内容正文:
第7节 函数的图象
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
①y=f(x)y=-f(x);
②y=f(x)y=f(-x);
③y=f(x)y=-f(-x);
④y=ax(a>0且a≠1)y=logax(a>0且a≠1).
(3)伸缩变换
y=f(ax).
②y=f(x)
y=af(x).
(4)翻转变换
①y=f(x)y=|f(x)|.
②y=f(x)y=f(|x|).
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=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=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.函数f(x)的图象向右平移1个单位长度,所得图象与曲线y=ex关于y轴对称,则f(x)的解析式为( )
A.f(x)=ex+1 B.f(x)=ex-1
C.f(x)=e-x+1 D.f(x)=e-x-1
解析:D [依题意,与曲线y=ex关于y轴对称的曲线是y=e-x,于是f(x)相当于y=e-x向左平移1个单位的结果,∴f(x)=e-(x+1)=e-x-1.]
3.已知f(x)=ax2-x-c,若f(x)>0的解集为(-2,1),则函数y=f(-x)的大致图象是( )
A B
C D
解析:C [由f(x)>0的解集为(-2,1),
可知函数y=f(x)的大致图象为选项D中的图象,
又函数y= f(x)与y=f(-x)的图象关于y轴对称,可得出y=f(-x)图象为C选项.故选C.]
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=
图象如图所示,故要使a=|x|+x只有一解则a>0.
答案:(0,+∞)
分别作出下列函数的图象:
(1)y=eln x;
(2)y=|log2(x+1)|;
(3)y=a|x|(0<a<1);
(4)y=.
解:(1)∵函数的定义域为{x|x>0},
且y=eln x=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= (0<a<1),
∴只需作出0<a<1时函数y=ax(x≥0)和y=(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+,
故函数图象可由y=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.
►[命题点1] 由函数解析式选图
[典例1] (1)(2024·全国甲卷)函数f=-x2+sin x在区间[-2.8,2.8]的图象大致为( )
A B
C D
[解析] f=-x2+sin =-x2+sin x=f,
又函数定义域为,故该函数为偶函数,可排除A、C,
又f=-1+sin 1>-1+sin =-1->->0.故可排除D.故选B.
[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)=
B.f(x)=
C.f(x)=
D.f(x)=
[解析] 由图象可知,f(x)图象关于y轴对称,为偶函数,故AB错误;当x>0时,f(x)=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.函数f(x)=sin x+的图象可能是( )
解析:D [因为f(x)=sin x+的定义域为R,又因为f(-x)=sin (-x)+=-sin x+≠-f(x),所以f(x)不是奇函数,排除A,B项.
f=sin +=-1+<0,所以排除C项.]
2.(2025·江西赣州模拟)已知函数f(x)的图象的一部分如图1,则如图2的函数图象所对应的函数解析式( )
A.y=f(2x-1) B.y=f
C.y=f(1-2x) D.y=f
解析:C [y=f(x)y=f(-x)y=f(1-x)y=f(1-2x).
①关于y轴对称②向右平移1个单位③纵坐标不变,横坐标变为原来的一半.]
►[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,连接BG,可得tan ∠BGM==,即∠BGM=,则∠BGA=π,由图可知当x=π时,射影y取到最小值,其大小为-,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 [法一:由题图:当x=时,OP⊥OA,此时f(x)=0,排除A,D项;选项当x∈时,OM=cos x,设点M到直线OP的距离为d,则=sin x,即d=OM sin x=sin x cos x,∴f(x)=sin x cos x=sin 2x≤,排除B选项.
法二:如图所示,过点M作OP的垂线,垂足为D.
当x=时,MD=0,排除A,D选项,当x=或x=时,MD取得最大值为,排除B选项.]
►[命题点1] 研究函数的零点或方程解的个数
1.如图,函数f(x)的图象为两条射线CA,CB组成的折线,如果不等式f(x)≥x2-x-a的解集中有且仅有1个整数,则实数a的取值范围是( )
A.{a|-2<a<-1} B.{a|-2≤a<-1}
C.{a|-2≤a<2} D.{a|a≥-2}
解析:B [根据题意可知f(x)=不等式f(x)≥x2-x-a等价于a≥x2-x-f(x),令g(x)=x2-x-f(x)=
作出g(x)的大致图象,如图所示,又g(0)=-2,g(1)=-1,g(-1)=2,∴要使不等式的解集中有且仅有1个整数,则-2≤a<-1,则实数a的取值范围是{a|-2≤a<-1}.]
►[命题点2] 求不等式的解集或判断不等式是否成立
2.已知函数则f(x)≤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=x的图象,如图,
当x≥1时,≤x,作出函数y=与y=x的图象,
由图象可知,此时解得x∈[1,+∞);
当-1<x<1时,log4(x+1)≤x,作出函数y=log4(x+1)与y=x的图象,
它们的交点坐标为(0,0)、,结合图象知此时x∈(-1,0].
所以不等式f(x)≤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>
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).
对于A,由=1,解得x1+x2=2,故A正确;
对于B,ex1+ex2≥2=2=2=2e,因为x1≠x2,即等号不成立,所以ex1+ex2>2e,故B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,
∵f(0)=1+0-2=-1<0,f=e+-2=e->0,
故函数的零点在上,即0<x1<,由x1+x2=2,则1<x2<2,∴>x2,
x1ln x2+x2 ln x1=x1 ln x2-x2 ln <x1ln x2-x2ln x2=(x1-x2)ln x2<0,故C正确;
对于D,由x1+x2≥2,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.已知函数f(x)=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)∪ B.(-1,0)
C. D.(0,1)
解析:B [因为函数f(x)=
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)=(x>0)的切点为P(x0,y0),由f′(x)=,由已知有:=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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