内容正文:
数 学
第二章 函数的概念与基本初等函数
第7讲 函数的图象
1.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.
2.会画简单的函数图象.
3.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.
[对应学生用书P41]
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
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).
-f(x)
f(-x)
-f(-x)
logax
(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.
|f(x)|
f(|x|)
1.记住几个重要结论
(1)函数y=f(x)与y=f(2a-x)的图象关于直线x=a对称.
(2)函数y=f(x)与y=2b-f(2a-x)的图象关于点(a,b)中心对称.
(3)若函数y=f(x)对定义域内任意自变量x满足:f(a+x)=f(a-x),则函数y=f(x)的图象关于直线x=a对称.
2.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.
3.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.
|思考辨析|
答案 (1) ×
答案 (2) ×
答案 (3) ×
答案 (4) ×
|易错自纠|
4.(辨识函数图象易误)函数f=·在区间上的图象可能是( )
解析 ∵f=·=f,∴f是偶函数,函数图象关于y轴对称,排除A,B选项;∵f=2=f,∴f在[0,2]上不单调,排除D选项.
答案 C
5.(函数图象平移法则理解不清致误)已知f=ln,把f的图象向左平移2个单位长度,再把图象上每一点的横坐标缩短一半(纵坐标不变)得到函数g的图象,则g= .
解析 根据左加右减原理,把f的图象向左平移2个单位长度可得ln=ln(-x),
再把图象上每一点的横坐标缩短一半(纵坐标不变),则g=ln(-2x).
答案 ln
[对应学生用书P42]
1.抓住函数的性质,定性分析:(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,判断图象的变化趋势;(3)从周期性,判断图象的循环往复;(4)从函数的奇偶性,判断图象的对称性.
2.抓住函数的特征,定量计算:从函数的特征点,利用特征点、特殊值的计算分析解决问题.
角度2 解不等式
[例4] 已知定义在R上的奇函数f在上的图象如图所示,则不等式x2f>2f的解集为 ( )
A.∪
B.∪
C.∪(-,0)∪(,2)
D.∪∪
解析 根据奇函数的图象特征,作出f在上的图象如图所示,
由x2f>2f,得f>0,等价于或
解得x<-2或<x<2,或-<x<0.故不等式解集为∪(-,0)∪(,2).
答案 C
1.利用函数的图象研究函数的性质
对于已知或易画出其在给定区间如图象的函数,其性质(单调性、奇偶性、周期性、最值(值域)、零点)常借助于图象研究,但一定要注意性质与图象特征的对应关系.
2.利用函数的图象可解决方程和不等式的求解问题,如判断方程是否有解,有多少个解.数形结合是常用的思想方法.不等式的求解可转化为两函数的上下关系问题.
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1.判断下列结论是否正确.(请在括号中打“√”或“×”)
(1)函数y=|f(x)|为偶函数.( )
(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)当x∈(0,+∞)时,函数y=|f(x)|与y=f(|x|)的图象相同.( )
(4)函数y=f(x)的图象关于y轴对称即函数y=f(x)与y=f(-x)的图象关于y轴对称.( )
|教材衍化|
2.(人A必修第一册P139 T4改编)函数f(x)=1-(x≠0)的图象向左平移1个单位长度,再向上平移1个单位长度,得到函数图象的对称中心为________.
解析 将f(x)=1-(x≠0)的图象向左平移1个单位长度得y=1-(x≠-1)的图象,再将所得图象向上平移1个单位长度得到y=2-(x≠-1)的图象,即得到函数图象的对称中心为(-1,2).
答案 (-1,2)
3.(人A必修第一册P85练习T1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 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轴右侧得来的,所以题图2中的图象对应的函数可能是y=f(-|x|).故选C.
答案 C
考点1 作函数的图象(师生共研)
[例1] 作出下列函数的图象:
(1)y=;(2)y=|log2(x+1)|;(3)y=x2-2|x|-1.
解 (1)先作出y=的图象,保留y=图象中x≥0的部分,再作出y=的图象中x>0部分关于y轴的对称部分,即得y=的图象,如图1实线部分.
(2)将函数y=log2x的图象向左平移1个单位长度,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.
(3)∵y=且函数为偶函数,先用描点法作出[0,+∞)上的图象,再根据对称性作出(-∞,0)上的图象,得图象如图3.
1.描点法作图:当函数解析式(或变形后的解析式)是熟悉的基本函数时,就可根据这些函数的特征描出图象的关键点直接作出.
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,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.
变式训练
作出下列各函数的图象:
(1)y=;
(2)y=|x2-4x-5|;
(3)y=-1.
