内容正文:
第二章 函数、导数及其应用
第四节 二次函数与幂函数
第二章 函数、导数及其应用
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目录
contents
Part 01 知识要点
Part 02 双基检测
Part 05 课时作业
Part 03 典例精析
Part 04 高考再现
第二章 函数、导数及其应用
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知识要点
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R
R
R
[0,+∞)
(-∞,0)∪
(0,+∞)
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R
[0,+∞)
R
[0,+∞)
(-∞,0)∪
(0,+∞)
奇函数
偶函数
奇函数
非奇非偶
奇函数
增函数
(-∞,0)
(0,+∞)
增函数
增函数
(-∞,0)
(0,+∞)
(1,1)
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双基检测
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典例精析
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高考再现
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1.二次函数
表达式
(1)标准式:y=ax2+bx+c(a≠0)
(2)顶点式:y=aeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(b,2a)))2+eq \f(4ac-b2,4a)(a≠0)
(3)两根式:y=a(x-x1)(x-x2)(a≠0)
图象
a>0
a<0
2.常用幂函数的图象与性质
函数特征性质
y=x
y=x2
y=x3
y=xeq \f(1,2)
y=x-1
图象
定义域
___
___
___
__________
_____________
____________
值域
___
_________
___
__________
_____________
____________
奇偶性
______
______
______
________
______
单调性
______
________减
________增
______
______
__________减
__________减
定点
__________
3.二次函数、一元二次方程、一元二次不等式三者关系
Δ=b2-4ac
Δ>0
Δ=0
Δ<0
y=ax2+bx+c(a>0)的图象
方程ax2+bx+c=0(a>0)的解
x=x1或x=x2
x=x1=x2
无解
ax2+bx+c>0(a>0)的解集
_____________________
___________
R
ax2+bx+c<0(a>0)的解集
_________________
___
___
{x|x<x1或x>x2}
{x|x≠x1}
{x|x1<x<x2}
1.幂函数y=f(x)的图象过点(4,2),则幂函数y=f(x)的图象是( )
解析:选C 令f(x)=xα,则4α=2,∴α=eq \f(1,2),∴f(x)=,则f(x)的图象如选项C中所示.
2.函数f(x)=(m2-m-1)xm是幂函数,且在x∈(0,+∞)上为增函数,则实数m的值是( )
A.-1
B.2
C.3
D.-1或2
解析:选B ∵f(x)=(m2-m-1)xm是幂函数,∴m2-m-1=1,解得m=-1或m=2.
又f(x)在x∈(0,+∞)上是增函数,∴m=2.
3.记a=0.20.1,b=0.10.2,c=(eq \r(2))-0.5,则( )
A.a>b>c
B.b>c>a
C.a>c>b
D.c>a>b
解析:选C a=0.20.1,b=0.10.2=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0.12))0.1=0.010.1,
c=(eq \r(2))-0.5=eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\r(2)-5))0.1=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(2),8)))0.1,
0.2>eq \f(\r(2),8)>0.01,由幂函数y=x0.1在eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,+∞))上单调递增,所以a>c>b.故选:C.
4.已知函数f(x)=2ax2+4(a-3)x+5在区间(-∞,3)上是减函数,则a的取值范围是________.
解析:若a>0,则-eq \f(4a-3,2×2a)≥3,即-a+3≥3a,解得a≤eq \f(3,4).若a=0,f(x)=-12x+5,亦符合题意.故a的取值范围是eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(0,\f(3,4))).
答案:eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(0,\f(3,4)))
5.已知函数f(x)=x2+2ax+3,若y=f(x)在区间[-4,6]上是单调函数,则实数a的取值范围为________.
解析:由于函数f(x)的图象开口向上,对称轴是x=-a,所以要使f(x)在[-4,6]上是单调函数,应有-a≤-4或-a≥6,即a≤-6或a≥4.
答案:(-∞,-6]∪[4,+∞)
已知二次函数f(x)同时满足条件:
①f(1+x)=f(1-x);
②f(x)的最大值为15;
③f(x)=0的两根立方和等于17,求f(x)的解析式.
[精解详析] 由f(1+x)=f(1-x),
知f(x)图象关于x=1对称,又其最大值为15,
∴设f(x)=a(x-1)2+15(a≠0),
即f(x)=ax2-2ax+a+15.
设f(x)=0的两根为x1,x2,
则x1+x2=2,x1x2=1+eq \f(15,a),
而xeq \o\al(3,1)+xeq \o\al(3,2)=(x1+x2)3-3x1x2(x1+x2)
=23-3×2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1+\f(15,a)))=2-eq \f(90,a),
∴2-eq \f(90,a)=17,即a=-6,
∴f(x)=-6x2+12x+9.
[解题心得]
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.
已知f(x)=x2+3x-5,x∈[t,t+1],若f(x)的最小值为
h(t),写出h(t)的表达式.
[思路点拨] 所求二次函数图象固定,区间变动,可考虑区间在变动过程中二次函数的单调性,求函数在区间上的最值.
[精解详析] 如图所示,
函数图象的对称轴为x=-eq \f(3,2),
①当t+1≤-eq \f(3,2),即t≤-eq \f(5,2)时,
h(t)=f(t+1)=(t+1)2+3(t+1)-5,
即h(t)=t2+5t-1eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(t≤-\f(5,2))).
