内容正文:
专题06 幂函数与二次函数(期中复习讲义)
核心考点
复习目标
考情规律
幂函数
能理解幂函数的概念,能借助幂函数图象及性质解决相关问题
基础考点,常出现在选择题,填空题
二次函数的图象
会画二次函数的图象,利用图象比较大小、求参等
基础考点,常出现在选择题,填空题
二次函数的性质
能通过配方研究二次函数的性质,能利用二次函数的性质解决相关问题
重难必考点,涉及各种题型
知识点01 幂函数的概念
形如的函数,叫做幂函数,其中为常数.
·易错点:幂函数必须是形如的函数,幂函数底数为单一的自变量,系数为1,指数为常数.例如:等都不是幂函数.
知识点02 幂函数的图象与性质
1.五个常见幂函数的图象
2.幂函数的性质
(1)所有的幂函数在区间上都有定义,因此在第一象限内都有图象,并且图象都通过点.
(2)如果,则幂函数的图象通过原点,并且在区间上是增函数.
(3)如果,则幂函数在区间上是减函数,且在第一象限内:当x从右边趋向于原点时,图象在y轴右方且无限地逼近y轴;当x无限增大时,图象在x轴上方且无限地逼近x轴.
3.常见的五种幂函数的性质
解析式
图象
定义域
值域
奇偶性
奇函数
偶函数
奇函数
奇函数
非奇非偶函数
单调性
增
上减,上增
增
上减,上减
增
定点
知识点03 二次函数及其性质
一元二次函数有如下性质:
(1)函数的图象是一条抛物线,顶点坐标是,对称轴是直线.
(2)当时,抛物线开口向上.在区间上,函数值y随自变量x的增大而减小;在区间上,函数值y随自变量x的增大而增大.函数在处有最小值,即 .
当时,抛物线开口向下.在区间上,函数值y随自变量x的增大而增大;在区间上,函数值y随自变量x的增大而减小.函数在处有最大值,即.
题型一 幂函数的解析式
解|题|技|巧
幂函数的定义是一种形式定义,对表现形式要求非常严格.判定一个函数是否为幂函数,关键看它是否具有幂函数的三个特征:①指数为常数,且为任意常数;②底数为自变量;③系数为1.
【典例1-1】(2025·高一·广东江门·期中)已知幂函数的图象过点,则 .
【典例1-2】(2025·高一·云南楚雄·期中)已知幂函数的图象关于轴对称,则 .
【变式1-1】(2025·高一·全国·单元测试)若幂函数的图象经过,,这三个点中的两个点,则 .
【变式1-2】幂函数满足,则此函数可以是 .(写出一个满足条件的答案即可)
题型二 幂函数的图象
解|题|技|巧
先根据幂函数在第一象限内的图象特征,确定幂指数的取值区间;再根据图象在轴左侧有无图象确定函数的定义域,进而确定中分母“”的奇偶性;当图象在轴左侧有图象时,再研究其图象关于轴(或原点)的对称性,从而确定函数的奇偶性,进而确定幂指数中分子“”的奇偶性.类似地,可作出幂函数的图象,即先作出第一象限的图象,再研究定义域在轴左侧有无图象,有图象时,再利用奇偶性作出图象即可.
【典例2】若幂函数与在第一象限内的图象如图所示,则与的取值情况为( )
【变式2-1】(2025·江西·一模)若直线与幂函数,,的图象从左到右依次交于不同的三点,,,则( )
A. B. C. D.
【变式2-2】幂函数,,,在第一象限内的图象依次是如图中的曲线( )
A.,,, B.,,,
C.,,, D.,,,
题型三 幂函数的单调性与奇偶性
解|题|技|巧
(1)当幂函数的指数为偶数时,它为偶函数;当幂函数的指数为奇数时,它为奇函数.
(2)当幂函数的指数为正数时,它在第一象限为增函数;当幂函数的指数为负数时,它在第一象限为减函数.
【典例3】已知幂函数是上的偶函数,且函数在区间上单调递减,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【变式3-1】幂函数在区间上单调递增,且,则的值( )
A.恒大于0 B.恒小于0 C.等于0 D.无法判断
【变式3-2】(2025·广东·三模)下列函数中,既是奇函数又在单调递增的是( )
A. B.
C. D.
函数性质比较大小
解|题|技|巧
(1)两个数都是“同指数”的幂,因此可看作是同一个幂函数的两个不同的函数值,从而可根据幂函数的单调性做出判断.
(2)利用幂函数的奇偶性,先把底数化为正数的幂解决的问题.当然,若直接利用上幂函数的单调性解决问题也是可以的.
(3)引进数“1”和“0”,三个数分别与“1”和“0”比较,得出结论.
【典例4-1】(2025·高一·云南·期中)已知幂函数,且,则下列选项中正确的是( )
A. B.
C. D.
【典例4-2】设,,,则( )
A. B.
C. D.
【变式4-1】已知,则的大小关系为( )
A. B. C. D.
【变式4-2】已知点在幂函数的图象上,设,,则的大小关系为( )
A. B. C. D.
【变式4-3】(2025·高一·辽宁葫芦岛·期末)已知函数是幂函数,对任意的且,满足,若,则的值( )
A.恒大于0 B.恒小于0 C.等于0 D.无法判断
题型五 利用幂函数性质解不等式
解|题|技|巧
先确定所给幂函数的单调性,再利用单调性将原不等式转化求解.
【典例5】已知幂函数的图象关于轴对称,且在上单调递减,则满足的实数的取值范围为 .
【变式5-1】已知幂函数的图象经过点,则不等式的解集为 .
【变式5-2】已知幂函数的图象关于轴对称,且在上单调递减,实数满足,则实数的取值范围是 .
题型六 幂函数性质的综合应用
解|题|技|巧
对于幂函数性质的综合应用问题,常采用各个击破的策略求解.
【典例6】(2025·高一·广东广州·开学考试)已知为幂函数.
