内容正文:
第8讲 二次函数与幂函数
必备知识
1
考点精析
2
综合提升
3
必备知识
PART
01
第一部分
1.二次函数
(1)二次函数解析式的三种形式:
①一般式:f(x)=ax2+bx+c(a≠0).
②顶点式:f(x)=a(x-m)2+n(a≠0).
③零点式:f(x)=a(x-x1)(x-x2)(a≠0).
‹#›
返回导航
2026年广东省学考数学
(2)二次函数的图象和性质:
‹#›
返回导航
2026年广东省学考数学
‹#›
返回导航
2026年广东省学考数学
2.幂函数
(1)定义:形如y=xα(α∈R)的函数称为幂函数,其中x是自变量,α是常数.
(2)幂函数的图象比较
‹#›
返回导航
2026年广东省学考数学
(3)幂函数的性质
①幂函数在(0,+∞)上都有定义.
②幂函数的图象过定点(1,1).
③当α>0时,幂函数的图象都过点______________ ,且在(0,+∞)上单调递增.
④当α<0时,幂函数的图象都过点_______ ,且在(0,+∞)上单调递减.
(1,1)和(0,0)
(1,1)
‹#›
返回导航
2026年广东省学考数学
1.幂函数y=xα的图象在第一象限内的变化规律
(1)直线x=1的右侧,图象由上至下,指数α由大到小;
(2)y轴和直线x=1之间,图象由上至下,指数α由小到大.
‹#›
返回导航
2026年广东省学考数学
‹#›
返回导航
2026年广东省学考数学
考点精析
PART
02
第二部分
考点一 求二次函数的解析式
(1)已知二次函数的图象过点(-3,0),(1,0),且顶点到x轴的距离等于2,则二次函数的解析式为______________________________________.
‹#›
返回导航
2026年广东省学考数学
‹#›
返回导航
2026年广东省学考数学
(2)若函数f(x)=(x+a)(bx+2a)(常数a,b∈R)是偶函数,且它的值域为(-∞,4],则该函数的解析式f(x)=________.
解析:由f(x)是偶函数知f(x)的图象关于y轴对称,
所以b=-2,所以f(x)=-2x2+2a2,
又f(x)的值域为(-∞,4],
所以2a2=4,故f(x)=-2x2+4.
-2x2+4
‹#›
返回导航
2026年广东省学考数学
归纳总结 求二次函数的解析式,关键是灵活选取二次函数解析式的形式,利用所给出的条件,根据二次函数的性质进行求解.
‹#›
返回导航
2026年广东省学考数学
考点二 二次函数的图象和性质
(1)已知一元二次函数y=x2-2x+2,x∈(0,3),则下列有关该函数的最值说法正确的为( )
A.最小值为2,最大值为5
B.最小值为1,最大值为5
C.最小值为1,无最大值
D.无最值
√
解析:由已知得函数图象的对称轴是直线x=1,函数在(0,1]上单调递减,在[1,3)上单调递增,因此x=1时,函数取得最小值为1,但无最大值.故选C.
‹#›
返回导航
2026年广东省学考数学
(2)函数y=x2-2x,x∈[0,2]的最大值为__________.
解析:函数y=x2-2x=(x-1)2-1,
因为0≤x≤2,所以x=0或x=2时, 函数y=(x-1)2-1取最大值,ymax=0.
故答案为0.
0
‹#›
返回导航
2026年广东省学考数学
(3)(2024·广东学考模拟)已知函数f(x)=x2+(2a-1)x-3.
①当a=2,x∈[-2,3]时,求函数f(x)的值域;
‹#›
返回导航
2026年广东省学考数学
②若函数f(x)在[-1,3]上的最大值为1,求实数a的值.
‹#›
返回导航
2026年广东省学考数学
‹#›
返回导航
2026年广东省学考数学
归纳总结 (1)二次函数最值问题的解法:抓住“三点一轴”数形结合,三点是指区间两个端点和中点,一轴指的是对称轴,结合配方法,根据函数的单调性及分类讨论的思想即可完成.
