内容正文:
第二编 主干知识突破
专题一 函数与导数
第1讲 函数的图象与性质
「考情研析」1.对函数图象的考查主要有两个方面:一是识图,二是用图,即利用函数的图象,通过数形结合的思想解决有关函数性质的问题. 2.求函数零点所在的区间、零点的个数及参数的取值范围是高考的常见题型,主要以选填题的形式出现. 3.与抽象函数相关的函数性质问题是近几年高考命题的热点.
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核心 知识回顾
目录
热点 考向探究
真题VS押题
专题作业
核心 知识回顾
核心 知识回顾
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核心 知识回顾
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(2)复合函数的单调性:同增异减.
复合函数f(g(x))有:
当f(x)与g(x)的增减性相同时,复合函数就是增函数(同增);
当f(x)与g(x)的增减性相反时,复合函数就是减函数(异减).
(3)若奇函数f(x)在关于原点对称的区间D上有最值,则f(x)max+f(x)min=0,且若0∈D,则f(0)=0.
(4)偶函数f(x)对任意的x,都有f(x)=f(|x|).
核心 知识回顾
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(3)设f(x)=x2+ax+b(a,b∈R)满足对任意x1∈R,均存在x2∈R,使得f(x1)=f(x2)-2x2,则实数a的取值范围是_____________.
(-∞,1]
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1.函数定义域问题的三种常见类型及解题策略
常见类型 解题策略
已知函数的解析式 定义域是使解析式有意义的自变量的取值范围,只需构建不等式(组)求解即可
抽象函数 根据f(g(x))中g(x)的范围与f(x)中x的范围相同求解
实际问题或几何问题 除要考虑解析式有意义外,还应使实际问题有意义
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2.解决函数值域问题的四种常用方法
公式法、分离常数法、图象法、换元法.
3.分段函数问题的三种常见类型及解题策略
常见类型 解题策略
求函数值 弄清自变量所在区间,然后代入对应的解析式,若求“层层套”的函数值,要从最内层逐层往外计算
解不等式 根据分段函数中自变量取值范围的界定,代入相应的解析式求解,但要注意取值范围这个大前提
求参数 “分段处理”,采用代入法列出各区间上的方程
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1.(2025·湖南长沙第一中学高三月考)已知函数y=f(x)的定义域和值域分别为[-1,1]和[5,9],则函数y=f(x+1)的定义域和值域分别为( )
A.[0,2]和[6,10] B.[-2,0]和[6,10]
C.[0,2]和[5,9] D.[-2,0]和[5,9]
解析:由函数y=f(x)的定义域和值域分别为[-1,1]和[5,9],可得x∈[-1,1]和f(x)∈[5,9],令-1≤x+1≤1,解得-2≤x≤0,所以函数y=f(x+1)的定义域为[-2,0],又函数y=f(x)的图象向左平移1个单位长度,得到y=f(x+1)的图象,所以函数y=f(x+1)与函数y=f(x)的值域相同,即f(x+1)∈[5,9].故选D.
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3.设函数f(x)的定义域为D,如果对任意的x∈D,存在y∈D,使得f(x)=-f(y)成立,则称函数f(x)为“☆函数”.给出下列四个函数:①y=x+3;②y=x2-4x+5;③y=x3-5;④y=|2x-x2|,则其中是“☆函数”的有( )
A.1个 B.2个
C.3个 D.4个
解析:由题意,得“☆函数”f(x)的值域关于原点对称,因为y=x+3与y=x3-5的值域都为R,所以这两个函数均为“☆函数”,而y=x2-4x+5的值域为[1,+∞),y=|2x-x2|的值域为[0,+∞),所以这两个函数不是“☆函数”.故选B.
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(2)若函数f(x)的图象与圆C:x2+y2=4恰有4个公共点,则f(x)的解析式可以是( )
A.f(x)=||x|-2| B.f(x)=x2-2|x|
C.f(x)=|2x-2| D.f(x)=|lg x2|
解析:作出y=||x|-2|,y=x2-2|x|,y=|2x-2|,y=|lg x2|的图象,如图所示,由图可知,f(x)=|lg x2|满足题意.
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对于非基本初等函数的图象的识别,常用间接法,排除错误的选项,筛选正确的选项.一般可以从以下几个方面入手:
(1)由函数的定义域判断图象的左右位置,由函数的值域判断图象的上下位置.
(2)由函数的单调性判断图象的变化趋势(有时可借助导数判断).
(3)由函数的奇偶性判断图象的对称性,即奇函数的图象关于原点对称,且函数在对称的区间上单调性一致;偶函数的图象关于y轴对称,且函数在对称的区间上单调性相反,如例2(1)中,函数是奇函数,其图象关于原点对称.
(4)从特殊点出发,排除不符合要求的选项.
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(4)(2025·江西宜春一模)已知函数f(x)=log2(x2-2ax)在[2,4]上的最小值是1,则a=________.
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(5)(2025·辽宁沈阳二模)已知函数f(x)是定义在R上的偶函数,函数g(x)=(x-2)f(x)的图象关于点(2,0)中心对称,若g(-1)=3,则f(3)=________.
解析:由函数g(x)=(x-2)f(x)的图象关于点(2,0)中心对称可知,g(2-x)=-g(2+x),即(2-x-2)f(2-x)=-(2+x-2)f(2+x),可得f(2-x)=f(2+x),因此函数f(x)的图象关于直线x=2对称,由g(-1)=(-1-2)f(-1)=3,可得f(-1)=-1,由f(x)是R上的偶函数且函数f(x)的图象关于直线x=2对称,可得f(3)=f(1)=f(-1)=-1.
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函数的三个性质及应用
性质 应用
奇偶性 具有奇偶性的函数在关于原点对称的区间上,其图象、函数值、解析式和单调性联系密切,研究问题时可转化到只研究部分(一半)区间上
单调性 可以比较大小、求函数最值、解不等式、证明方程根的唯一性
周期性 利用周期性可以转化函数的解析式、图象和性质,把不在已知区间上的问题转化到已知区间上求解
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解析:当x>0时,f(x)=1-ex,-x<0,f(-x)=e-(-x)-1=ex-1=-f(x);当x<0时,f(x)=e-x-1,-x>0,f(-x)=1-e-x=-f(x),且当x=0时,f(x)=0,所以f(x)为奇函数,易知f(x)为R上的减函数,则f(2x)+f(x-3)>0⇔f(2x)>-f(x-3)=f(3-x)⇔2x<3-x⇔x<1,所以原不等式的解集是(-∞,1).故选A.
