内容正文:
二次函数与幂函数
一、单项选择题
1.(2024·广州预测)若幂函数f(x)=(m2-m-1)·x2m-3在(0,+∞)上单调递增,则实数m的值为( )
A.2 B.1
C.-1 D.-2
2.已知二次函数f(x)满足f(2)=-1,f(1-x)=f(x),且f(x)的最大值是8,则此二次函数的解析式为f(x)=( )
A.-4x2+4x+7 B.4x2+4x+7
C.-4x2-4x+7 D.-4x2+4x-7
3.若a=,b=log,c=3-,则a,b,c的大小关系为( )
A.a>b>c B.b>c>a
C.b>a>c D.c>b>a
4.在同一平面直角坐标系中,函数f(x)=ax2+x+1和函数g(x)=ax+1的图象不可能是( )
A B C D
5.(2025·江淮十校一联)定义在R上的函数f(x)满足f(2x+2)+f(2x)=0,且y=f(2-x)为偶函数,则下列说法正确的是( )
A.函数f(x)的周期为2
B.函数f(x)的图象关于直线x=1对称
C.函数f(x)为偶函数
D.函数f(x)的图象关于直线x=3对称
二、多项选择题
6.已知函数f(x)=ax2-2bx-1,则下列结论正确的是( )
A.若f(x)是偶函数,则b=0
B.若f(x)<0的解集是(-1,1),则ab=1
C.若a=1,则f(x)>0恒成立
D.∀a≤0,b<0,f(x)在(-∞,0)上单调递增
7.(2024·信阳模拟)若函数f(x)=|x2-(m-2)x+1|在上单调,则实数m的值可以为( )
A.-1 B.-
C. D.3
8.(2024·浙江模拟)二次函数y=ax2+bx+c(a,b,c是常数,且a≠0)的自变量x与函数值y的部分对应值如下表:
x
…
-1
0
1
2
…
y
…
m
2
2
n
…
且当x=时,对应的函数值y<0.下列说法正确的有( )
A.abc>0
B.mn>
C.关于x的方程ax2+bx+c=0一定有一正、一负两个实数根,且负实数根在-和0之间
D.若点P1(t+2,y1)和P2(t-2,y2)在该二次函数的图象上,则当实数t<时,y1>y2
三、填空题
9.已知幂函数f(x)的图象过点,则f(x)=__x-__;若f(a+1)<f(3-2a),则实数a的取值范围是____.
10.(2024·珠海模拟)已知函数f(x)=x2+mx-2x+1在区间[2,+∞)上是增函数,则实数m的取值范围是____.
11.已知函数f(x)=-x2+x,若f(x)的定义域为[m,n](m<1),值域为[2m,2n],则m+n=___.
四、解答题
12.求实数m的取值范围,使关于x的方程x2+2(m-1)x+2m+6=0分别满足下列条件.
(1) 有两个实根,且一个比2大,一个比2小;
(2) 有两个实根α,β,且满足0<α<1<β<4;
(3) 至少有一个正根.
13.已知二次函数f(x)=ax2-x+2a-1.
(1) 若f(x)在区间[1,2]上单调递减,求实数a的取值范围;
(2) 若a>0,设函数f(x)在区间[1,2]上的最小值为g(a),求g(a)的表达式.
14.(2025·扬州期初)已知函数f(x)=kx2-(2k+1)x+2.
(1) 若不等式f(x)<0的解集为(1,2),求f(x)的表达式;
(2) 解关于x的不等式f(x)<0.
1. A 【解析】 因为幂函数f(x)=(m2-m-1)x2m-3在(0,+∞)上是增函数,所以解得m=2.
2. A 【解析】 由f(1-x)=f(x),得f(x)的对称轴为x=,设二次函数为f(x)=a+k(a≠0).因为f(x)的最大值是8,所以a<0,当x=时,f=k=8,即二次函数f(x)=a(x-)2+8(a<0).由f(2)=-1,得f(2)=a+8=-1,解得a=-4,则二次函数f(x)=-4+8=-4x2+4x+7.