(1)求的解析式;
(2)用定义法证明:在上是减函数;
(3)①若,求实数的取值范围;
②若恒成立,求实数的取值范围.
【变式6-1】已知幂函数在区间上单调递减.
(1)判断函数的奇偶性;
(2)若,求的取值范围.
题型七 求二次函数的解析式
解|题|技|巧
根据已知条件确定二次函数解析式,一般用待定系数法,选择规律如下:
【典例7】若二次函数f(x)满足f(2)=-1,f(-1)=-1,且f(x)的最大值是8,则f(x)的解析式为________.
【变式7】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+x=10.
题型八 二次函数的图象及应用
解|题|技|巧
识别二次函数图象应学会“三看”
【典例8】(多选)二次函数f(x)=ax2+bx+c的图象如图所示,则下列结论中正确的是( )
A.b=-2a B.a+b+c<0
C.a-b+c>0 D.abc<0
【变式8-1】 一次函数y=ax+b(a≠0)与二次函数y=ax2+bx+c在同一坐标系中的图象可能是( )
【变式8-2】在同一直角坐标系中,二次函数与幂函数图象的关系可能为( )
A. B.
C. D.
题型九 二次函数的性质及应用
解|题|技|巧
1.决定二次函数单调性的两个关键因素:开口方向与对称轴.
2.利用二次函数单调性比较大小的两个常用方法:
(1)利用对称轴一侧的单调性比较大小
(2)利用图象中对应点的高低关系比较大小
当抛物线开口向上时,离对称轴越远(或越近)的点,位置越高(或越低),这个点的纵坐标越大(或越小);当抛物线开口向下时,离对称轴越远(或越近)的点,位置越低(或越高),这个点的纵坐标越小(或越大).
3.对于含参的二次函数的最值问题,一般利用分类讨论思想求解:
(1)类型:①对称轴、区间都是给定的;②对称轴动、区间固定;③对称轴定、区间变动.
(2)求解策略: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.
【典例9-1】若函数在上不单调,则实数a的取值范围为 .
【典例9-2】设a为实数,函数f(x)=2x2+(x-a)·|x-a|.
(1)若f(0)≥1,求a的取值范围;
(2)求f(x)的最小值.
【变式9-1】(2025·天津红桥·模拟预测)已知二次函数的值域为,则的最小值为 .
【变式9-2】(2025·云南大理·模拟预测)已知,是定义域为的函数,且是偶函数,是奇函数,满足,若对任意的,都有成立,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【变式9-3】已知当时,函数的最大值为,求的值.
期中基础通关练(测试时间:40分钟)
1.(24-25高一下·浙江杭州·期中)已知函数是幂函数,且在上递增,则实数( )
A.2 B. C.1 D.1或
2.(24-25高一上·重庆·期中)已知函数是幂函数,且为奇函数,则实数( )
A.或 B.
C. D.
3.(24-25高一上·四川广安·期中)若在上是单调函数,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
4.下面给出4个幂函数的图象,则图象与函数对应的是( )
A.①,②,③,④
B.①,②,③,④
C.①,②,③,④
D.①,②,③,④.
5.已知函数在上单调递减,则的取值范围为( )
A. B. C. D.[0,1]
6.(2025高一上·广东·专题练习)在同一坐标系内,函数和的图象可能是( )
A. B.
C. D.
7.(多选)(24-25高一上·广东汕头·期中)下列说法正确的是( )
A.若幂函数过点,则
B.函数表示幂函数
C.若幂函数在单调递增,则
D.幂函数的图象都过点和
8.(多选)(24-25高一上·安徽蚌埠·期中)如图是二次函数图象的一部分,图象过点,对称轴为,给出下面四个结论,其中正确的是( )
A.; B.;
C.; D.若,则.
9.(24-25高一上·江苏南通·期中)若,则实数的取值范围是 .
10.(24-25高一上·广东惠州·期中)已知函数,若存在,且,使得成立,则实数k的取值范围是 .
11.(24-25高一下·广西贵港·期中)已知幂函数,且.
(1)求的解析式;
(2)若函数,且,a,b均为正数,求的最小值.
12.(24-25高一上·北京·期中)已知幂函数在定义域上不单调.
(1)求函数的解析式;
(2)函数是否具有奇偶性?请说明理由;
(3)若,求实数的取值范围.
13.(24-25高一上·四川广安·期中)已知二次函数满足,且.
(1)求的解析式;
(2),使得成立,求的取值范围.
期中重难突破练(测试时间:30分钟)
14.(24-25高一上·河南南阳·期中)若函数在区间上的值域为,则的最大值为( )
A.2 B.4 C.6 D.8
15.(25-26高三上·内蒙古·开学考试)设函数,若关于x的不等式恒成立,则m的取值范围是( )
A. B.
C. D.
16.(25-26高三上·湖北恩施·开学考试)已知,当时,的最小值是,则( )
A. B. C. D.
17.(多选)(25-26高三上·河南·阶段练习)已知函数,则( )
A.“”是“为偶函数”的充要条件
B.“在区间上单调递减”是“”的充要条件
C.“在区间上单调递增”是“”的必要不充分条件
D.“在区间上仅当时取最大值”是“”的充分不必要条件
18.(多选)(25-26高三上·广东中山·阶段练习)已知函数是幂函数,对任意,且,满足.若,且的值为负数,则下列结论可能成立的是( )
A., B.,
C., D.,
19.(24-25高一上·江苏南通·期末)已知幂函数是偶函数,则 ,设,若对于任意,,则实数的最大值为 .
20.(2025高一·全国·专题练习)已知二次函数()的图象过点,记函数在上的最大值为,若,则的最大值为 .
21.(25-26高三上·江苏盐城·开学考试)已知二次函数满足,且有最小值.
(1)求的解析式;
(2)在上,函数的图象总在一次函数的图象的下方,试确定实数的取值范围;
(3)设当时,函数的最小值为,求的解析式.
22.(25-26高一上·广东广州·开学考试)已知为幂函数.