(2)由不等式恒成立求参数取值范围的思路及关键:
①一般有两个解题思路:一是分离参数;二是不分离参数.
②两种思路都是将问题归结为求函数的最值,至于用哪种方法,关键是看参数是否已分离.这两个思路的依据是:a≥f(x)恒成立⇔a≥f(x)max,a≤f(x)恒成立⇔a≤f(x)min.
‹#›
返回导航
2026年广东省学考数学
考点三 幂函数的图象和性质
(1)已知幂函数的图象经过点P(8,4),则该幂函数的大致图象是( )
√
‹#›
返回导航
2026年广东省学考数学
‹#›
返回导航
2026年广东省学考数学
√
‹#›
返回导航
2026年广东省学考数学
3
‹#›
返回导航
2026年广东省学考数学
归纳总结 (1)幂函数的形式是y=xα(α∈R),其中只有一个参数α,因此只需一个条件即可确定其解析式.
(2)第一象限内,幂函数y=xα中指数α为正数,则幂函数单调递增,α为负数,则幂函数单调递减.
‹#›
返回导航
2026年广东省学考数学
综合提升
PART
03
第三部分
√
‹#›
返回导航
2026年广东省学考数学
√
‹#›
返回导航
2026年广东省学考数学
√
‹#›
返回导航
2026年广东省学考数学
解析:幂函数y=xα,当α>0时,y=xα在(0,+∞)上单调递增,且0<α<1时,图象上凸,所以0<m<1;当α<0时,y=xα在(0,+∞)上单调递减.不妨令x=2,由图象得2-1<2n,则-1<n<0.综上可知,-1<n<0<m<1.故选D.
‹#›
返回导航
2026年广东省学考数学
√
‹#›
返回导航
2026年广东省学考数学
‹#›
返回导航
2026年广东省学考数学
5.已知函数f(x)=x2+(2-m)x+m2+12为偶函数,则m的值是________.
解析:因为函数f(x)=x2+(2-m)x+m2+12为偶函数,
所以2-m=0,
即m=2.
2
‹#›
返回导航
2026年广东省学考数学
6.(2024·广东学考模拟)已知函数f(x)=ax2+2ax+1在区间[-1,2]上有最大值4,则实数a的值为________.
‹#›
返回导航
2026年广东省学考数学
‹#›
返回导航
2026年广东省学考数学
‹#›
返回导航
2026年广东省学考数学
‹#›
返回导航
2026年广东省学考数学
解:函数f(x)=x2+bx+c,则g(x)=f(x)+2x=x2+(b+2)x+c,因为g(x)为偶函数,所以g(-x)=g(x),
即x2-(b+2)x+c=x2+(b+2)x+c,可得b=-2,
所以f(x)=x2-2x+c,图象开口向上,对称轴为直线x=1.
若选条件①,因为函数f(x)在区间[-2,2]上的最大值为5,
所以f(-2)=4+4+c=5,
解得c=-3.
所以f(x)的解析式为f(x)=x2-2x-3.
‹#›
返回导航
2026年广东省学考数学
若选条件②,由函数f(x)≤0的解集为{1},
可得f(1)=0,即1-2+c=0,解得c=1,
所以f(x)的解析式为f(x)=x2-2x+1.
‹#›
返回导航
2026年广东省学考数学
解析式
f(x)=ax2+
bx+c(a>0)
f(x)=ax2+
bx+c(a<0)
图象
定义域
(-∞,+∞)
(-∞,+∞)
eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4ac-b2,4a),+∞))
解析式
f(x)=ax2+
bx+c(a>0)
f(x)=ax2+
bx+c(a<0)
值域
_________________
_________________
单调性
在x∈(-∞,- eq \f(b,2a) ]上单调递减,在x∈[- eq \f(b,2a) ,+∞)上单调递增
在x∈(-∞,- eq \f(b,2a) ]上单调递增,在x∈[- eq \f(b,2a) ,+∞)上单调递减
对称性
函数的图象关于______________________对称
eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\co1(-∞,\f(4ac-b2,4a)))
x=- eq \f(b,2a)
2.二次函数在闭区间上的最值
设二次函数f(x)=ax2+bx+c(a>0),闭区间为[m,n].