3. C 【解析】 b=log>log=1,a=()=[()4]=()>()=()=c,而a=()<1,所以a,b,c的大小关系为b>a>c.
4. C 【解析】 若a=0,则f(x)=x+1,g(x)=1,A可能;若a<0,则f(x)的图象开口向下,过点(0,1),对称轴为x=->0,g(x)的图象过点(0,1)和,且-<-,B可能;若0<a<,则f(x)的图象开口向上,与x轴有两个交点,过点(0,1),对称轴为x=-<0,g(x)的图象过点(0,1)和,且->-,C不可能;若a>,则f(x)的图象开口向上,与x轴没有交点,过点(0,1),对称轴为x=-<0,g(x)的图象过点(0,1)和,且->-,D可能.
5. C 【解析】 由f(2x+2)+f(2x)=0,可知f(x+4)=-f(x+2)=f(x),则函数f(x)的周期为4,A错误;又f(2-x)=f(2+x)=-f(x),即函数f(x)的图象关于直线x=2对称,也关于点(1,0)对称,则f(x)的图象不关于直线x=1对称,B错误;若函数f(x)的图象关于直线x=3对称,已知图象关于直线x=2对称,则函数的周期为2,矛盾,D错误;对于C,y=f(2-x)为偶函数,则f(2-x)=f(2+x),可知f(-x)=f(4+x)=f(x),C正确.
6. ABD 【解析】 对于A,函数f(x)的定义域为R,若函数f(x)为偶函数,则f(-x)=f(x),即ax2+2bx-1=ax2-2bx-1,即4bx=0对任意的x∈R恒成立,则b=0,故A正确;对于B,若不等式f(x)<0的解集为(-1,1),则a>0且-1,1为方程f(x)=0的两根,则解得故ab=1,故B正确;对于C,若a=1,则f(x)=x2-2bx-1,Δ=4b2+4>0,故f(x)>0不恒成立,故C错误;对于D,当a=0时,因为b<0,所以f(x)在(-∞,0)上单调递增,当a<0时,函数f(x)的对称轴为直线x=,且>0,由二次函数的单调性可知,函数f(x)在(-∞,0)上单调递增,因此,∀a≤0,b<0,f(x)在(-∞,0)上单调递增,故D正确.
7. BD 【解析】 ①当Δ=(m-2)2-4≤0,即0≤m≤4时,f(x)=|x2-(m-2)x+1|=x2-(m-2)x+1,所以f(x)的对称轴为x=,则f(x)的图象如图(1)所示,结合图象可知,要使函数f(x)=|x2-(m-2)x+1|在[-,]上单调,则≥或≤-,解得m≥3或m≤1,即3≤m≤4或0≤m≤1;
图(1) 图(2)
(第6题)
②当Δ=(m-2)2-4>0,即m<0或m>4时,令h(x)=x2-(m-2)x+1,则h(x)的对称轴为x=,则h(x)的图象如图(2)所示,结合图象可知,要使函数f(x)=|x2-(m-2)x+1|在[-,]上单调,则或或或解得4<m≤或-≤m<0.综上,3≤m≤或-≤m≤1.