(1)求的解析式;
(2)用定义法证明:在上是减函数;
(3)①若,求实数的取值范围;
②若恒成立,求实数的取值范围.
期中综合拓展练(测试时间:30分钟)
23.(24-25高二下·云南丽江·阶段练习)已知函数是幂函数,对任意的,且,满足,记曲线C:,设函数.曲线C的对称中心为点M,曲线C上两个不重合的动点、关于点M对称,求的取值范围和的值( )
A., B.,8098
C., D.,4049
24.(多选)(25-26高三上·江苏常州·开学考试)若函数在区间上值域为,则称为的“倍增区间”,则( )
A.若为的“1倍增区间”,则
B.函数存在“1倍增区间”
C.若函数存在“1倍增区间”,则的取值范围是
D.二次函数存在“2倍增区间”
25.定义,若函数,则的最大值为 ;若在区间上的值域为,则的最大值为 .
26.对于函数,若在定义域内存在实数,满足,则称为“局部反比例对称函数”.
(1)用定义证明函数在为单调递增函数;
(2)已知函数,试判断是不是“局部反比例对称函数”.并说明理由;
(3)若是定义在区间上的“局部反比例对称函数”,求实数的取值范围.
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专题06 幂函数与二次函数(期中复习讲义)
核心考点
复习目标
考情规律
幂函数
能理解幂函数的概念,能借助幂函数图象及性质解决相关问题
基础考点,常出现在选择题,填空题
二次函数的图象
会画二次函数的图象,利用图象比较大小、求参等
基础考点,常出现在选择题,填空题
二次函数的性质
能通过配方研究二次函数的性质,能利用二次函数的性质解决相关问题
重难必考点,涉及各种题型
知识点01 幂函数的概念
形如的函数,叫做幂函数,其中为常数.
·易错点:幂函数必须是形如的函数,幂函数底数为单一的自变量,系数为1,指数为常数.例如:等都不是幂函数.
知识点02 幂函数的图象与性质
1.五个常见幂函数的图象
2.幂函数的性质
(1)所有的幂函数在区间上都有定义,因此在第一象限内都有图象,并且图象都通过点.
(2)如果,则幂函数的图象通过原点,并且在区间上是增函数.
(3)如果,则幂函数在区间上是减函数,且在第一象限内:当x从右边趋向于原点时,图象在y轴右方且无限地逼近y轴;当x无限增大时,图象在x轴上方且无限地逼近x轴.
3.常见的五种幂函数的性质
解析式
图象
定义域
值域
奇偶性
奇函数
偶函数
奇函数
奇函数
非奇非偶函数
单调性
增
上减,上增
增
上减,上减
增
定点
知识点03 二次函数及其性质
一元二次函数有如下性质:
(1)函数的图象是一条抛物线,顶点坐标是,对称轴是直线.
(2)当时,抛物线开口向上.在区间上,函数值y随自变量x的增大而减小;在区间上,函数值y随自变量x的增大而增大.函数在处有最小值,即 .
当时,抛物线开口向下.在区间上,函数值y随自变量x的增大而增大;在区间上,函数值y随自变量x的增大而减小.函数在处有最大值,即.
题型一 幂函数的解析式
解|题|技|巧
幂函数的定义是一种形式定义,对表现形式要求非常严格.判定一个函数是否为幂函数,关键看它是否具有幂函数的三个特征:①指数为常数,且为任意常数;②底数为自变量;③系数为1.
【典例1-1】(2025·高一·广东江门·期中)已知幂函数的图象过点,则 .
【答案】/
【解析】因为函数为幂函数,所以.
又,所以.
故.
【典例1-2】(2025·高一·云南楚雄·期中)已知幂函数的图象关于轴对称,则 .
【答案】
【解析】由题意有,即,解得或,
又的图象关于轴对称,所以,即.
故答案为:.
【变式1-1】(2025·高一·全国·单元测试)若幂函数的图象经过,,这三个点中的两个点,则 .
【答案】16
【解析】因为点为第四象限的点,所以幂函数的图象不过点.
设幂函数,其图象经过点和,
所以,解得,所以.
所以.
【变式1-2】幂函数满足,则此函数可以是 .(写出一个满足条件的答案即可)
【答案】(答案不唯一)
【解析】令幂函数(为常数),题中没有给出的定义域的限制信息,
因此的定义域可为.由“”可知,函数是偶函数.
又,则函数在上单调递增,
因此可以为正偶数,所以此函数可以是,,.
题型二 幂函数的图象
解|题|技|巧
先根据幂函数在第一象限内的图象特征,确定幂指数的取值区间;再根据图象在轴左侧有无图象确定函数的定义域,进而确定中分母“”的奇偶性;当图象在轴左侧有图象时,再研究其图象关于轴(或原点)的对称性,从而确定函数的奇偶性,进而确定幂指数中分子“”的奇偶性.类似地,可作出幂函数的图象,即先作出第一象限的图象,再研究定义域在轴左侧有无图象,有图象时,再利用奇偶性作出图象即可.
【典例2】若幂函数与在第一象限内的图象如图所示,则与的取值情况为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】根据幂函数的图象性质,逐项分析判断即可求解.
【详解】当时,幂函数在上单调递增,且时,图象上凸,.
当时,幂函数在上单调递减.不妨令,由图象得,则.
综上可知,.
故选择:D.
【变式2-1】(2025·江西·一模)若直线与幂函数,,的图象从左到右依次交于不同的三点,,,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】求得交点的横坐标,比较大小可求.
【详解】当时,由,得;由,得;由,得.
因为,所以是关于的减函数.
又,所以,所以.
故选:A.
【变式2-2】幂函数,,,在第一象限内的图象依次是如图中的曲线( )
A.,,, B.,,,
C.,,, D.,,,
【答案】D
【分析】根据幂函数的性质即可求解.
【详解】根据幂函数的性质可知,在第一象限内的图象,当时,图象递增,
且越大,图象递增速度越快,由此可判断是曲线,是曲线;
当时,图象递减,且越大,图象越陡,由此可判断是曲线,
是曲线;综上所述幂函数,,,,
在第一象限内的图象依次是如图中的曲线,,,.