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1.判断函数零点个数的方法
直接法 直接求零点,令f(x)=0,则方程解的个数即为函数零点的个数
定理法 利用函数零点存在定理,但利用该定理只能确定函数的某些零点是否存在,必须结合函数的图象和性质(如单调性)才能确定函数有多少个零点
数形结合法 对于给定的函数不能直接求解或画出图象的,常分解转化为两个能画出图象的函数的图象的交点问题
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2.利用函数零点的情况求参数值或取值范围的方法
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1.若f(x)为R上的偶函数,且f(x)=f(4-x),当x∈[0,2]时,f(x)=2x-1,则函数g(x)=3|sinπx|-f(x)在区间[-1,5]上的所有零点的和是( )
A.20
B.18
C.16
D.14
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解析:因为f(x)为R上的偶函数,且f(x)=f(4-x),即f(-x)=f(4-x),f(x+4)=f(x),所以函数f(x)的周期为4,由f(x)=f(4-x),可得f(2+x)=f(2-x),所以函数y=f(x)的图象关于直线x=2对称,令g(x)=3|sinπx|-f(x)=0,则f(x)=3|sinπx|,作出y=f(x)与y=3|sinπx|在区间[-1,5]上的图象,如图所示,由图可得,两函数的图象在[-1,5]上共有10个交点,且这10个交点的横坐标关于直线x=2对称,所以g(x)在区间[-1,5]上的所有零点的和是20.故选A.
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2.已知函数f(x)=9x-m·3x+m+6,若方程f(-x)+f(x)=0有解,则实数m的取值范围是____________________ .
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3.(2025·河北石家庄一模)已知方程|4x2-2ax+1|+ax2-x=0有且仅有两个不相等的正实数根,则实数a的取值范围是______________.
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真题VS押题
真题VS押题
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2.(2025·新课标Ⅰ卷,8)若实数x,y,z满足2+log2x=3+log3y=5+log5z,则x,y,z的大小关系不可能是( )
A.x>y>z
B.x>z>y
C.y>x>z
D.y>z>x
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4.(2024·新课标Ⅰ卷,8)已知函数f(x)的定义域为R,f(x)>f(x-1)+f(x-2),且当x<3时,f(x)=x,则下列结论中一定正确的是( )
A.f(10)>100 B.f(20)>1000
C.f(10)<1000 D.f(20)<10000
解析:因为当x<3时,f(x)=x,所以f(1)=1,f(2)=2,又因为f(x)>f(x-1)+f(x-2),则f(3)>f(2)+f(1)=3,f(4)>f(3)+f(2)>5,f(5)>f(4)+f(3)>8,f(6)>f(5)+f(4)>13,f(7)>f(6)+f(5)>21,f(8)>f(7)+f(6)>34,f(9)>f(8)+f(7)>55,f(10)>f(9)+f(8)>89,f(11)>f(10)+f(9)>144,f(12)>f(11)+f(10)>233,f(13)>f(12)+f(11)>377,f(14)>f(13)+f(12)>610,f(15)>f(14)+f(13)>987,f(16)>f(15)+f(14)>1597>1000,则依次下去可知f(20)>1000,B正确;且无证据表明A,C,D一定正确.故选B.
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解析:令h(x)=f(x)-g(x)=ax2+a-1-cosx,x∈(-1,1),原题意等价于h(x)有且仅有一个零点,因为h(x)的定义域关于原点对称,且h(-x)=a(-x)2+a-1-cos(-x)=ax2+a-1-cosx=h(x),则h(x)为偶函数,根据偶函数的对称性可知h(x)的零点只能为0,即h(0)=a-2=0,解得a=2.若a=2,则h(x)=2x2+1-cosx,x∈(-1,1),又因为2x2≥0,1-cosx≥0,当且仅当x=0时,等号成立,可得h(x)≥0,当且仅当x=0时,等号成立,即h(x)有且仅有一个零点0,所以a=2符合题意.故选D.
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专题作业
基础题(占比50%) 中档题(占比30%) 拔高题(占比20%)
题号 1 2 3 4 5 6 7
难度 ★ ★ ★ ★ ★ ★★ ★★
对点 函数的
定义域 求函数值 函数图象的
识别 比较对数式的大小 函数的实际
应用 根据分段函数的最值求参数的取值范围 函数的奇偶性、周期性
题号 8 9 10 11 12 13 14
难度 ★★★ ★ ★★ ★★★ ★ ★★ ★★★
对点 已知函数的零点个数求参数的取值范围 函数的定义域、值域、奇偶性、单调性的综合应用 函数的单调性、对称性的综合应用 抽象函数图象与性质的综合应用 指数幂的运算、对数的运算 根据函数的性质解不
等式 已知分段函数的最值求参数
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5.(2025·重庆一模)酒驾是严重危害交通安全的违法行为.为了保障交通安全,根据国家有关规定:100 mL血液中酒精含量大于或等于20 mg且小于80 mg认定为饮酒驾车,大于或等于80 mg认定为醉酒驾车.假设某驾驶员喝了一定量的酒后,其血液中的酒精含量上升到了0.6 mg/mL.如果停止喝酒以后,他血液中酒精含量会以每小时30%的速度减少,那么他至少经过________小时后才能驾驶汽车.(结果取整数.参考数据:lg 3≈0.48,lg 7≈0.85)( )
A.1 B.2
C.3 D.4
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解析:由f(ln 2)f(ln 4)=8,可得aln 2·aln 4=8,即aln 2+ln 4=a3ln 2=8,也即(aln 2)3=23,∵a>0且a≠1,∴aln 2=2,两边取对数得ln 2·ln a=ln 2,解得a=e.
e
三、填空题
12.(2025·八省联考)已知函数f(x)=ax(a>0,a≠1),若f(ln 2)f(ln 4)=8,则a=________.
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13.已知函数f(x)=lg (|x|-1)+2x+2-x,则满足不等式f(x+1)<f(2x)的x的取值范围为_________________________.
(-∞,-2)∪(1,+∞)
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解析:①如图1,若a≤1,则当x>1时,f(x)=x-2a+1,且单调递增,当x≤1时,f(x)=x2-2ax+3,则最小值为f(a)=-a2+3,若f(x)存在最小值-1,则有-a2+3≤1-2a+1且-a2+3=-1,得a=-2.②如图2,若a>1,则当1<x<a时,f(x)=-x+1,当x≥a时,f(x)=x-2a+1,当x≤1时,f(x)=x2-2ax+3,且单调递减,f(1)=4-2a,f(a)=1-a,若最小值为f(1),则4-2a=-1,且4-2a≤1-a,无解;若最小值为f(a),则1-a=-1,且4-2a>1-a,得a=2.综上所述,a=-2或a=2.
图1
图1
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R
(1)若f(x),g(x)在区间D上具有单调性,则在区间D上具有以下性质:
①f(x)与f(x)+C具有相同的单调性;
②当a>0时,f(x)与af(x)具有相同的单调性,当a<0时,f(x)与af(x)具有相反的单调性;
③当f(x)恒正或恒负时,f(x)与eq \f(1,f(x))具有相反的单调性;
④当f(x),g(x)都是增(减)函数时,f(x)+g(x)是增(减)函数.
考向1 函数的概念和表示方法
例1 (1)(2025·山西太原二调)已知函数y=f(2x-1)的定义域是[-1,3],则函数y=eq \f(f(x),\r(x+2))的定义域是( )
A.(-2,5]
B.(-2,3]
C.[-1,3]
D.[0,2]
解析:因为函数y=f(2x-1)的定义域是[-1,3],所以x∈[-1,3],2x-1∈[-3,5],所以函数y=f(x)的定义域为[-3,5],又因为x+2>0,即x>-2,所以-2<x≤5,所以函数y=eq \f(f(x),\r(x+2))的定义域是(-2,5].故选A.