(1)当- eq \f(b,2a) ≤m时,最小值为f(m),最大值为f(n);
(2)当m<- eq \f(b,2a) ≤ eq \f(m+n,2) 时,最小值为f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(b,2a))) ,最大值为f(n);
(3)当 eq \f(m+n,2) <- eq \f(b,2a) ≤n时,最小值为f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(b,2a))) ,最大值为f(m);
(4)当- eq \f(b,2a) >n时,最小值为f(n),最大值为f(m).
y= eq \f(1,2) x2+x- eq \f(3,2) 或y=- eq \f(1,2) x2-x+ eq \f(3,2)
解析:因为二次函数的图象过点(-3,0),(1,0),所以可设二次函数为y=a(x+3)·(x-1)(a≠0),
整理得,y=ax2+2ax-3a,
顶点的纵坐标为 eq \f(-12a2-4a2,4a) =-4a,
由于二次函数图象的顶点到x轴的距离为2,
所以|-4a|=2,即a=± eq \f(1,2) ,
所以二次函数的解析式为y= eq \f(1,2) x2+x- eq \f(3,2) 或y=- eq \f(1,2) x2-x+ eq \f(3,2) .
解:当a=2时,f(x)=x2+3x-3,x∈[-2,3],函数图象的对称轴为直线x=- eq \f(3,2) ∈[-2,3],
所以f(x)min=f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(3,2))) = eq \f(9,4) - eq \f(9,2) -3=- eq \f(21,4) ,
f(x)max=f(3)=15,
所以函数f(x)的值域为 eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(-\f(21,4),15)) .
解:函数图象的对称轴为直线x=- eq \f(2a-1,2) .
当- eq \f(2a-1,2) ≤1,即a≥- eq \f(1,2) 时,f(x)max=f(3)=6a+3,
所以6a+3=1,即a=- eq \f(1,3) ,满足题意;
当- eq \f(2a-1,2) >1,即a<- eq \f(1,2) 时,f(x)max=f(-1)=-2a-1,
所以-2a-1=1,即a=-1,满足题意.
综上可知,a=- eq \f(1,3) 或a=-1.
解析:设幂函数为f(x)=xα(α∈R),
则8α=4,即23α=22,得3α=2,得α= eq \f(2,3) ,
所以f(x)=x eq \s\up16(\f(2,3)) ,定义域为R,所以排除A,D两项.
因为f(-x)=(-x) eq \s\up16(\f(2,3)) =x eq \s\up16(\f(2,3)) =f(x),所以函数为偶函数,所以排除B,
故选C.
(2)已知幂函数f(x)=x eq \s\up16(\f(1,2)) ,若f(a-1)<f(14-2a),则a的取值范围是( )
A.[-1,3)
B.(-∞,5)
C.[1,5)
D.(5,+∞)
解析:因为幂函数f(x)=xeq \s\up16(\f(1,2))在(0,+∞)上单调递增,所以a-1<14-2a,
且a-1≥0,解得1≤a<5,
故选C.
(3)若幂函数y=f(x)的图象过点 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),\f(1,8))) ,则f( eq \r(3,3) )=________.
解析:设幂函数为f(x)=xα(α∈R),
则 eq \f(1,8) = eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))
eq \s\up12(α) ,得α=3,
所以f(x)=x3,
所以f( eq \r(3,3) )=( eq \r(3,3) )3=3,
故答案为3.