故选:D.
题型三 幂函数的单调性与奇偶性
解|题|技|巧
(1)当幂函数的指数为偶数时,它为偶函数;当幂函数的指数为奇数时,它为奇函数.
(2)当幂函数的指数为正数时,它在第一象限为增函数;当幂函数的指数为负数时,它在第一象限为减函数.
【典例3】已知幂函数是上的偶函数,且函数在区间上单调递减,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据幂函数的性质得到,则,其对称轴方程为,根据单调性得到不等式,求出答案.
【详解】因为幂函数是上的偶函数,
则,解得或,
当时,,该函数是奇函数,不合乎题意;
当时,,该函数是定义域为的偶函数,合乎题意,所以,
则,其对称轴方程为,
因为在区间上单调递减,则.
故选:A.
【变式3-1】幂函数在区间上单调递增,且,则的值( )
A.恒大于0 B.恒小于0 C.等于0 D.无法判断
【答案】A
【分析】根据题意求出函数解析式,再由奇偶性与单调性判断即可.
【详解】由函数是幂函数,可得,解得或.
当时,;当时,.
因为函数在上是单调递增函数,故.
又,所以,所以,则.
故选:A.
【变式3-2】(2025·广东·三模)下列函数中,既是奇函数又在单调递增的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】利用奇偶性及单调性逐项判断即可.
【详解】对于A,函数是奇函数,在上单调递增,A是;
对于B,函数是偶函数,不是奇函数,B不是;
对于C,函数是偶函数,不是奇函数,C不是;
对于D,函数是偶函数,不是奇函数,D不是.
故选:A
题型四 利用幂函数性质比较大小
解|题|技|巧
(1)两个数都是“同指数”的幂,因此可看作是同一个幂函数的两个不同的函数值,从而可根据幂函数的单调性做出判断.
(2)利用幂函数的奇偶性,先把底数化为正数的幂解决的问题.当然,若直接利用上幂函数的单调性解决问题也是可以的.
(3)引进数“1”和“0”,三个数分别与“1”和“0”比较,得出结论.
【典例4-1】(2025·高一·云南·期中)已知幂函数,且,则下列选项中正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】因在上单调递增,
由,可得,
故.
故选:C.
【典例4-2】设,,,则( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】由题意可知,,,
因为在上是增函数,且,
所以.
故选:C.
【变式4-1】已知,则的大小关系为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】依题意,,而幂函数在上单调递减,又,
因此,所以的大小关系为.
故选:C
【变式4-2】已知点在幂函数的图象上,设,,则的大小关系为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】由于点在幂函数的图象上,所以在上单调递减.
由于,所以,
又,所以,
所以,即
故选:D
【变式4-3】(2025·高一·辽宁葫芦岛·期末)已知函数是幂函数,对任意的且,满足,若,则的值( )
A.恒大于0 B.恒小于0 C.等于0 D.无法判断
【答案】B
【解析】∵函数是幂函数,∴,解得或,
∵对任意的且,满足,
∴在上为增函数,故,即,
∵,∴为上单调递增的奇函数,
∵,∴,
∴,故.
故选:B.
题型五 利用幂函数性质解不等式
解|题|技|巧
先确定所给幂函数的单调性,再利用单调性将原不等式转化求解.
【典例5】已知幂函数的图象关于轴对称,且在上单调递减,则满足的实数的取值范围为 .
【答案】
【解析】因为幂函数在上单调递减,所以,解得,
又,所以.
又幂函数的图象关于轴对称,所以为偶数,
所以,故不等式为,
因为函数的定义域为,且在和上单调递减,
当时,,当时,,
故不等式可化为或或,解得或,即实数的取值范围为.
【变式5-1】已知幂函数的图象经过点,则不等式的解集为 .
【答案】
【解析】因为是幂函数且图象经过点,
所以,解得,所以,
易知在上单调递增,则由得,
解得,故原不等式的解集为,
故答案为:
【变式5-2】已知幂函数的图象关于轴对称,且在上单调递减,实数满足,则实数的取值范围是 .
【答案】
【解析】由于幂函数在上单调递减,
,解得. 或.
当时,为偶函数,满足条件,
当时,为奇函数,不满足条件,
则,不等式,即
在上为增函数,,解得.
题型六 幂函数性质的综合应用
解|题|技|巧
对于幂函数性质的综合应用问题,常采用各个击破的策略求解.
【典例6】(2025·高一·广东广州·开学考试)已知为幂函数.
(1)求的解析式;
(2)用定义法证明:在上是减函数;
(3)①若,求实数的取值范围;
②若恒成立,求实数的取值范围.
【解析】(1)由题意得,解得,则.
(2)由(1)知,,任取,且,
则,
因为,所以,,
所以,即,
所以在上是减函数.
(3)①由(2)知,在上是减函数.
因为,则,
解得,所以实数的取值范围.
②因为恒成立,即恒成立,即恒成立,
令.
当且仅当,即时等号成立,
则,所以,则实数的取值范围是.
【变式6-1】已知幂函数在区间上单调递减.
(1)判断函数的奇偶性;
(2)若,求的取值范围.
【解析】(1)由幂函数的定义得,
解得或,又由幂函数在区间上单调递减得指数,即,
故,则,
又为奇函数.
(2)由(1)得,因为函数在区间和上单调递减,
当时,无解,舍去;
当时,解得;
当时,解得.
综上,的取值范围是.
题型七 求二次函数的解析式
解|题|技|巧
根据已知条件确定二次函数解析式,一般用待定系数法,选择规律如下:
【典例7】若二次函数f(x)满足f(2)=-1,f(-1)=-1,且f(x)的最大值是8,则f(x)的解析式为________.
【答案】f(x)=-4x2+4x+7
【详解】解法一(利用一般式):设f(x)=ax2+bx+c(a≠0).由题意得解得∴f(x)的解析式为f(x)=-4x2+4x+7.