(2)已知函数f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(ex,x≤0,,ln x,x>0,))则不等式f(x)≤eq \f(1,2)的解集是( )
A.(-∞,-ln 2]∪(0,eq \r(e)]
B.(-∞,-ln 2)
C.(0,eq \r(e)]
D.(-∞,-ln 2)∪(0,eq \r(e))
解析:当x≤0时,由f(x)≤eq \f(1,2),得ex≤eq \f(1,2),两边取以e为底的对数,得x≤-ln 2;当x>0时,由f(x)≤eq \f(1,2),得ln x≤eq \f(1,2),解得0<x≤eeq \f(1,2)=eq \r(e).综上,x≤-ln 2或0<x≤eq \r(e).故选A.
解析:令h(x)=f(x)-2x=x2+(a-2)x+b.因为对任意x1∈R,均存在x2∈R,使得f(x1)=f(x2)-2x2,所以f(x)的值域是h(x)的值域的子集,所以h(x)min≤f(x)min,即b-eq \f((a-2)2,4)≤b-eq \f(a2,4),解得a≤1,即实数a的取值范围是(-∞,1].
2.已知函数f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2x+2-x,x≤3,,f\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(x,2))),x>3,))则f(log29)=( )
A.eq \f(8,3)
B.eq \f(10,3)
C.eq \f(80,9)
D.eq \f(82,9)
解析:因为log29>log28=3,所以f(log29)=f(2log23)=f(log23),又log23<3,所以f(log23)=3+eq \f(1,3)=eq \f(10,3).故选B.
考向2 函数的图象
例2 (1)函数f(x)=eq \f(excos(2ex),e2x-1)(e为自然对数的底数)的图象大致为( )
解析:f(x)=eq \f(excos(2ex),e2x-1)的定义域为{x|x≠0},f(-x)=eq \f([e-xcos(-2ex)]e2x,(e-2x-1)e2x)=eq \f(excos(2ex),1-e2x)=-f(x),所以f(x)为奇函数,故排除B,C;当x从右侧趋近于0时,e2x>1,所以e2x-1>0,ex>1,cos(2ex)>0,所以f(x)>0,故排除D.故选A.
(3)为了激发同学们学习数学的热情,某学校开展利用数学知识设计LOGO的比赛,其中某位同学利用某函数图象的一部分设计了如图的LOGO,那么该同学所选的函数最有可能是( )
A.f(x)=x-sinx
B.f(x)=sinx-xcosx
C.f(x)=x2-eq \f(1,x2)
D.f(x)=sinx+x3
解析:对于A,f′(x)=1-cosx≥0,即f(x)在定义域上单调递增,不符合题意;对于B,f′(x)=cosx-(cosx-xsinx)=xsinx,在(-2π,-π)上,f′(x)<0,在(-π,π)上,f′(x)≥0,在(π,2π)上,f′(x)<0,所以f(x)在(-2π,-π),(π,2π)上单调递减,在(-π,π)上单调递增,符合题意;对于C,由f(-x)=(-x)2-eq \f(1,(-x)2)=x2-eq \f(1,x2)=f(x)且定义域为{x|x≠0},知f(x)为偶函数,所以题图不可能在y轴两侧,研究(0,+∞)上的性质,f′(x)=2x+eq \f(2,x3)>0,故f(x)单调递增,不符合题意;对于D,由f(-x)=sin(-x)+(-x)3=-sinx-x3=-f(x)且定义域为R,知f(x)为奇函数,研究(0,+∞)上的性质,f′(x)=cosx+3x2>0,故f(x)在(0,+∞)上单调递增,所以f(x)在R上单调递增,不符合题意.故选B.
1.函数f(x)=eq \f(ex-e-x,x)的图象大致为( )
解析:由f(x)的解析式,有f(-x)=eq \f(e-x-ex,-x)=eq \f(ex-e-x,x)=f(x),即f(x)为偶函数,可排除A;由f(1)=e-eq \f(1,e)>feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))=2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\r(e)-\f(1,\r(e))))及f(2)=eq \f(e2-\f(1,e2),2)>f(1)=e-eq \f(1,e),可排除B,C.故选D.
2.已知函数f(x)=x2+eq \f(1,4),g(x)=sinx,则图象为如图的函数可能是( )
A.y=f(x)+g(x)-eq \f(1,4)
B.y=f(x)-g(x)-eq \f(1,4)
C.y=f(x)g(x)
D.y=eq \f(g(x),f(x))
解析:对于A,y=f(x)+g(x)-eq \f(1,4)=x2+sinx,该函数为非奇非偶函数,与函数图象不符,排除A;对于B,y=f(x)-g(x)-eq \f(1,4)=x2-sinx,该函数为非奇非偶函数,与函数图象不符,排除B;对于C,y=f(x)g(x)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x2+\f(1,4)))sinx,则y′=2xsinx+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x2+\f(1,4)))cosx,当x=eq \f(π,4)时,y′=eq \f(π,2)×eq \f(\r(2),2)+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π2,16)+\f(1,4)))×eq \f(\r(2),2)>0,与函数图象不符,排除C.故选D.
3.已知函数f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))\s\up12(x),x≥0,,-|x2+2x|,x<0,))则f(x)的图象上关于原点对称的点有( )
A.1对
B.2对
C.3对
D.4对
解析:作出f(x)的图象,再作出函数y=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))
eq \s\up12(x)(x≥0)关于原点对称的图象如图所示.因为函数y=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))
eq \s\up12(x)(x≥0)关于原点对称的图象与y=-|x2+2x|(x<0)的图象有三个交点,所以f(x)的图象上关于原点对称的点有3对.故选C.
考向3 函数的性质
例3 (1)已知函数f(x)满足feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(π,3)))=-eq \f(1,1+f(x)),且feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,3)))=1,则eq \o(∑,\s\up16(2026),\s\do14(i=1))feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(πi,3)))=( )
A.-1011
B.-1011.5
C.0
D.2026
解析:∵feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(π,3)))=-eq \f(1,1+f(x)),∴feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(2π,3)))=-eq \f(1,1+f\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(π,3))))=-eq \f(1,1-\f(1,1+f(x)))=-1-eq \f(1,f(x)),∴f(x+π)=-eq \f(1,1+f\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(2π,3))))=f(x),∴π是f(x)的一个周期,又feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,3)))=1,∴feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,3)))=-eq \f(1,2),f(π)=-2,∴feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,3)))+feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,3)))+f(π)=-eq \f(3,2),∴eq \o(∑,\s\up16(2026),\s\do14(i=1))feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(πi,3)))=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,3)))+675×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(3,2)))=-1011.5.故选B.