②当t≤-eq \f(3,2)<t+1,即-eq \f(5,2)<t≤-eq \f(3,2)时,
h(t)=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(3,2)))=-eq \f(29,4).
③当t>-eq \f(3,2)时,h(t)=f(t)=t2+3t-5.
综上可得,h(t)=eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(t2+5t-1\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(t≤-\f(5,2))),,-\f(29,4)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(5,2)<t≤-\f(3,2))),,t2+3t-5\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(t>-\f(3,2))).))
[解题心得]
二次函数f(x)=ax2+bx+c(a>0)在区间[m,n]上的最值:
(1)当-eq \f(b,2a)<m时,函数在区间[m,n]上单调递增,最小值为f(m),最大值为f(n);
(2)当m≤-eq \f(b,2a)≤n时,最小值为feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(b,2a)))=eq \f(4ac-b2,4a),最大值为f(m)或f(n)(m,n与-eq \f(b,2a)较远的一个为最大);
(3)当-eq \f(b,2a)>n时,函数在区间[m,n]上单调递减,最小值为f(n),最大值为f(m).
已知幂函数 (m∈N*)的图象关于y轴对称,且在(0,+∞)上是减函数,求满足的实数a的取值范围.
[思路点拨] 由 (m∈N*)的图象关于y轴对称知m2-2m-3为偶数,又f(x)在(0,+∞)上是减函数,∴m2-2m-3<0,从而确定m的值,再由函数f(x)的单调性求a的取值范围.
[精解详析] ∵函数f(x)在(0,+∞)上单调递减,
∴m2-2m-3<0,解得-1<m<3.
∵m∈N*,∴m=1或2.
又函数f(x)的图象关于y轴对称,
∴m2-2m-3是偶数,而22-2×2-3=-3为奇数,12-2×1-3=-4为偶数,
∴m=1.
令在(-∞,0),(0,+∞)上均为减函数,
∴等价于a+1>3-2a>0,或0>a+1>3-2a,或a+1<0<3-2a.
解得a<-1或eq \f(2,3)<a<eq \f(3,2).故a的取值范围为eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a\b\lc\|\rc\}(\a\vs4\al\co1(a<-1或\f(2,3)<a<\f(3,2))))).
[解题心得]
(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)在区间(0,1)上,幂函数中指数越大,函数图象越靠近x轴(简记为“指大图低”),在区间(1,+∞)上,幂函数中指数越大,函数图象越远离x轴.
已知定义在R上的奇函数f(x)满足:当x≥0时,f(x)=x3,若不等式f(-4t)>f(2m+mt2)对任意实数t恒成立,求实数m的取值范围.
[思路点拨] ①可推出f(x)=x3(x∈R),进而推出f(x)在R上为增函数;
②利用函数单调性可脱掉法则“f”,从而转化为关于t的二次函数恒成立问题.
[精解详析] 当x<0时,f(x)=-f(-x)=x3,
∴f(x)=x3(x∈R),易知f(x)在R上是增函数,结合f(-4t)>f(2m+mt2)对任意实数t恒成立,知-4t>2m+mt2对任意实数t恒成立,即mt2+4t+2m<0对任意实数t恒成立,故有eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(m<0,,Δ=16-8m2<0,))
解得m∈(-∞,-eq \r(2) ).
[解题心得]
与二次函数有关的不等式恒成立的条件
(1)ax2+bx+c>0(a≠0)恒成立的充要条件是eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a>0,,b2-4ac<0;))
(2)ax2+bx+c<0(a≠0)恒成立的充要条件是eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a<0,,b2-4ac<0;))
(3)a≥f(x)恒成立⇔a≥f(x)max,a≤f(x)恒成立⇔a≤f(x)min.
1.设α∈eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(-1,1,\f(1,2),3)),则使函数y=xα的定义域为R且为奇函数的所有α值为( )
A.1,3
B.-1,1
C.-1,3
D.-1,1,3
解析:选A α=-1,α=eq \f(1,2)时,函数定义域不是R,不符合题意;α=1,α=3时,函数y=xα的定义域为R且为奇函数,符合题意,故选A.
2.函数的图象是( )
A.
B.
C.
D.
解析:选B 函数图象上的特殊点(1,1),故排除A,D;
由特殊点(8,2),eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,8),\f(1,2))),可排除C.故选B.
3.下列函数中,既是偶函数,又是在区间(0,+∞)上单调递减的函数为( )
A.y=x-2
B.y=x-1
C.y=x2
D.
解析:选A 由偶函数定义知,仅A,C为偶函数,C.y=x2在区间(0,+∞)上单调递增函数,故选A.
4.(2021·全国高考)下列函数中是增函数的为( )
A.f(x)=-x
B.f(x)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)))x
C.f(x)=x2
D.f(x)=eq \r(3,x)
解析:选D 对于A,f(x)=-x为R上的减函数,不合题意;对于B,f(x)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)))x为R上的减函数,不合题意;对于C,f(x)=x2在(-∞,0)为减函数,不合题意;对于D,f(x)=eq \r(3,x)为R上的增函数,符合题意,故选:D.
$