解法二(利用顶点式):设f(x)=a(x-m)2+n(a≠0).∵f(2)=f(-1),∴抛物线的对称轴为直线x==,∴m=.又根据题意函数f(x)有最大值8,∴n=8,∴f(x)=a+8.∵f(2)=-1,∴a+8=-1,解得a=-4,∴f(x)=-4+8=-4x2+4x+7.
解法三(利用两根式):由已知f(x)+1=0的两根为x1=2,x2=-1,故可设f(x)+1=a(x-2)(x+1)(a≠0),即f(x)=ax2-ax-2a-1.又函数f(x)有最大值8,即=8,解得a=-4,∴f(x)的解析式为f(x)=-4x2+4x+7.
【变式7】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+x=10.
【详解】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.
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.
若选条件③,方程f(x)=0有两根x1,x2,且x+x=10.
由根与系数的关系可得x1+x2=2,x1x2=c,
又(x1+x2)2=x+x+2x1x2,
所以4=10+2c,解得c=-3.
所以f(x)的解析式为f(x)=x2-2x-3.
题型八 二次函数的图象及应用
解|题|技|巧
识别二次函数图象应学会“三看”
【典例8】(多选)二次函数f(x)=ax2+bx+c的图象如图所示,则下列结论中正确的是( )
A.b=-2a B.a+b+c<0
C.a-b+c>0 D.abc<0
【答案】AD
【解析】由图象可知a<0,f(x)图象的对称轴为直线x=-=1,则b=-2a,则b>0,又f(0)=c>0,∴abc<0,由于f(-1)<0,则a-b+c<0,由于f(1)>0,则a+b+c>0.故选AD.
【变式8-1】 一次函数y=ax+b(a≠0)与二次函数y=ax2+bx+c在同一坐标系中的图象可能是( )
【答案】C
【解析】若a>0,则一次函数y=ax+b为增函数,二次函数y=ax2+bx+c的图象开口向上,故可排除A;若a<0,一次函数y=ax+b为减函数,二次函数y=ax2+bx+c的图象开口向下,故可排除D;对于B,看直线可知a>0,b>0,从而-<0,而二次函数图象的对称轴在y轴的右侧,故应排除B.故选C.
【变式8-2】在同一直角坐标系中,二次函数与幂函数图象的关系可能为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】分、,、四种情况及二次函数幂函数的性质,逐一判断即可得答案.
【详解】解:因为二次函数的对称轴为,
当时,二次函数的图象开口向上,对称轴,幂函数在上单调递增,
对于C,由题意可得此时,得,所以幂函数,图象为直线,故不正确;
当时,二次函数的图象开口向上,对称轴,幂函数在上单调递减,
对于D,由题意可得此时,得,所以幂函数,图象为反比例函数的图象,满足题意,故正确;
当时,二次函数的图象开口向下,对称轴,幂函数在上单调递减,
对于B,由题意可得此时,得,所以幂函数,图象为反比例函数的图象,不满足题意,故不正确;
当时,二次函数的图象开口向下,对称轴,幂函数在上单调递增,
对于A,由题意可得此时,得以,所以幂函数,当时,图象在直线下方,不满足题意,故不正确;
故选:D.
题型九 二次函数的性质及应用
解|题|技|巧
1.决定二次函数单调性的两个关键因素:开口方向与对称轴.
2.利用二次函数单调性比较大小的两个常用方法:
(1)利用对称轴一侧的单调性比较大小
(2)利用图象中对应点的高低关系比较大小
当抛物线开口向上时,离对称轴越远(或越近)的点,位置越高(或越低),这个点的纵坐标越大(或越小);当抛物线开口向下时,离对称轴越远(或越近)的点,位置越低(或越高),这个点的纵坐标越小(或越大).
3.对于含参的二次函数的最值问题,一般利用分类讨论思想求解:
(1)类型:①对称轴、区间都是给定的;②对称轴动、区间固定;③对称轴定、区间变动.
(2)求解策略: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.
【典例9-1】若函数在上不单调,则实数a的取值范围为 .
【答案】
【分析】根据给定条件,利用二次函数的性质求解即可.
【详解】函数图象的对称轴为直线,由在上不单调,得,
所以实数a的取值范围为.
【典例9-2】设a为实数,函数f(x)=2x2+(x-a)·|x-a|.
(1)若f(0)≥1,求a的取值范围;
(2)求f(x)的最小值.
【详解】(1)若f(0)≥1,则-a|-a|≥1,
显然a<0,则-a(-a)≥1,即a2≥1,
解得a≤-1,
所以a的取值范围为(-∞,-1].
(2)当x≥a时,f(x)=2x2+(x-a)2=3x2-2ax+a2,
此时f(x)的图象开口向上,对称轴为直线x=,
(ⅰ)当≤a,即a≥0时,f(x)在[a,+∞)上单调递增,此时f(x)min=f(a)=2a2;
(ⅱ)当>a,即a<0时,f(x)在上单调递减,在上单调递增,此时f(x)min=f=3-2a·+a2=a2.
当x≤a时,f(x)=2x2-(x-a)2=x2+2ax-a2,
此时f(x)的图象开口向上,对称轴为直线x=-a,
①当-a<a,即a>0时,f(x)在(-∞,-a]上单调递减,在(-a,a]上单调递增,此时f(x)min=f(-a)=-2a2;
②当-a=a,即a=0时,f(x)=x2,f(x)在(-∞,0]上单调递减,此时f(x)min=f(0)=0;
由①②得,当a≥0时,f(x)min=-2a2.
③当-a>a,即a<0时,f(x)在(-∞,a]上单调递减,此时f(x)min=f(a)=2a2.
综上,当a≥0时,因为2a2≥-2a2,
所以f(x)min=-2a2;
当a<0时,因为2a2>a2,
所以f(x)min=a2.
故f(x)min=
【变式9-1】(2025·天津红桥·模拟预测)已知二次函数的值域为,则的最小值为 .