(2)已知定义域为R的函数f(x)满足f(x+2)为偶函数,且当x1<x2<2时,[f(x2)-f(x1)](x2-x1)>0恒成立,若a=f(1),b=f(ln 10),c=f(3eq \s\up16(\f(5,4))),则a,b,c的大小关系为( )
A.a<b<c
B.c<b<a
C.b<a<c
D.c<a<b
解析:当x1<x2<2时,[f(x2)-f(x1)](x2-x1)>0恒成立,即当x1<x2<2时,f(x2)>f(x1),函数f(x)在(-∞,2)上单调递增,又f(x+2)为偶函数,即f(x+2)=f(-x+2),所以函数f(x)的图象关于直线x=2对称,则函数f(x)在(2,+∞)上单调递减,a=f(1)=f(3),因为e2<10<eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5,2)))
eq \s\up12(3)<e3,所以2=ln e2<ln 10<ln e3=3<3eq \s\up8(\f(5,4)),所以f(ln 10)>f(3)>f(3eq \s\up8(\f(5,4))),即c<a<b.故选D.
(3)已知b>0,函数f(x)=eq \f(a+4bx,2x)是奇函数,则a=________,b=________.
解析:函数f(x)的定义域为R,由f(x)为奇函数,则f(0)=a+1=0,得a=-1,所以f(x)=eq \f(4bx-1,2x)=2(2b-1)x-2-x,因为函数f(x)为奇函数,所以f(x)=-f(-x),所以2(2b-1)x-2-x=-[2-(2b-1)x-2x],所以[2(2b-1)x]2·2x-2(2b-1)x·(2x)2=2(2b-1)x-2x,所以[2(2b-1)x·2x-1][2(2b-1)x-2x]=0,所以2(2b-1)x·2x-1=0或2(2b-1)x-2x=0,所以2b-1=1或2b-1=-1,解得b=1或b=0(舍去).
解析:若a=0,则f(x)=2log2x在[2,4]上单调递增,最小值为f(2)=2log22=2,不符合题意;若a<0,则f(x)的定义域为(-∞,2a)∪(0,+∞),且由复合函数的单调性可知f(x)在(0,+∞)上单调递增,则最小值为f(2)=log2(4-4a)=1,解得a=eq \f(1,2),不符合题意;若a>0,则f(x)的定义域为(-∞,0)∪(2a,+∞),由题意可得[2,4]⊂(2a,+∞),则a<1,此时由复合函数的单调性可知f(x)在[2,4]上单调递增,则最小值为f(2)=log2(4-4a)=1,解得a=eq \f(1,2),符合题意.综上所述,a=eq \f(1,2).
eq \f(1,2)
(6)(2025·河南信阳二模)已知函数f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1((a-2)x+2a+1,x≤2,,2ax-1,x>2))(a>0,且a≠1),若f(x)有最小值,则实数a的取值范围是________________.
eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\co1(0,\f(3,4)))∪eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\co1(1,\f(3,2)))
解析:由于函数f(x)有最小值,则函数y=(a-2)x+2a+1在(-∞,2]上不为增函数,可得a-2≤0.①当a=2时,f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(5,x≤2,,2x,x>2,))因为22<5,所以函数f(x)无最小值;②当a-2<0,即a<2时,函数y=(a-2)x+2a+1在(-∞,2]上为减函数,若函数y=2ax-1在(2,+∞)上为增函数,则a>1,且有2(a-2)+2a+1≤2a2-1,即2a-3≤0,解得a≤eq \f(3,2),此时1<a≤eq \f(3,2).若函数y=2ax-1在(2,+∞)上为减函数,则0<a<1,且2ax-1>0,所以2(a-2)+2a+1≤0,即4a-3≤0,解得a≤eq \f(3,4),此时0<a≤eq \f(3,4).综上所述,实数a的取值范围是eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\co1(0,\f(3,4)))∪eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\co1(1,\f(3,2))).
注意增函数与减函数形式的等价变形:∀x1,x2∈[a,b]且x1≠x2,则(x1-x2)[f(x1)-f(x2)]>0⇔eq \f(f(x1)-f(x2),x1-x2)>0⇔f(x)在[a,b]上是增函数;(x1-x2)[f(x1)-f(x2)]<0⇔eq \f(f(x1)-f(x2),x1-x2)<0⇔f(x)在[a,b]上是减函数.
1.设函数f(x)=ax2-ax+1(a>0,且a≠1)在区间(0,1)上单调递减,则a的取值范围是( )
A.(0,1)
B.[2,+∞)
C.(0,1)∪[2,+∞)
D.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(1,2)))∪[2,+∞)
解析:当a>1时,需要g(x)=x2-ax+1在区间(0,1)上单调递减,则eq \f(a,2)≥1,解得a≥2;当0<a<1时,需要g(x)=x2-ax+1在区间(0,1)上单调递增,则eq \f(a,2)≤0,显然不满足要求.故选B.
2.(2025·湖南省长郡中学4月模拟)若函数f(x)=ln |ex-1|+mx为偶函数,则实数m=( )
A.1
B.eq \f(1,2)
C.-1
D.-eq \f(1,2)
解析:由函数f(x)=ln |ex-1|+mx为偶函数,可得f(-1)=f(1),即ln |e-1-1|-m=ln |e-1|+m,解得m=-eq \f(1,2),则f(x)=ln |ex-1|-eq \f(1,2)x(x≠0),f(-x)=ln |e-x-1|+eq \f(1,2)x=ln |ex-1|-x+eq \f(1,2)x=ln |ex-1|-eq \f(1,2)x=f(x),故f(x)=ln |ex-1|-eq \f(1,2)x为偶函数,符合题意.故选D.
3.(2025·山东济南一模)已知函数f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(e-x-1,x≤0,,1-ex,x>0,))则f(2x)+f(x-3)>0的解集是( )
A.(-∞,1)
B.(1,+∞)
C.(-∞,-3)
D.(-3,+∞)
4.(2025·江苏南通一调)定义在R上的奇函数f(x)满足f(x)=f(4-x),且f(x)在[-2,2]上单调递增.设a=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(7,4))),b=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(7,2))),c=f(-13),则( )
A.a<b<c
B.c<b<a
C.b<a<c
D.b<c<a
解析:定义在R上的奇函数f(x)满足f(x)=f(4-x),所以f(x)图象的对称轴是直线x=2,f(x)的周期是8,所以b=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(7,2)))=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2))),c=f(-13)=f(3)=f(1),因为f(x)在[-2,2]上单调递增,所以b=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))<c=f(1)<a=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(7,4))).故选D.
5.(多选)(2025·河南郑州二模)已知对于任意非零实数x,函数f(x)均满足f(x)=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,x))),f(x)=2-feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,x))),下列结论正确的是( )
A.f(1)=1
B.f(2x)的图象关于点(0,1)中心对称
C.f(2x)的图象关于直线x=1轴对称
D.f(2)+f(22)+f(23)+…+f(210)=10
解析:对于A,由f(x)=2-feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,x))),可得f(1)=2-f(1),所以f(1)=1,故A正确;对于B,由f(x)=2-feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,x))),可得f(x)+feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,x)))=2,即f(2x)+f(2-x)=2,所以f(2x)的图象关于点(0,1)中心对称,故B正确;对于C,由f(x)=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,x))),可得f(2x)=f(21-x),所以f(2x)的图象关于直线x=eq \f(1,2)轴对称,故C错误;对于D,由f(x)=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,x))),令x=1,可得f(1)=f(2)=1,设g(x)=f(2x),则g(x)=f(2x)=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,2x)))=g(1-x) ①,又g(x)=f(2x)=2-feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2x)))=2-g(-x) ②,由①②可得g(1-x)=2-g(-x),所以g(1+x)=2-g(x),所以g(x+2)=2-g(x+1)=2-[2-g(x)]=g(x),所以f(2x)=f(2x+2),又f(1)=f(2)=1,所以f(2)=f(22)=f(23)=…=f(210)=1,所以f(2)+f(22)+f(23)+…+f(210)=10,故D正确.故选ABD.
