内容正文:
幂函数的图象和性质
α>0和α<0两种情况下幂函数的图象变化及性质:
解析式
y=xα(α∈R)
图象
α>0
α<0
性
质
定义域
在(0,+∞)上都有定义,定义域与α的取值有关
定点
图象过点(0,0)和点(1,1)
图象过点(1,1)
单调性
在(0,+∞)上单调递增
在(0,+∞)上单调递减
在第一象限内,当0<α<1时,图象上凸;
当α>1时,图象下凸
在第一象限内,图象都下凸
奇偶性
与α的取值有关
【例题】 幂函数y=(m2-4m+4)在(0,+∞)上单调递增,则实数m的值为 ( )
A.1或3 B.3
C.2 D.1
【思路点拨】
根据幂函数的概念求得m的可能取值→根据该幂函数在(0,+∞)上为增函数进行验证
【解析】 ∵y=(m2-4m+4)为幂函数,
∴m2-4m+4=1,即(m-1)(m-3)=0,∴m=1或m=3.
当m=1时,m2-6m+8=3,则y=x3,在(0,+∞)上单调递增,满足题意;
当m=3时,m2-6m+8=-1,则y=x-1=,在(0,+∞)上单调递减,不满足题意,∴m=3应舍去.
综上可知,m=1.
【答案】 D
【名师点睛】 解决此题的关键是弄清幂函数的概念及性质:
(1)幂函数是一个形式定义,必须满足m2-4m+4=1,从而求出m=1或m=3;
(2)注意分类讨论思想的运用,同时要注意满足已知条件“在(0,+∞)上单调递增”.
一、选择题
1.已知函数f(x)=(a2-a-1)为幂函数,则实数a的值为 ( )
A.-1或2 B.-2或1
C.-1 D.1
2.设a=,b=,c=,则 ( )
A.a<b<c B.c<a<b
C.b<c<a D.b<a<c
3.(多选)已知函数f(x)=xk(k∈Q),在下列函数图象中,可能是函数y=f(x)的图象的是 ( )
A B
C D
4.函数y=-1的图象关于x轴对称的图象大致是 ( )
A B C D
5.(多选)若函数f(x)=(3m2-10m+4)xm是幂函数,则f(x)一定 ( )
A.是偶函数
B.是奇函数
C.在x∈(-∞,0)上单调递减
D.在x∈(-∞,0)上单调递增
6.如图,函数y=,y=x,y=1的图象和直线x=1将平面直角坐标系的第一象限分成八个部分:①②③④⑤⑥⑦⑧.若幂函数f(x)的图象经过的部分是④⑧,则f(x)可能是 ( )
A.y=x2 B.y=
C.y= D.y=
7.下列说法中正确的有 ( )
①幂函数的图象均过点(1,1);
②幂函数的图象均在两个象限内出现;
③幂函数在第四象限内可以有图象;
④对于幂函数y=xα,当α>0时,幂函数在第一象限内为增函数;
⑤任意两个幂函数的图象最多有两个交点.
A.1个 B.2个
C.3个 D.4个
二、填空题
8.已知幂函数f(x)=xα的部分对应值如表:
x
1
f(x)
1
则f(x)的单调递增区间是 .
9.设α∈,则使f(x)=xα为奇函数且在(0,+∞)上单调递减的α的值是 .
三、解答题
10.已知函数f(x)=(m2+2m),m为何值时,函数f(x)是(1)正比例函数;(2)反比例函数; (3)幂函数.
11.已知幂函数f(x)=(m∈Z)为偶函数,且在区间(0,+∞)上单调递增.
(1)求函数f(x)的解析式;
(2)设函数g(x)=+2x+c,若g(x)>2对任意的x∈R恒成立,求实数c的取值范围.
作业6 函数的基本性质
1.D 根据函数单调性的定义和性质来判断,只有D是正确的,故选D.
2.CD 偶函数的图象不一定与y轴相交,故A错误;奇函数的图象不一定过原点,如y=,故B错误;C,D显然正确;故选CD.
3.B 当f(x)=x2时,f(0)=0,但f(x)=x2为偶函数;若f(x)为奇函数,则f(0)=-f(0),所以f(0)=0,所以f(0)=0是函数f(x)为奇函数的必要不充分条件.