【答案】4
【分析】利用二次函数的性质得到,消去变量后利用基本不等式求解最值即可.
【详解】因为二次函数的值域为,
所以的最小值是,且,由二次函数性质得对称轴为,
所以的最小值为,
所以,即,而,
当且仅当时取等,此时.
【变式9-2】(2025·云南大理·模拟预测)已知,是定义域为的函数,且是偶函数,是奇函数,满足,若对任意的,都有成立,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】利用,的奇偶性联立方程组得,则根据题意可得成立,构造,按的不同取值分类讨论在的单调性即可.
【详解】由题意可得,
因为是偶函数,是奇函数,所以,
联立,解得,
又对任意的,都有成立,
所以,所以成立,
构造,则,
所以在上单调递增,
①若,则对称轴,解得;
②若,则在单调递增,满足题意;
③若,则对称轴恒成立;
综上,,
故选:D
【变式9-3】已知当时,函数的最大值为,求的值.
【答案】或
【分析】根据对称轴和区间中点的关系分类讨论,建立方程解出即可.
【详解】函数的对称轴为,
当,即时,,
解得或(舍);
当,即时,,
解得或(舍),
综上知,的值为2或-1.
期中基础通关练(测试时间:40分钟)
1.(24-25高一下·浙江杭州·期中)已知函数是幂函数,且在上递增,则实数( )
A.2 B. C.1 D.1或
【答案】B
【分析】利用幂函数的定义及性质即可得到判断.
【详解】由题意幂函数可得,解得,
当时,在上单调递减,不合题意,故舍去;
当时,在上单调递增,满足题意,故;
故选:B.
2.(24-25高一上·重庆·期中)已知函数是幂函数,且为奇函数,则实数( )
A.或 B.
C. D.
【答案】B
【分析】利用幂函数的定义及奇函数的概念即可求解.
【详解】由题意得,所以,所以,
解得或,
当时,,为偶函数,故不符合题意,
当时,,为奇函数,故符合题意.
综上所述:.
故选:B.
3.(24-25高一上·四川广安·期中)若在上是单调函数,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据题意可知二次函数的对称轴和开口方向,结合单调性列式求解即可.
【详解】因为函数的图象开口向下,对称轴为,
若在上是单调函数,则或,解得或,
所以的取值范围是.
故选:D.
4.下面给出4个幂函数的图象,则图象与函数对应的是( )
A.①,②,③,④
B.①,②,③,④
C.①,②,③,④
D.①,②,③,④.
【答案】B
【分析】根据幂函数的性质逐一验证即可求解.
【详解】图象①对应的幂函数的幂指数必然大于1,排除A,D.
图象②中幂函数是偶函数且在第一象限单调递增,幂指数必为正偶数,排除C.
故选:B.
5.已知函数在上单调递减,则的取值范围为( )
A. B. C. D.[0,1]
【答案】B
【分析】根据分段函数单调性的性质,结合二次函数的单调性,列不等式,即可求解.
【详解】由条件可知,在区间上单调递减,则,即,
且在分界点处满足,得,
所以.
故选:B
6.(2025高一上·广东·专题练习)在同一坐标系内,函数和的图象可能是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】根据幂函数和一次函数的单调性判断的正负,可判断ABC,再由一次函数与坐标轴交点坐标及单调性判断D.
【详解】对于A,函数,,函数,;二者矛盾,不可能成立;
对于B,函数,,函数,;二者矛盾,不可能成立;
对于C,函数,,函数,;可能成立;
对于D,函数,,函数,,,矛盾,不可能成立.
故选:C.
7.(多选)(24-25高一上·广东汕头·期中)下列说法正确的是( )
A.若幂函数过点,则
B.函数表示幂函数
C.若幂函数在单调递增,则
D.幂函数的图象都过点和
【答案】AC
【分析】对于A,利用待定系数法求解判断,对于B,根据幂函数的定义分析判断,对于C,根据幂函数的性质分析判断,对于D,举例判断即可.
【详解】对于A,设幂函数为,则,所以,所以A正确,
对于B,因为的系数为2,所以函数不是幂函数,所以B错误,
对于C,因为幂函数在单调递增,
所以,解得,所以C正确,
对于D,因为幂函数的图象不过,所以D错误.
故选:AC
8.(多选)(24-25高一上·安徽蚌埠·期中)如图是二次函数图象的一部分,图象过点,对称轴为,给出下面四个结论,其中正确的是( )
A.; B.;
C.; D.若,则.
【答案】AD
【分析】根据二次函数的图象和性质,分析给定的四个结论是否正确.
【详解】由函数的图象,可得函数的图象开口向下,与x轴有两个交点,
,,A正确;
由对称轴方程为,可得,,B不正确;
由,可得,C不正确;
由图象可得,根据函数的对称性,可得,
由可得,D正确.
故选:AD
9.(24-25高一上·江苏南通·期中)若,则实数的取值范围是 .
【答案】
【分析】根据幂函数的性质可知在定义域上单调递减,结合题干列出不等式组,解不等式组即可.
【详解】因为幂函数在定义域上单调递减,
所以,
10.(24-25高一上·广东惠州·期中)已知函数,若存在,且,使得成立,则实数k的取值范围是 .
【答案】
【分析】由题意,结合二次函数的图象与性质及分段函数的单调性可得在时不单调或,即可求解.
【详解】当时,为增函数,且当时,,
因为存在,且,使得成立,
所以在时不单调或,
即或,解得或,
所以实数k的取值范围是.
11.(24-25高一下·广西贵港·期中)已知幂函数,且.
(1)求的解析式;
(2)若函数,且,a,b均为正数,求的最小值.
【答案】(1)
(2)8.
【分析】(1)令前面括号内得1,求出后再验证即可;
(2)根据题意求出的表达式后利用基本不等式的乘1法可得.
【详解】(1)
因为幂函数,所以,解得或.
当时,,满足,
当时,,不满足,所以.
(2)
由(1)得.由,得.
