内容正文:
第十节 函数的图象
[课标要求] 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.
1.利用描点法作函数图象的步骤:列表、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)翻折变换
①y=f(x)y=|f(x)|.
②y=f(x)y=f(|x|).
【常用结论】
1.左右平移仅仅是相对x而言的,即发生变化的只是x本身,利用“左加右减”进行操作.如果x的系数不是1,需要把系数提出来,再进行变换.
2.函数图象自身的对称关系
(1)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(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)对称.
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.( × )
2.若函数y=a|x|(a>0且a≠1)的值域为[1,+∞),则函数y=loga|x| 的大致图象是( )
A B
C D
答案 A
解析 ∵|x|≥0,且y=a|x| 的值域为[1,+∞),∴a>1,
当x>0 时,y=loga|x|=logax 在(0,+∞)上是增函数.
又函数y=loga|x|=loga|-x|,所以y=loga|x|为偶函数,图象关于y轴对称,
所以y=loga|x| 的大致图象应为选项A.故选A.
3.函数f(x)=ln (x+1)的图象与函数g(x)=x2-4x+4的图象的交点个数为( )
A.0 B.1
C.2 D.3
答案 C
解析 由于函数f(x)=ln (x+1)的图象是由函数y=ln x的图象向左平移1个单位长度得到的,函数g(x)=x2-4x+4=(x-2)2,故函数g(x)图象的对称轴为x=2,顶点坐标为(2,0),开口向上,所以作出f(x),g(x)的图象如图所示,故函数f(x)与g(x)的图象有两个交点.
4.函数f(x)=x2(2-2|x|)的部分图象大致是( )
A B
C D
答案 B
解析 f(x)=x2(2-2|x|)定义域为R,
且f(-x)=(-x)2(2-2|-x|)=x2(2-2|x|)=f(x),
故f(x)=x2(2-2|x|)为偶函数,关于y轴对称,AC错误;
f(1)=0,f=×>0,故B正确,D错误.故选B.
题型一 作函数图象
[例1] 作出下列各函数的图象:
(1)y=;
(2)y=|x2-4x-5|;
(3)y=-1.
解 (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.
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.
[即时训练]
作出下列各函数的图象:
(1)y=x2-2|x|-3;
(2)y=|log2(x+1)|.
解 (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2] (1)(2025·濮阳模拟)函数f(x)=的大致图象为( )
答案 C
解析 由题意知函数f(x)的定义域为,
因为f(-x)==-f(x),所以f(x)为奇函数,故排除A;
因为f(1)=>0,故排除B;
因为f(2)=>=f(1),故排除D.
(2)(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
答案 B
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.
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.
[即时训练]
(1)(2025·齐齐哈尔联考)函数f(x)=ax-a (a>0,且a≠1 )的图象可能是( )
A B
C D
答案 C
解析 因为函数f(x)=ax-a (a>0,且a≠1 ),
当a>1 时,y=ax 是增函数,并且恒过定点(0,1),
又因为f(x)=ax-a 的图象在y=ax 的基础上向下平移超过1个单位长度,故D错误,C正确;
当0<a<1 时,y=ax 是减函数,并且恒过定点(0,1),
又f(x)=ax-a 的图象在y=ax 的基础上向下平移了不到1个单位长度,故A、B错误.故选C.
(2)(2025·泉州模拟)已知函数f(x)=则函数y=f(1-x)的图象大致为( )
答案 B
解析 函数f(x)=
所以y=g(x)=f(1-x)=
所以当x=0时,g(0)=e0-1=0,故A,C错误;
当x≥0时,g(x)=e-x-1单调递减,
故D错误,B正确.
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3] (多选)已知函数f(x)=,则下列结论正确的是( )
A.函数f(x)的图象关于点(1,2)成中心对称
B.函数f(x)在(-∞,1)上单调递减
C.函数f(x)的图象上至少存在两点A,B,使得直线AB∥x轴
D.函数f(x)的图象关于直线x=1对称
答案 AB
解析 因为f(x)===+2,所以该函数图象可以由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,所以函数f(x)的图象关于点(1,2)成中心对称,在(-∞,1)上单调递减,A,B正确,D错误;易知函数f(x)的图象是由y=的图象平移得到的,所以不存在两点A,B使得直线AB∥x轴,C错误.
命题点2 利用图象解不等式
[例4] (2025·商丘联考)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5] (2025·保定联考)已知函数f(x)=若函数g(x)=f(x)-a有三个零点,则a的取值范围是( )
A.(0,1) B.(0,2]
C.(2,+∞) D.(1,+∞)
答案 A
解析 要使函数g(x)=f(x)-a有三个零点,
则f(x)=a有三个不相等的实根,
即y=f(x)与y=a的图象有三个交点,
当x≤-1时,f(x)=1-3x+1在(-∞,-1]上单调递减,f(x)∈[0,1);
当-1<x≤0时,f(x)=3x+1-1在(-1,0]上单调递增,f(x)∈(0,2];
当x>0时,f(x)=ln x在(0,+∞)上单调递增,f(x)∈R.作出函数f(x)的图象,如图所示.
由y=f(x)与y=a的图象有三个交点,结合函数图象可得a∈(0,1).
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.
[即时训练]
(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.
(2)已知函数f(x)=|x-2|+1,g(x)=kx.若方程f(x)=g(x)有两个不相等的实数根,则实数k的取值范围是________.
答案
解析 先作出函数f(x)=|x-2|+1的图象,如图所示,当直线g(x)=kx与直线AB平行时,斜率为1,当直线g(x)=kx过点A时,斜率为,故当f(x)=g(x)有两个不相等的实数根时,实数k的取值范围为.
(3)(多选)记max{x,y,z}表示x,y,z中的最大者,设函数f(x)=max{-x,x-3,-x2+4x-2},则以下实数m的取值范围中,满足f(m)<1的有( )
A.(-1,4) B.(-1,1)
C.(3,4) D.(4,+∞)
答案 BC
解析 函数f(x)=max{-x,x-3,-x2+4x-2}的图象如图所示.
由⇒⇒A(4,1),
由⇒⇒B(-1,1),
由-x2+4x-2=1,得x=1或x=3,
由图象可知,当-1<m<1或 3<m<4时,f(m)<1,因此选项B、C符合题意.
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