考向4 函数的零点与方程的根
例4 (1)(2025·湖南长沙模拟)已知函数f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x2+2x,x≤0,,|ln x|,x>0,))则函数g(x)=|f(1-x)|-1的零点个数为( )
A.2
B.3
C.4
D.5
解析:当1-x≤0,即x≥1时,g(x)=|f(1-x)|-1=|(1-x)2+2(1-x)|-1=|x2-4x+3|-1,当1-x>0,即x<1时,g(x)=|f(1-x)|-1=|ln (1-x)|-1,所以g(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(|x2-4x+3|-1,x≥1,,|ln (1-x)|-1,x<1,))当x≥1时,令g(x)=|x2-4x+3|-1=0,即x2-4x+3=1或x2-4x+3=-1,解得x=2+eq \r(2)或x=2-eq \r(2)(舍去)或x=2,此时函数g(x)有2个零点;当x<1时,令g(x)=|ln (1-x)|-1=0,可得1-x=e或1-x=eq \f(1,e),所以x=1-e或x=1-eq \f(1,e),都满足x<1,此时函数g(x)有2个零点.综上所述,函数g(x)的零点个数为4.故选C.
(2)(2025·河北秦皇岛山海关中学一模)直线y=2x-2与曲线y=sinπx+eq \f(x,x-1)-1的交点个数为( )
A.2
B.3
C.4
D.5
解析:由题意可得y=sinπx+eq \f(x,x-1)-1=sinπx+eq \f(1,x-1),所以求直线y=2x-2与曲线y=sinπx+eq \f(x,x-1)-1的交点个数,等价于求sinπx+eq \f(1,x-1)=2x-2的零点个数,等价于求sinπx=2x-2-eq \f(1,x-1)的零点个数,
等价于求函数f(x)=sinπx与函数h(x)=2(x-1)-eq \f(1,x-1)的图象的交点个数,易得函数f(x)=sinπx是周期为2的函数,且当x=1时,f(1)=sinπ=0,所以点(1,0)是函数f(x)=sinπx的图象的一个对称中心,对于h(x)=2(x-1)-eq \f(1,x-1),h(1+x)+h(1-x)=2(1+x-1)-eq \f(1,1+x-1)+2(1-x-1)-eq \f(1,1-x-1)=0,所以h(x)的图象关于点(1,0)对称,且y=2(x-1)为增函数,y=-eq \f(1,x-1)为增函数,所以h(x)=2(x-1)-eq \f(1,x-1)在(-∞,1),(1,+∞)上单调递增,所以可以作出f(x)和h(x)的图象如图,由图可得其有2个交点.故选A.
(3)已知函数f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(1-|1-x|,0≤x≤2,,2f(x-2),x>2,))当x∈[0,8]时,函数F(x)=f(x)-kx恰有六个零点,则实数k的取值范围是( )
A.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4,5),1))
B.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3),\f(4,5)))
C.eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3),\f(4,5)))
D.eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4,5),1))
解析:当0≤x≤1时,f(x)=1-(1-x)=x;当1<x≤2时,f(x)=1-(x-1)=2-x.当2<x≤4时,0<x-2≤2,可得f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2x-4,2<x≤3,,-2x+8,3<x≤4,))当4<x≤6时,2<x-2≤4,可得f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(4x-16,4<x≤5,,-4x+24,5<x≤6,))当6<x≤8时,4<x-2≤6,可得f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(8x-48,6<x≤7,,-8x+64,7<x≤8.))画出函数f(x)在[0,8]上的图象如图所示,由图象可知kOA=eq \f(2-0,3-0)=eq \f(2,3),kOB=eq \f(4-0,5-0)=eq \f(4,5),函数F(x)=f(x)-kx恰有六个零点,即函数y=f(x)与函数y=kx的图象有6个交点,从图象观察可知,y=kx在直线OA与直线OB之间即可满足题意,此时eq \f(2,3)<k<eq \f(4,5).故选B.
解析:∵f(x)=9x-m·3x+m+6,∴f(-x)+f(x)=0,即9x-m·3x+m+6+9-x-m·3-x+m+6=0,可得(3x+3-x)2-m(3x+3-x)+2m+10=0,令t=3x+3-x,则t≥2,可得t2-mt+2m+10=0,即m(t-2)=t2+10有解,显然t=2无意义,故t>2,m=eq \f(t2+10,t-2)=eq \f((t-2)2+4(t-2)+14,t-2)=t-2+eq \f(14,t-2)+4≥2eq \r(14)+4,当且仅当t=eq \r(14)+2时,等号成立.
[2eq \r(14)+4,+∞)
解析:①当a=0时,方程|4x2-2ax+1|+ax2-x=0化为4x2-x+1=0,此时无解,舍去;②当a<0时,考虑方程正实数根的情况,只需研究当x>0时,方程|4x2-2ax+1|+ax2-x=0的解的情况,即此时方程化为4x2-2ax+1+ax2-x=0,即(4+a)x2-(2a+1)x+1=0,若此时方程有两个不相等的正实数根,则需eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(4+a≠0,,Δ=(2a+1)2-4(4+a)>0,,\f(2a+1,4+a)>0,\f(1,4+a)>0,,a<0))⇒eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a≠-4,,a2>\f(15,4),,a>-\f(1,2),,a<0))⇒a∈∅;
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(15),2),+∞))
③当0<a≤2时,因为4x2-2ax+1=4eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(a,4)))
eq \s\up12(2)+1-eq \f(a2,4)≥0,所以方程|4x2-2ax+1|+ax2-x=0化为(4+a)x2-(2a+1)x+1=0,若此时方程有两个不相等的正实数根,则需eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(4+a≠0,,Δ=(2a+1)2-4(4+a)>0,,\f(2a+1,4+a)>0,\f(1,4+a)>0,,0<a≤2))⇒eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a≠-4,,a2>\f(15,4),,a>-\f(1,2),,0<a≤2))⇒eq \f(\r(15),2)<a≤2;
④当a>2时,函数y=4x2-2ax+1与x轴有两个零点x1=eq \f(a-\r(a2-4),4),x2=eq \f(a+\r(a2-4),4),函数y=-ax2+x与x轴有两个零点x3=0,x4=eq \f(1,a),因为a>2,所以0<eq \f(a-\r(a2-4),4)<eq \f(1,a)<eq \f(a,4)<eq \f(a+\r(a2-4),4),即0<x1<x4<eq \f(a,4)<x2,作出函数y=|4x2-2ax+1|与函数y=-ax2+x的图象,由图可知,两图象有两个不同的交点,且交点横坐标大于零,从而方程|4x2-2ax+1|+ax2-x=0有两个不相等的正实数根.综上所述,实数a的取值范围是eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(15),2),+∞)).