因为,
所以.
又a,b均为正数,所以,
当且仅当时,等号成立,
所以,即的最小值为8.
12.(24-25高一上·北京·期中)已知幂函数在定义域上不单调.
(1)求函数的解析式;
(2)函数是否具有奇偶性?请说明理由;
(3)若,求实数的取值范围.
【答案】(1);
(2)奇函数,理由见解析;
(3).
【分析】(1)由幂函数的定义可得或,结合函数的单调性验证得解.
(2)结合奇函数和偶函数的定义,判断函数的奇偶性;
(3)利用奇函数的性质化简不等式,再结合函数的单调性通过讨论化简不等式求其解.
【详解】(1)由幂函数,得,解得或,
若,则在定义域内单调递增,不合题意;
若,则在定义域内单调递减,
但在定义域内不单调,符合题意;
所以函数的解析式为.
(2)函数为奇函数,理由如下:
函数的定义域关于原点对称,
且,所以函数为奇函数.
(3)由及为奇函数,
得,
即,
而在上递减且恒负,在上递减且恒正,
所以或或,解得或,
所以实数的取值范围.
13.(24-25高一上·四川广安·期中)已知二次函数满足,且.
(1)求的解析式;
(2),使得成立,求的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)设二次函数,根据题意列式求即可;
(2)可得,根据存在性问题结合一次函数性质可得,解不等式即可.
【详解】(1)设二次函数,
因为,
则,解得,即,
又因为,可得,
所以的解析式为.
(2)由题意可得:,则在内单调递增,
则在内的最小值为,
若使得成立,则,
即,解得或,
所以的取值范围是.
期中重难突破练(测试时间:30分钟)
14.(24-25高一上·河南南阳·期中)若函数在区间上的值域为,则的最大值为( )
A.2 B.4 C.6 D.8
【答案】D
【分析】由题意有最小值,当时,解得或,根据函数的单调性可得的最大值,的最小值,从而得解.
【详解】因为函数,
所以当时,有最小值,
当时,,解得或,
又因为当时,单调递减,当时,单调递增,
所以的最大值为5,的最小值为,
所以的最大值为.
故选:D.
15.(25-26高三上·内蒙古·开学考试)设函数,若关于x的不等式恒成立,则m的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】由函数的奇偶性及解析式可得,结合对应幂函数的单调性及奇函数的对称性得在R上为增函数,则恒成立,即可求范围.
【详解】∵,且定义域为R,
∴是奇函数,故等价于.
∵,则
∴,
当时,,易知在上单调递增,
结合奇函数对称性,知在R上为增函数,故恒成立,
∴,得.
故选:D
16.(25-26高三上·湖北恩施·开学考试)已知,当时,的最小值是,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】分、分别求解即可.
【详解】,,的最小值是,
若,即时,
则,解得,符合题意;
若,即时,
,,不合题意舍去.
故.
故选:D.
17.(多选)(25-26高三上·河南·阶段练习)已知函数,则( )
A.“”是“为偶函数”的充要条件
B.“在区间上单调递减”是“”的充要条件
C.“在区间上单调递增”是“”的必要不充分条件
D.“在区间上仅当时取最大值”是“”的充分不必要条件
【答案】AC
【分析】根据二次函数的对称性及偶函数性质及充要条件的概念可判断A;根据二次函数单调性与充分条件、必要条件的概念判断BC,根据二次函数的最值求得,然后利用充要条件的概念可判断D.
【详解】对于A,为偶函数,故选项A正确;
对于B,若在区间上单调递减,则,
反之,当时,,满足,但是在区间上先减后增,
故“在区间上单调递减”是“”的充分不必要条件,选项B错误;
对于C,若在区间上单调递增,则,
由得不到,由可推出,
故“在区间上单调递增”是“”的必要不充分条件,选项C正确;
对于D,因为在区间上仅当时取最大值,所以,
故“在区间上仅当时取最大值”是“”的充要条件,选项D错误.
故选:AC
18.(多选)(25-26高三上·广东中山·阶段练习)已知函数是幂函数,对任意,且,满足.若,且的值为负数,则下列结论可能成立的是( )
A., B.,
C., D.,
【答案】ABC
【分析】根据是幂函数可求m为2或,再根据在上单调递增可得m为2,根据即可求出a,b的关系,从而得到答案.
【详解】∵函数是幂函数,
∴或.
∵对任意,且,满足,
∴在上单调递增.
当时,满足题意,
当时,不符合题意,
∴,
∴在上单调递增.
∵的值为负数,
∴.
当时,,故A可能成立;
当时,,故B可能成立;
当时,,故C可能成立;
故选:ABC.
19.(24-25高一上·江苏南通·期末)已知幂函数是偶函数,则 ,设,若对于任意,,则实数的最大值为 .
【答案】 -2 -1
【分析】根据幂函数的定义和偶函数的性质即可解出,令,将不等式转化为恒成立问题,即可求解.
【详解】由已知幂函数是偶函数,则有,解得或,
又,则指数须为偶数,所以.
所以,则,
不等式可化为,令,
则,时取等号,不等式变为.
当时,不等式不成立;
当时,令二次函数,其对称轴为,,
要使在时恒成立,
则且,解得,所以的最大值为.
20.(2025高一·全国·专题练习)已知二次函数()的图象过点,记函数在上的最大值为,若,则的最大值为 .
【答案】1
【分析】利用二次函数的图象,开口向上,可知最大值一定在端点处取到,再结合不等式的加法性质即可求得的最大值.
【详解】因为过点,所以,
所以,即.
因为是开口向上的抛物线,所以.
由得,两式相加得,解得,
当时,有,满足题意,
即的最大值为1.
21.(25-26高三上·江苏盐城·开学考试)已知二次函数满足,且有最小值.
(1)求的解析式;
(2)在上,函数的图象总在一次函数的图象的下方,试确定实数的取值范围;
(3)设当时,函数的最小值为,求的解析式.
【答案】(1);
(2);
(3).
