函数的图象研究函数的性质,一定要注意其对应关系,如:图象的左右范围对应定义域,上下范围对应值域,上升、下降趋势对应单调性,对称性对应奇偶性.
(2)研究方程根的个数或由方程根的个数确定参数的值(范围):构造函数,转化为两函数图象的交点个数问题,在同一坐标系中分别作出两函数的图象,数形结合求解.
(3)研究不等式的解:当不等式问题不能用代数法求解,但其对应函数的图象可作出时,常将不等式问题转化为两函数图象的上、下关系问题,从而利用数形结合求解.
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