解 (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.
考点2 函数图象的识别(师生共研)
[例2] (1)(2023·河北保定·统考一模)函数f(x)=的大致图象为( )
解析 因为f(x)=是由g(x)=向左平移一个单位得到的,
又因为g(-x)==g(x)(x≠0),
所以函数g(x)=为偶函数,图象关于y轴对称,所以f(x)的图象关于x=-1对称,故可排除A,D选项;
又当x<-2或x>0时,2ln |x+1|>0,(x+1)2>0,所以f(x)>0,故可排除C选项,故选B.
答案 B
(2)(2024·全国甲卷)函数f(x)=-x2+(ex-e-x)sin x在区间[-2.8,2.8]的大致图象为( )
解析 f(-x)=-x2+(e-x-ex)sin (-x)=-x2+(ex-e-x)sin x=f(x),
又函数定义域为[-2.8,2.8],故该函数为偶函数,可排除AC.
又f(1)=-1+sin 1>-1+sin =-1->->0,
故可排除D.
答案 B
解析 因为f(x)=(2x-2-x)sin x的定义域为R,f(-x)=(2-x-2x)sin (-x)=(2x-2-x)sin x =f(x),故f(x)为偶函数,排除AC.当x=时,y= >0,排除D.故选B.
变式训练
1.(2024·临沂模拟)函数y=(2x-2-x)sin x在区间[-π,π]上的图象大致为( )
答案 B
2.(2023·天津卷)函数f(x)的图象如下图所示,则f(x)的解析式可能为( )
A.f(x)=
B.f(x)=
C.f(x)=
D.f(x)=
解析 由图知,函数图象关于y轴对称,其为偶函数,且f(-2)=f(2)<0,
由=-且定义域为R,即选项B中函数为奇函数,排除;
当x>0时,>0,>0,即选项A、C中(0,+∞)上函数值为正,排除.故选D.
答案 D
考点3 函数图象的应用(多维探究)
角度1 研究函数的性质
[例3] (多选)关于函数f(x)=|ln |2-x||,下列描述正确的有( )
A.函数f(x)在区间(1,2)上单调递增
B.函数y=f(x)的图象关于直线x=2对称
C.若x1≠x2,但f(x1)=f(x2),则x1+x2=2
D.函数f(x)有且仅有两个零点
解析 由函数y=ln x,x轴下方图象翻折到上方可得函数y=|ln x|的图象,
将y轴右侧图象翻折到左侧,右侧不变,可得函数y=|ln |x||=|ln |-x||的图象,
将函数图象向右平移2个单位,可得函数y=|ln |-(x-2)||=|ln |2-x||的图象,
则函数f(x)=|ln |2-x||的图象如图所示.
由图可得函数f(x)在区间(1,2)上单调递增,A正确;
函数y=f(x)的图象关于直线x=2对称,B正确;
若x1≠x2,但f(x1)=f(x2),若x1,x2关于直线x=2对称,则x1+x2=4,C错误;
函数f(x)有且仅有两个零点,D正确.
答案 ABD
角度3 求参数的取值范围
[例5] 已知函数f(x)=当x∈[a,b]时,1≤f(x)≤3,则b-a的最大值是________.
解析 令-x2+2=1(x≤1),解得x=±1;令x+-1=3(x>1),解得x=2+,
∴f(x)图象如下图所示,
由图象可知,a∈[-1,1],b=2+,∴(b-a)max=2+-(-1)=3+.
答案 3+
变式训练
1.(2024·天津模拟)已知函数f(x)=x|x|-2x,则下列结论正确的是( )
A.f(x)是偶函数,单调递增区间是(0,+∞)
B.f(x)是偶函数,单调递减区间是(-∞,1)
C.f(x)是奇函数,单调递减区间是(-1,1)
D.f(x)是奇函数,单调递增区间是(-∞,0)
解析 将函数f(x)=x|x|-2x去掉绝对值得f(x)=
画出函数f(x)的图象,如图,观察图象可知,函数f(x)的图象关于原点对称,故函数f(x)为奇函数,且在(-1,1)上是单调递减的.
答案 C
2.(2024·江西南昌期中)已知函数f(x)=+1,g(x)=f(x-2)+1,则不等式f(x)<g(x)的解集为( )
A.(-∞,1) B.(1,2) C.(1,+∞) D.(2,+∞)
解析 由题知f(x)=+1=g(x)=f(x-2)+1=在同一平面直角坐标系下画出f(x),g(x)的图象如图所示.
由图可知f(x)<g(x)的解集为(-∞,1).
答案 A
$$