【分析】(1)设出函数解析式,利用待定系数法求解.
(2)根据给定条件,列出恒成立的不等式并分离参数求解.
(3)按函数图象对称轴与区间位置关系分类求出最小值.
【详解】(1)依题意,设,由,得,则,
所以的解析式为.
(2)由(1)知:,由,函数的图象总在一次函数的图象的下方,
得在上恒成立,
函数图象开口向上,对称轴为,则函数在上单调递减,
则当时,,因此,
所以实数的取值范围为.
(3)函数图象开口向上,对称轴为,
当时,在上单调递增,则;
当,即时,在上单调递减,则;
当,即时,在上单调递减,在上单调递增,
则;
所以.
22.(25-26高一上·广东广州·开学考试)已知为幂函数.
(1)求的解析式;
(2)用定义法证明:在上是减函数;
(3)①若,求实数的取值范围;
②若恒成立,求实数的取值范围.
【答案】(1)
(2)证明见解析
(3)① ;②
【分析】(1)由幂函数定义求解;
(2)取值-做差-变形-判断符号-结论;
(3)①由单调性求解;②分离参数,利用基本不等式求最值得范围.
【详解】(1)由题意得,解得,则.
(2)由(1)知,,任取,且,
则,
因为,所以,,
所以,即,
所以在上是减函数.
(3)①由(2)知,在上是减函数.
因为,则,
解得,所以实数的取值范围.
②因为恒成立,即恒成立,即恒成立,
令.
当且仅当,即时等号成立,
则,所以,则实数的取值范围是.
期中综合拓展练(测试时间:30分钟)
23.(24-25高二下·云南丽江·阶段练习)已知函数是幂函数,对任意的,且,满足,记曲线C:,设函数.曲线C的对称中心为点M,曲线C上两个不重合的动点、关于点M对称,求的取值范围和的值( )
A., B.,8098
C., D.,4049
【答案】A
【分析】由幂函数的概念和单调性的定义可得,从而,再由对称性可知曲线的对称中心为,得到,由,,根据二次函数的性质可得.由对称性可得曲线关于点对称,利用倒序相加可得的值.
【详解】因为函数为幂函数,所以,即,
解得或.当时,;当时,.
因为函数对任意的,且,满足,
所以函数在上单调递增,所以,∴曲线C:,
因为,
得曲线的对称中心为,所以,即,,
又因为A、B两点不重合,故,得,所以.
∵,
∴曲线关于点对称.
设①,
②,
两式相加得.
故选:A.
24.(多选)(25-26高三上·江苏常州·开学考试)若函数在区间上值域为,则称为的“倍增区间”,则( )
A.若为的“1倍增区间”,则
B.函数存在“1倍增区间”
C.若函数存在“1倍增区间”,则的取值范围是
D.二次函数存在“2倍增区间”
【答案】ACD
【分析】根据函数“倍增区间”的定义,对于A,由,求解即可判断,对于B,假设存在,结合函数单调性得到,求解即可判断,对于C,假设存在“1倍增区间”,结合单调性得到,通过作差得到,再通过换元得到,再结合韦达定理及判别式即可判断,对于D,假设存在“2倍增区间”,由,结合一元二次方程求解即可判断.
【详解】对于A,由题意可知,为的单调递区间,函数值域为,
若为的“1倍增区间”,则,则或 (舍去),A正确;
对于B,函数中x的取值范围为 ,
若存在“1倍增区间”,则必有或,
又因为函数在区间上递减,
则有,则,解得 ,不符合或,所以B错误;
对于C,因为函数在上单调递减,
若存在“1倍增区间”(),
则有,即,
两式作差得,即,
又,所以,故,
所以,设,则 ,
即是的一个根;
同理也是的一个根,
即在区间上有两个不相等的实数根,
只需 ,解得,C正确;
对于D,若函数存在“2倍增区间”,
设定义域为,值域为,
当 时,函数在定义域上单调递增,则,
则是方程的两个不相等的实数根,解得或 ,
故存在定义域为 使得值域为 ,D正确,
故选:ACD .
25.定义,若函数,则的最大值为 ;若在区间上的值域为,则的最大值为 .
【答案】 3
【分析】根据已知得,画出函数图象,数形结合求函数最大值,根据值域端点值求出对应的自变量,讨论确定的最大值.
【详解】当时,解得或,
所以,作出的图象如图所示:
由图知:当时有最大值,所以,
当时,令,注意,解得或,
令,注意,解得,
当时,令,注意,解得,
令,注意,解得,
由图知:当,时,的值域为,
此时的最大值为;
当,时,的值域为,此时,
由上知,的最大值为.
故答案为:3,
26.对于函数,若在定义域内存在实数,满足,则称为“局部反比例对称函数”.
(1)用定义证明函数在为单调递增函数;
(2)已知函数,试判断是不是“局部反比例对称函数”.并说明理由;
(3)若是定义在区间上的“局部反比例对称函数”,求实数的取值范围.
【答案】(1)证明见解析
(2)不是“局部反比例对称函数”,理由见解析
(3)
【分析】(1)根据题意,设,用作差法证明;
(2)根据题意,由“局部反比例对称函数”的定义,判断方程有无实数解即可;
(3)根据题意,由“局部反比例对称函数”的定义,方程在有解,令,将问题转化为方程在上有解,再根据一元二次方程根的分布求解.
【详解】(1)证明:根据题意,,设,则.
则有,即,
所以函数在为单调递增函数.
(2)根据题意,不是“局部反比例对称函数”,理由如下:
已知函数,若,则,
即,所以,所以方程无实数解,
即不存在实数,使成立,
故不是“局部反比例对称函数”.
(3)根据题意,是定义在区间上的“局部反比例对称函数”,
则方程,即在上有解.
整理得:.
令,由,得,
所以问题转化为方程在上有解.
设函数,则其图象开口向上,对称轴为.
分类讨论:
①当时,只需,即,
解得,所以;
②当时,只需,即,
解得,所以.
综上,实数的取值范围为.
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