4.AB 依题意,当a=0时,不符合题意;当a>0时,2a+1-(a+1)=2,即a=2;当a<0时,a+1-(2a+1)=2,即a=-2.故选AB.
5.C 对于A选项,y=x+1为一次函数,不是偶函数,不符合题意;对于B选项,y=,令y=f(x),则f(-x)==-=-f(x),且定义域为{x|x≠±1},关于原点对称,故该函数是奇函数,不是偶函数,不符合题意;对于C选项,y=x2-1为二次函数,其定义域为R,关于原点对称,令y=f(x),则f(-x)=f(x),故该函数是偶函数且在(-∞,0)上是减函数,符合题意;对于D选项,y=x+,令y=f(x),则f(-x)=-=-f(x),f(x)的定义域为{x|x≠0},关于原点对称,故该函数是奇函数,不是偶函数,不符合题意.故选C.
6.A 因为f(x)在区间[3,7]上是增函数,且最小值为5,所以f(3)=5.由奇函数在对称区间上单调性相同,可知f(x)在区间[-7,-3]上为增函数,且有最大值f(-3)=-f(3)=-5.
7.D 由f(x)=-x2+2ax在[1,2]上是减函数可得[1,2]⊆[a,+∞),∴a≤1.
∵y=在(-1,+∞)上为减函数,
∴由g(x)=在[1,2]上是减函数可得a>0,故0<a≤1.故选D.
8.D 由题意可得解得a∈(1,2].故选D.
9.25 由题意知函数f(x)的对称轴为x=-=-2,所以m=-16,∴f(x)=4x2+16x+5,∴f(1)=25.
10. 依题意得f(-x)=f(x),∴b=0,又a-1=-2a,∴a=,∴a+b=.
11.2 当x≥1时,函数f(x)=为减函数,所以f(x)在x=1处取得最大值f(1)=1;当x<1时,易知函数f(x)=-x2+2在x=0处取得最大值f(0)=2.故函数f(x)的最大值为2.
12.解析:由于f(x)的定义域为{x|x∈R,且x≠0},设0<x1<x2≤,则x1-x2<0,x1x2>0,0<x1x2<a,故x1x2-a<0.
所以f(x1)-f(x2)=x1+-x2-=>0,即f(x1)>f(x2).
故f(x)在(0,]上单调递减.
同理可得f(x)在[,+∞)上单调递增;在(-∞,-]上单调递增;在[-,0)上单调递减.
故函数f(x)在(-∞,-]和[,+∞)上单调递增,在[-,0)和(0,]上单调递减.
13.解析:(1)由于函数f(x)是定义域为R的奇函数,
则f(0)=0.设x<0,则-x>0.
∵f(x)是奇函数,∴f(-x)=-f(x),
∴f(x)=-f(-x)=-[(-x)2-2(-x)]=-x2-2x.
综上,f(x)=
(2)图象如图.
14.B 由条件(1),得f(x)是奇函数,由条件(2),得f(x)是R上的减函数,
对于①,f(x)=sin x在R上不单调,故不是“优美函数”;对于②,f(x)=-2x3既是奇函数,又在R上单调递减,故是“优美函数”;对于③,f(x)=1-x不是奇函数,故不是“优美函数”;对于④,易知f(x)在R上单调递增,故不是“优美函数”.故选B.
15.5 根据题意,函数y=f(x)-2在R上是奇函数,设g(x)=f(x)-2,则有g(0)=f(0)-2=0,所以f(0)=2,由f(-1)=1,得g(-1)=f(-1)-2=-1,又g(1)=-g(-1),所以f(1)-2=-[f(-1)-2]=1,得f(1)=3,故f(0)+f(1)=5.
16.解析:(1)令x1=x2=0,
得f(0)=0;令x1=x,x2=-x,
得f(0)=f(x)+f(-x)=0,
即f(-x)=-f(x),所以f(x)为奇函数.
(2)因为f(4)=1,所以f(8)=f(4)+f(4)=2,
所以原不等式化为f(x-1)<f(8).
又f(x)在[0,+∞)上是增函数,f(0)=0且f(x)是奇函数,
所以f(x)在(-∞,+∞)上是增函数.
因此x-1<8,
所以x<9.所以实数x的取值范围是(-∞,9).
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