考向5 函数的实际应用
例5 (1)(2025·广东广州二模)声强级LI(单位:dB)由公式LI=10lg eq \f(I,10-12)给出,其中I为声强(单位:W/m2).轻柔音乐的声强一般在10-8~10-6 W/m2之间,则轻柔音乐的声强级范围是( )
A.0~20 dB
B.20~40 dB
C.40~60 dB
D.60~80 dB
解析:依题意可得10-8≤I≤10-6,所以104≤eq \f(I,10-12)≤106,所以4≤lg eq \f(I,10-12)≤6,所以40≤10lg eq \f(I,10-12)≤60,即轻柔音乐的声强级范围是40~60 dB.故选C.
(2)(多选)氚,亦称超重氢,是氢的同位素之一,它的原子核由一个质子和两个中子组成,并带有放射性,会发生β衰变,其半衰期是12.43年.样本中氚的质量N随时间t(单位:年)的衰变规律满足N=N0·2eq \s\up7(-\f(t,12.43)),其中N0表示氚原有的质量,则(参考数据:lg 2≈0.301)( )
A.t=12.43log2eq \f(N,N0)
B.经过24.86年后,样本中的氚元素会全部消失
C.经过62.15年后,样本中的氚元素变为原来的eq \f(1,32)
D.若x年后,样本中氚元素的含量为0.4N0,则x>16
解析:由题意,得N=N0·2eq \s\up7(-\f(t,12.43)),故有eq \f(N,N0)=2eq \s\up8(-\f(t,12.43)),左右同时取对数,得log2eq \f(N,N0)=eq \s\up4(-\f(t,12.43)),得t=-12.43log2eq \f(N,N0),故A错误;当t=24.86时,N=N0·2eq \s\up8(- \f(24.86,12.43))=2-2·N0=eq \f(1,4)N0,故B错误;当t=62.15时,N=N0·2eq \s\up8(-\f(62.15,12.43))=2-5·N0=eq \f(1,32)N0,故C正确;由题意,得0.4N0=N0·2eq \s\up8(-\f(x,12.43)),化简得x=-12.43log2eq \f(0.4N0,N0)=-12.43log2eq \f(2,5)=-12.43×(log22-log25)=-12.43×(1-log25)=-12.43×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1-\f(lg 5,lg 2)))=-12.43×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1-\f(1-lg 2,lg 2))),将lg 2≈0.301代入其中,可得x≈-12.43×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1-\f(1-0.301,0.301)))=16.43>16,故D正确.故选CD.
应用函数模型解决实际问题的一般程序和解题关键
(1)一般程序:eq \f(读题,文字语言)→eq \f(建模,数学语言)→eq \f(求解,数学应用)→eq \f(反馈,检验作答).
(2)解题关键:解答这类问题的关键是确切地建立相关函数解析式,然后应用函数、方程、不等式和导数的有关知识加以综合解答.
教室通风的目的是通过空气的流动,排出室内的污浊空气和致病微生物,降低室内二氧化碳和致病微生物的浓度,送进室外的新鲜空气.按照国家标准,教室内空气中二氧化碳日平均最高容许浓度应不超过0.1%.经测定,刚下课时,空气中含有0.2%的二氧化碳,若开窗通风后教室内二氧化碳的浓度为y%,且y随时间t(单位:分钟)的变化规律可以用函数y=0.05+λeeq \s\up8(-\f(t,11))描述,则该教室内的二氧化碳浓度达到国家标准至少需要的时间为(参考数据:ln 3≈1.1)( )
A.11分钟
B.13分钟
C.15分钟
D.17分钟
解析:由题意得,当t=0时,y=0.2,将其代入解析式得0.2=0.05+λ,解得λ=0.15,故解析式为y=0.05+0.15eeq \s\up8(-\f(t,11)),令0.05+0.15eeq \s\up8(-\f(t,11))≤0.1,解得eeq \s\up8(-\f(t,11))≤eq \f(1,3),化简得t≥11ln 3,结合ln 3≈1.1,可得t≥12.1,所以该教室内的二氧化碳浓度达到国家标准至少需要的时间为13分钟.故选B.
1.(2025·新课标Ⅰ卷,5)设f(x)是定义在R上且周期为2的偶函数,当2≤x≤3时,f(x)=5-2x,则feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(3,4)))=( )
A.-eq \f(1,2)
B.-eq \f(1,4)
C.eq \f(1,4)
D.eq \f(1,2)
解析:由题意,知f(x)=f(-x),f(x+2)=f(x)对一切x∈R成立,于是feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(3,4)))=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,4)))=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(11,4)))=5-2×eq \f(11,4)=-eq \f(1,2).故选A.
解析:解法一:设2+log2x=3+log3y=5+log5z=m,则x=2m-2,y=3m-3,z=5m-5.令m=2,则x=1,y=3-1=eq \f(1,3),z=5-3=eq \f(1,125),此时x>y>z,排除A;令m=5,则x=8,y=9,z=1,此时y>x>z,排除C;令m=8,则x=26=64,y=35=243,z=53=125,此时y>z>x,排除D.故选B.
解法二:设2+log2x=3+log3y=5+log5z=m,则x=2m-2,y=3m-3,z=5m-5,作出函数t=2s-2,t=3s-3,t=5s-5的图象,则x,y,z分别是函数t=2s-2,t=3s-3,t=5s-5的图象与直线s=m的交点的纵坐标,如图所示,随着m的变化可能有x>y>z,y>x>z,y>z>x,z>y>x.故选B.
3.(2024·新课标Ⅰ卷,6)已知函数f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(-x2-2ax-a,x<0,,ex+ln (x+1),x≥0))在R上单调递增,则a的取值范围是( )
A.(-∞,0]
B.[-1,0]
C.[-1,1]
D.[0,+∞)
解析:因为f(x)在R上单调递增,且当x≥0时,f(x)=ex+ln (x+1)单调递增,所以eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(-\f(-2a,2×(-1))≥0,,-a≤e0+ln 1,))解得-1≤a≤0,即a的取值范围是[-1,0].故选B.
5.(2024·新课标Ⅱ卷,6)设函数f(x)=a(x+1)2-1,g(x)=cosx+2ax,当x∈(-1,1)时,曲线y=f(x)与y=g(x)恰有一个交点,则a=( )
A.-1
B.eq \f(1,2)
C.1
D.2
6.(2024·新课标Ⅱ卷,8)设函数f(x)=(x+a)·ln (x+b),若f(x)≥0,则a2+b2的最小值为( )
A.eq \f(1,8)
B.eq \f(1,4)
C.eq \f(1,2)
D.1
解析:解法一:由题意可知,f(x)的定义域为(-b,+∞),令x+a=0,得x=-a;令ln (x+b)=0,得x=1-b.若-a≤-b,当x∈(-b,1-b)时,可知x+a>0,ln (x+b)<0,此时f(x)<0,不符合题意;若-b<-a<1-b,当x∈(-a,1-b)时,可知x+a>0,ln (x+b)<0,此时f(x)<0,不符合题意;若-a=1-b,当x∈(-b,1-b)时,可知x+a<0,ln (x+b)<0,此时f(x)>0,当x∈[1-b,+∞)时,可知x+a≥0,ln (x+b)≥0,此时f(x)≥0,可知-a=1-b符合题意;若-a>1-b,当x∈(1-b,-a)时,可知x+a<0,ln (x+b)>0,此时f(x)<0,不符合题意.综上所述,-a=1-b,即b=a+1,则a2+b2=a2+(a+1)2=2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(a+\f(1,2)))
eq \s\up12(2)+eq \f(1,2)≥eq \f(1,2),当且仅当a=-eq \f(1,2),b=eq \f(1,2)时,等号成立,所以a2+b2的最小值为eq \f(1,2).故选C.