8. BCD 【解析】 将(0,2),(1,2)代入y=ax2+bx+c得解得所以二次函数为y=ax2-ax+2.因为当x=时,对应的函数值y<0,即a-a+2<0,所以a<-,所以b=-a>,所以a<0,b>0,c>0,所以abc<0,故A错误;当x=-1时,m=a+a+2=2a+2,当x=2时,n=4a-2a+2=2a+2,所以mn=(2a+2)2=4(a+1)2,因为a<-,所以mn>,故B正确;因为二次函数y=ax2-ax+2过点(0,2),(1,2),所以其对称轴为x=,又当x=时,对应的函数值y<0,根据二次函数的对称性知,当x=-时,对应的函数值y<0,而当x=0时,y=2>0,所以二次函数与x轴负半轴的交点横坐标在-和0之间,所以关于x的方程ax2+bx+c=0一定有一正、一负两个实数根,且负实数根在-和0之间,故C正确;因为点P1(t+2,y1)和P2(t-2,y2)在该二次函数的图象上,所以y1=a(t+2)2-a(t+2)+2,y2=a(t-2)2-a(t-2)+2,若y1>y2,则a(t+2)2-a(t+2)+2>a(t-2)2-a(t-2)+2,因为a<0,所以(t+2)2-(t+2)<(t-2)2-(t-2),解得t<,故D正确.
9. x- 【解析】 设f(x)=xα,将点代入得α=-,所以f(x)=x-,其在(0,+∞)上单调递减,所以a+1>3-2a>0,可得a∈.
10. [-2,+∞) 【解析】 二次函数f(x)=x2+(m-2)x+1的图象开口向上,对称轴为直线x=-.因为函数f(x)在区间[2,+∞)上是增函数,则-≤2,解得m≥-2.因此,实数m的取值范围是[-2,+∞).
11. -2 【解析】 因为f(x)=-x2+x=-(x-1)2+,对称轴为x=1,当m<n≤1时,f(x)在[m,n]上单调递增,所以解得当m<1<n时,f(x)在[m,1]上单调递增,在[1,n]上单调递减,此时f(1)=-+1==2n⇒n=,与n>1矛盾,舍去.综上,m=-2,n=0,m+n=-2.
12. 【解答】 设y=f(x)=x2+2(m-1)x+2m+6.
(1) 依题意有f(2)<0,即4+4(m-1)+2m+6<0,得m<-1,即实数m的取值范围为(-∞,-1).
(2) 依题意有解得-<m<-,即实数m的取值范围为.
(3) 方程至少有一个正根,则有三种可能:①有两个正根,此时可得即所以-3<m≤-1;②有一个正根,一个负根,此时可得f(0)<0,得m<-3;③有一个正根,另一根为0,此时可得所以m=-3.综上,实数m的取值范围为(-∞,-1].
13. 【解答】 (1) 当a>0时,f(x)=ax2-x+2a-1的图象开口向上,对称轴方程为x=,若f(x)在[1,2]上单调递减,需满足≥2,所以0<a≤.当a<0时,f(x)=ax2-x+2a-1的图象开口向下,对称轴方程为x=<0,故f(x)在[1,2]上单调递减.综上,实数a的取值范围是(-∞,0)∪.
(2) ①当0<<1,即a>时,f(x)在[1,2]上单调递增,此时g(a)=f(1)=3a-2.②当1≤≤2,即≤a≤时,f(x)在上单调递减,在上单调递增,此时g(a)=f=2a--1.③当>2,即0<a<时,f(x)在[1,2]上单调递减,此时g(a)=f(2)=6a-3.综上,g(a)=
14. 【解答】 (1) 因为f(x)<0的解集为(1,2),所以1,2是方程f(x)=0的根且k>0,所以所以k=1,所以f(x)=x2-3x+2.
(2) 当k=0时,f(x)=-x+2,因为f(x)<0,所以-x+2<0,所以x>2;当k≠0时,f(x)=(x-2)(kx-1),f(x)<0,即(x-2)(kx-1)<0,即k(x-2)(x-)<0,当k<0时,(x-2)(x-)>0,所以x>2或x<;当k>0时,(x-2)(x-)<0,①当k=时,无解;②当k>时,<x<2;③当0<k<时,2<x<.综上所述,当k<0时,不等式的解集为{x|x>2或x<};当k=0时,不等式的解集为{x|x>2};当0<k<时,不等式的解集为{x|2<x<};当k=时,不等式的解集为∅;当k>时,不等式的解集为{x|<x<2}.
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