1.若f(x)是幂函数,且满足 eq \f(f(4),f(2)) =3,则f( eq \f(1,2) )=( )
A.3
B.-3
C. eq \f(1,3)
D.- eq \f(1,3)
解析:设f(x)=xα,则 eq \f(4α,2α) =2α=3,
所以f( eq \f(1,2) )=( eq \f(1,2) )α=(2α)-1= eq \f(1,3) .
2.已知幂函数f(x)=k·xα的图象过点( eq \f(1,2) , eq \f(\r(2),2) ),则k+α等于( )
A. eq \f(1,2)
B.1
C. eq \f(3,2)
D.2
解析:由幂函数的定义,知 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(k=1,,\f(\r(2),2)=k·\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))\s\up12(α).))
所以k=1,α= eq \f(1,2) .所以k+α= eq \f(3,2) .故选C.
3.若幂函数y=x-1,y=xm与y=xn在第一象限内的图象如图所示,则m与n的取值情况为( )
A.-1<m<0<n<1
B.-1<n<0<m< eq \f(1,2)
C.-1<m<0<n< eq \f(1,2)
D.-1<n<0<m<1
4.已知0<x<1,则x(3-3x)的最大值为( )
A. eq \f(1,3)
B. eq \f(1,2)
C. eq \f(3,4)
D. eq \f(2,3)
解析:设y=x(3-3x),
则y=-3(x2-x)=
-3 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(1,2)))
eq \s\up12(2) + eq \f(3,4) .
因为0<x<1,
当x= eq \f(1,2) 时,函数取得最大值 eq \f(3,4) .
故选C.
eq \f(3,8) 或-3
解析:f(x)=a(x+1)2+1-a.当a=0时,函数f(x)在区间[-1,2]上的值为常数1,不符合题意,舍去;当a>0时,函数f(x)在区间[-1,2]上单调递增,最大值为f(2)=8a+1=4,解得a= eq \f(3,8) ;当a<0时,函数f(x)在区间[-1,2]上单调递减,最大值为f(-1)=1-a=4,解得a=-3.综上可知,实数a的值为 eq \f(3,8) 或-3.
7.已知幂函数f(x)=x(m2+m)-1 (m∈N*)的图象经过点(2, eq \r(2) ),试确定m的值,并求满足条件f(2-a)>f(a-1)的实数a的取值范围.
解:因为幂函数f(x)的图象经过点(2, eq \r(2) ),所以 eq \r(2) =2(m2+m)-1,
即2 eq \s\up16(\f(1,2)) =2(m2+m)-1,
所以m2+m=2,
解得m=1或m=-2.
又因为m∈N*,所以m=1.
所以f(x)=x eq \s\up16(\f(1,2)) ,
则函数的定义域为[0,+∞),
并且f(x)是增函数.
由f(2-a)>f(a-1)得
eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2-a≥0,,a-1≥0,,2-a>a-1,))
解得1≤a< eq \f(3,2) .
所以实数a的取值范围为 eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\co1(1,\f(3,2))) .
8.已知函数f(x)=x2+bx+c,且g(x)=f(x)+2x为偶函数,再从条件①、条件②、条件③中选择一个作为已知,求f(x)的解析式.
条件①:函数f(x)在区间[-2,2]上的最大值为5;
条件②:函数f(x)≤0的解集为{1};
条件③:方程f(x)=0有两根x1,x2,且x eq \o\al(2,1) +x eq \o\al(2,2) =10.
注:如果选择多个条件分别解答,则按第一个解答计分.
若选条件③,方程f(x)=0有两根x1,x2,且x eq \o\al(2,1) +x eq \o\al(2,2) =10.
由根与系数的关系可得x1+x2=2,x1x2=c,
又(x1+x2)2=x eq \o\al(2,1) +x eq \o\al(2,2) +2x1x2,
所以4=10+2c,解得c=-3.所以f(x)的解析式为f(x)=x2-2x-3.
$