解法二:由题意可知,f(x)的定义域为(-b,+∞),令x+a=0,得x=-a;令ln (x+b)=0,得x=1-b,则当x∈(-b,1-b)时,ln (x+b)<0,故x+a≤0,所以1-b+a≤0;当x∈(1-b,+∞)时,ln (x+b)>0,故x+a≥0,所以1-b+a≥0,故1-b+a=0,则a2+b2=a2+(a+1)2=2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(a+\f(1,2)))
eq \s\up12(2)+eq \f(1,2)≥eq \f(1,2),当且仅当a=-eq \f(1,2),b=eq \f(1,2)时,等号成立,所以a2+b2的最小值为eq \f(1,2).故选C.
已知函数f(x)=x2+ln (ex+e-x)-2,则不等式f(x+2)≤f(2x-3)的解集为( )
A.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(-5,-\f(1,3)))
B.(-∞,-5]∪eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,3),+∞))
C.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(1,3),5))
D.eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\co1(-∞,\f(1,3)))∪[5,+∞)
解析:易知函数f(x)的定义域为R,又f(-x)=(-x)2+ln (e-x+ex)-2=x2+ln (ex+e-x)-2=f(x),故f(x)为偶函数,当x≥0时,ex≥1,所以y=ex+e-x=ex+eq \f(1,ex),令t=ex,t≥1,结合对勾函数y=t+eq \f(1,t)在[1,+∞)上单调递增,y=ex在[0,+∞)上单调递增,由复合函数的单调性可知,y=ex+e-x在[0,+∞)上单调递增,又y=ln x在(0,+∞)上单调递增,故y=ln (ex+e-x)在[0,+∞)上单调递增,易知f(x)=x2+ln (ex+e-x)-2在[0,+∞)上单调递增,又f(x)为偶函数,所以由f(x+2)≤f(2x-3)可得|x+2|≤|2x-3|,两边平方并整理,得3x2-16x+5≥0,解得x≥5或x≤eq \f(1,3),所以不等式f(x+2)≤f(2x-3)的解集为eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\co1(-∞,\f(1,3)))∪[5,+∞).故选D.
一、单选题
1.函数f(x)=eq \f(2x+1,\r(3x-2))+(x-1)0的定义域为( )
A.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3),+∞))
B.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3),1))∪(1,+∞)
C.eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3),1))∪(1,+∞)
D.eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3),+∞))
解析:由已知得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(3x-2>0,,x-1≠0,))解得x>eq \f(2,3)且x≠1,所以函数f(x)的定义域为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3),1))∪(1,+∞).
2.(2025·河北石家庄一模)已知函数f(x)是定义在R上的奇函数,当x<0时,f(x)=ex,那么f(ln 3)的值为( )
A.eq \f(1,3)
B.-3
C.3
D.-eq \f(1,3)
解析:由题意知,ln 3>0,因为f(x)是定义在R上的奇函数,所以f(ln 3)=-feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(ln\f(1,3)))=-eln eq \f(1,3)=-eq \f(1,3).故选D.
3.已知函数y=f(x)的大致图象如图所示,则函数y=f(x)的解析式可能是( )
A.f(x)=cosx·ln eq \f(x-1,1+x)
B.f(x)=cosx·ln eq \f(x+1,x-1)
C.f(x)=sinx·ln eq \f(x-1,1+x)
D.f(x)=sinx·ln eq \f(x+1,x-1)
解析:由图象可知,y=f(x)为偶函数.对于A,f(-x)=cos(-x)·ln eq \f(-x-1,1-x)=cosx·ln eq \f(x+1,x-1)=cosx·ln eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(x-1,x+1)))
eq \s\up12(-1)=-cosx·ln eq \f(x-1,x+1)=-f(x),f(x)为奇函数,排除A;对于B,f(-x)=cos(-x)·ln eq \f(-x+1,-x-1)=cosx·ln eq \f(x-1,x+1)=cosx·ln eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(x+1,x-1)))
eq \s\up12(-1)=-cosx·ln eq \f(x+1,x-1)=-f(x),f(x)为奇函数,排除B;y=ln eq \f(x+1,x-1)和y=ln eq \f(x-1,x+1)的定义域均为(-∞,-1)∪(1,+∞),当x从1的右侧趋近1时,ln eq \f(x+1,x-1)>ln 1>0,sinx>0,即f(x)=sinx·ln eq \f(x+1,x-1)>0,结合图象排除D.故选C.
4.(2025·山西太原一模)已知a=eq \f(3,2),b=log23,c=log35,则下列结论正确的是( )
A.a>b>c
B.b>a>c
C.b>c>a
D.a>c>b
解析:因为a=eq \f(3,2)=log22eq \s\up8(\f(3,2))=log22eq \r(2)<log23=b,a=eq \f(3,2)=log33eq \s\up8(\f(3,2))=log3eq \r(27)>log35=c,所以b>a>c.故选B.
解析:设他至少经过n小时后才能驾驶汽车,则有60×(1-30%)n<20,即0.7n<eq \f(1,3),两边同时取对数,得lg 0.7n<lg eq \f(1,3),即nlg 0.7<lg eq \f(1,3),因为lg 0.7<0,所以n>eq \f(lg \f(1,3),lg 0.7)=eq \f(lg 3-1,lg \f(7,10))=eq \f(-lg 3,lg 7-lg 10)≈eq \f(-0.48,0.85-1)=3.2,所以n≥4,即他至少经过4小时后才能驾驶汽车.故选D.
6.(2025·湖南长沙新高考适应性考试)已知函数f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(4x,x≥a,,-2log2x,0<x<a,))若f(x)在(0,+∞)上存在最小值,则实数a的取值范围是( )
A.[1,+∞)
B.eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),+∞))
C.(0,1]
D.eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\co1(0,\f(1,2)))
解析:当x≥a时,f(x)=4x单调递增,所以当x=a时,f(x)有最小值4a;当0<x<a时,f(x)=-2log2x单调递减,所以f(x)>-2log2a,无最小值,因为f(x)在(0,+∞)上存在最小值,所以-2log2a≥4a,令g(x)=4x+2log2x,因为y=4x和y=2log2x在(0,+∞)上均单调递增,所以g(x)在(0,+∞)上单调递增,又因为geq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))=0,所以当0<x≤eq \f(1,2)时,g(x)≤0,即4x+2log2x≤0,所以-2log2a≥4a的解集为eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\co1(0,\f(1,2))).故选D.
7.已知定义在R上的奇函数f(x)满足f(1+x)=f(1-x),当x∈(0,1)时,f(x)=2x,则f(log236)=( )
A.eq \f(9,4)
B.eq \f(16,9)
C.eq \f(9,8)
D.eq \f(8,9)
解析:因为f(x)为奇函数且满足f(1+x)=f(1-x),所以f((x+1)+1)=f(1-(x+1)),即f(x+2)=f(-x)=-f(x),所以f(x+4)=f((x+2)+2)=-f(x+2)=-[-f(x)]=f(x),所以f(x)是周期为4的周期函数.因为5=log232<log236<log264=6,所以0<6-log236<1,所以f(log236)=f(log236-4)=-f(4-log236)=f(4-log236+2)=f(6-log236)=26-log236=eq \f(26,2log236)=eq \f(64,36)=eq \f(16,9).故选B.
8.设a∈R,函数f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2|x-1|-1,x≥0,,-x2+ax,x<0,))若函数y=f(f(x))恰有5个零点,则实数a的取值范围为( )
A.(-2,2)
B.(0,2)
C.[-1,0)
D.(-∞,-2)
解析:设t=f(x),当x≥0时,f(x)=2|x-1|-1,此时t≥0,由f(t)=0,得t=1,即f(x)=2|x-1|-1=1,解得x=0或x=2,所以y=f(f(x))在[0,+∞)上有2个零点.当x<0时,f(x)=-x2+ax,f(x)图象的对称轴方程为x=eq \f(a,2).若a≥0,函数y=f(x)的大致图象如图1所示,
此时f(x)=-x2+ax<0,即t<0,则f(t)<0,所以f(t)=0无解,则t=f(x)无零点,y=f(f(x))无零点.综上,y=f(f(x))只有2个零点,不符合题意;若a<0,此时f(x)的大致图象如图2所示,令-t2+at=0,解得t=a<0(t=0舍去),显然f(x)=a在(-∞,0)上存在唯一负数解,所以要使y=f(f(x))恰有5个零点,则需feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a,2)))>1,即-eq \f(a2,4)+eq \f(a2,2)>1,解得a<-2,所以实数a的取值范围为(-∞,-2).故选D.
二、多选题
9.(2025·辽宁辽阳二模)已知函数f(x)=sineq \f(1,x),则下列结论正确的是( )
A.f(x)的定义域为R
B.f(x)的值域为[-1,1]
C.f(x)是奇函数
D.f(x)在eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,π),+∞))上单调递减
解析:f(x)的定义域为(-∞,0)∪(0,+∞),值域为[-1,1],A错误,B正确;f(-x)=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,x)))=-sineq \f(1,x)=-f(x),f(x)是奇函数,C正确;当x∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,π),+∞))时,eq \f(1,x)∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(π,2))),函数y=eq \f(1,x)在eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,π),+∞))上单调递减,函数y=sinx在eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(π,2)))上单调递增,所以f(x)在eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,π),+∞))上单调递减,D正确.故选BCD.
10.(2025·广东茂名一模)已知函数f(x)=eq \f(2x+1,2x+a),则( )
A.当a>0时,f(x)是增函数
B.当a<0时,f(x)的值域为(2,+∞)
C.当a=1时,曲线y=f(x)关于点(0,1)对称
D.当a=4时,∀x∈R,f(kx+1)+f(2-x2)<2,则-2<k<2
解析:对于A,因为f(x)=eq \f(2x+1,2x+a)=2+eq \f(-2a,2x+a)的定义域为R,当a>0时,y=2x+a在定义域R上单调递增,且y=2x+a>a>0,又y=eq \f(-2a,x)在(0,+∞)上单调递增,所以f(x)在定义域R上单调递增,故A正确;
对于B,当a=-2时,f(0)=-2,又-2∉(2,+∞),故B错误;对于C,当a=1时,f(x)=eq \f(2x+1,2x+1),则f(x)+f(-x)=eq \f(2x+1,2x+1)+eq \f(2-x+1,2-x+1)=eq \f(2x+1,2x+1)+eq \f(2,2x+1)=2,所以曲线y=f(x)关于点(0,1)对称,故C正确;对于D,当a=4时,f(x)=eq \f(2x+1,2x+4)=eq \f(2x-1,2x-2+1)的图象是由y=eq \f(2x+1,2x+1)的图象向右平移2个单位长度得到,所以曲线y=f(x)的对称中心为(2,1),且f(x)在定义域R上单调递增,所以∀x∈R,f(kx+1)+f(2-x2)<2,可得∀x∈R,2-f(4-kx-1)+f(2-x2)<2,即∀x∈R,f(2-x2)<f(4-kx-1),从而得到∀x∈R,2-x2<3-kx,即x2-kx+1>0恒成立,所以Δ=k2-4<0,解得-2<k<2,故D正确.故选ACD.
11.已知定义在R上的奇函数f(x)满足f(2x-1)=f(3-2x),当x∈[0,1]时,f(x)=x,则下列结论正确的是( )
A.函数f(x)的最小正周期为6
B.函数f(x)在[2028,2029]上单调递增
C.eq \o(∑,\s\up16(22),\s\do14(k=1))f(k)=1
D.方程f(x)=log5|x|有4个根
解析:用2x替换x,则f(x-1)=f(3-x),所以f(x+2)=f(-x)=-f(x),所以f(x+4)=-f(x+2)=f(x),所以函数f(x)的最小正周期为4,故A错误;当x∈[0,1]时,f(x)=x,所以函数f(x)在[0,1]上单调递增,因为函数f(x)的最小正周期为4,所以函数f(x)在[2028,2029]上的单调性与在[0,1]上的单调性相同,故B正确;因为f(0)=0,f(1)=1,令x=0,则f(2)=-f(0)=0,令x=1,则f(3)=-f(1)=-1,又f(4)=f(0)=0,所以f(1)+f(2)+f(3)+f(4)=0,eq \o(∑,\s\up12(22),\s\do14(k=1))f(k)=5[f(1)+f(2)+f(3)+f(4)]+f(1)+f(2)=1,故C正确;当x∈[0,1]时,f(x)=x,结合对称性与周期性作出函数f(x)的图象,然后作出y=log5|x|的图象,如图,由图可知两函数图象共有5个交点,可得方程f(x)=log5|x|有5个根,故D错误.故选BC.
解析:由|x|-1>0,得f(x)的定义域为(-∞,-1)∪(1,+∞),f(-x)=lg (|x|-1)+2-x+2x=f(x),故f(x)为偶函数,而y=lg (|x|-1),y=2x+2-x在(1,+∞)上均单调递增,故f(x)在(1,+∞)上单调递增,则f(x+1)<f(2x)可化为eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(|x+1|<|2x|,,|x+1|>1,))解得x>1或x<-2.所以x的取值范围为(-∞,-2)∪(1,+∞).
14.(2025·安徽合肥二模)已知函数f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(|x-a|-a+1,x>1,,x2-2ax+3,x≤1))的最小值为-1,则a=________.
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