内容正文:
第二章
§2.10 函数的图象
1.在实际情境中,会根据不同的需要选择恰当的方法(如图象法、列表法、解析法)表示函数.
2.会画简单的函数图象.
3.会运用函数图象研究函数的性质,解决方程解的个数与不等式解的问题.
课标要求
内容索引
第一部分 落实主干知识
第二部分 探究核心题型
课时精练
第一部分
落实主干知识
1.利用描点法作函数图象的步骤: 、 、 .
2.利用图象变换法作函数的图象
(1)平移变换
列表
描点
连线
f(x)+k
f(x+h)
f(x-h)
f(x)-k
知识梳理
5
(2)对称变换
-f(x)
f(-x)
-f(-x)
logax(a>0,且a≠1)
知识梳理
6
(3)翻折变换
|f(x)|
f(|x|)
知识梳理
7
1.左右平移仅仅是相对x而言的,即发生变化的只是x本身,利用“左加右减”进行操作.如果x的系数不是1,需要把系数提出来,再进行变换.
2. 函数图象自身的对称关系
(2)函数y=f(x)的图象关于点(a,b)成中心对称⇔f(a+x)=2b-f(a-x)⇔f(x)=2b-f(2a-x).
常用结论
3.两个函数图象之间的对称关系
(1)函数y=f(x)与y=f(2a-x)的图象关于直线x=a对称.
(2)函数y=f(x)与y=2b-f(2a-x)的图象关于点(a,b)对称.
常用结论
1.判断下列结论是否正确.(请在括号中打“√”或“×”)
(1)函数y=|f(x)|为偶函数.( )
(2)函数y=f(1-x)的图象,可由y=f(-x)的图象向左平移1个单位得到.
( )
(3)当x∈(0,+∞)时,函数y=|f(x)|与y=f(|x|)的图象相同.( )
(4)函数y=f(x)的图象关于y轴对称即函数y=f(x)与y=f(-x)的图象关于y轴对称.( )
×
×
×
×
自主诊断
√
自主诊断
当x→+∞时,f(x)→0,A,B错误.
自主诊断
3.函数f(x)=ln(x+1)的图象与函数g(x)=x2-4x+4的图象的交点个数为
A.0 B.1 C.2 D.3
√
由于函数f(x)=ln(x+1)的图象是由函数y=ln x的图象
向左平移1个单位得到的,
函数g(x)=x2-4x+4=(x-2)2,
故函数g(x)图象的对称轴为x=2,顶点坐标为(2,0),开口向上,所以作出f(x),g(x)的图象如图所示,故函数f(x)与g(x)的图象有两个交点.
自主诊断
4.函数y=f(x)的图象与y=ex的图象关于y轴对称,再把y=f(x)的图象向右平移1个单位后得到函数y=g(x)的图象,则g(x)=________.
由题意可知f(x)=e-x,把y=f(x)的图象向右平移1个单位后得到g(x)=e-(x-1)=e-x+1的图象.
e-x+1
返回
自主诊断
第二部分
探究核心题型
题型一 作函数图象
例1 作出下列各函数的图象:
再向上平移2个单位得到,如图所示.
(2)y=|x2-4x-5|;
y=|x2-4x-5|的图象可由函数y=x2-4x-5的图象保留x轴上方的部分不变,将x轴下方的部分翻折到x轴上方得到,如图所示.
函数图象的常见画法及注意事项
(1)直接法:对于熟悉的基本函数,根据函数的特征描出图象的关键点,直接作图.
(2)转化法:含有绝对值符号的,去掉绝对值符号,转化为分段函数来画.
(3)图象变换法:若函数图象可由某个基本函数的图象经过平移、伸缩、翻折、对称得到,则可利用图象变换作图.
(4)画函数的图象一定要注意定义域.
思维升华
跟踪训练1 作出下列各函数的图象:
(1)y=x2-2|x|-3;
(2)y=|log2(x+1)|.
y=|log2(x+1)|,其图象可由y=log2x的图象向左平
移1个单位,
再保留x轴上方部分不变,将x轴下方部分翻折到x
轴上方得到,如图所示.
题型二 函数图象的识别
√
(2)(2022·全国乙卷)如图是下列四个函数中的某个函数在区间[-3,3]上的大致图象,则该函数是
√
对于选项B,当x=1时,y=0,与图象不符,
故排除B;
识别函数的图象的主要方法
(1)利用函数的性质,如奇偶性、单调性、定义域等判断.
(2)利用函数的零点、极值点等判断.
(3)利用特殊函数值判断.
思维升华
√
√
当-1≤x≤0时,f(x)=-2x,表示一条线段,且线
段经过(-1,2)和(0,0)两点.
f(x-1)的图象可由f(x)的图象向右平移1个单位得到,故A正确;
f(-x)的图象可由f(x)的图象关于y轴对称后得到,故B正确;
由于f(x)的值域为[0,2],故f(x)=|f(x)|,故|f(x)|的图象与f(x)的图象完全相同,故C正确;很明显D中f(|x|)的图象不正确.
题型三 函数图象的应用
命题点1 利用图象研究函数的性质
例3 (多选)(2023·聊城模拟)关于函数f(x)=|ln|2-x||,下列描述正确的有
A.函数f(x)在区间(1,2)上单调递增
B.函数y=f(x)的图象关于直线x=2对称
C.若x1≠x2,但f(x1)=f(x2),则x1+x2=2
D.函数f(x)有且仅有两个零点
√
√
√
由函数y=ln x,x轴下方图象翻折到上方可得函
数y=|ln x|的图象,
将y轴右侧图象翻折到左侧,右侧不变,可得
函数y=|ln|x||=|ln|-x||的图象,
将函数图象向右平移2个单位,可得函数y=|ln|-(x-2)||=|ln|2-x||的图象,
则函数f(x)=|ln|2-x||的图象如图所示.
由图可得函数f(x)在区间(1,2)上单调递增,故A
正确;
函数y=f(x)的图象关于直线x=2对称,故B正确;
若x1≠x2,但f(x1)=f(x2),则x1,x2关于直线x=
2对称,则x1+x2=4,故C错误;
函数f(x)有且仅有两个零点,故D正确.
命题点2 利用图象解不等式
例4 (2023·商丘联考)已知定义在R上的奇函数f(x)在[0,+∞)上的图象如图所示,则不等式x2f(x)>2f(x)的解集为
√
根据奇函数的图象特征,作出f(x)在(-∞,0)上的图象,如图所示,
由x2f(x)>2f(x),得(x2-2)f(x)>0,
命题点3 利用图象求参数的取值范围
例5 (2023·保定联考)已知函数f(x)= 若函数g(x)=f(x)-a有三个零点,则a的取值范围是
A.(0,1) B.(0,2]
C.(2,+∞) D.(1,+∞)
√
要使函数g(x)=f(x)-a有三个零点,
则f(x)=a有三个不相等的实根,
即y=f(x)与y=a的图象有三个交点,
当x≤-1时,f(x)=1-3x+1在(-∞,-1]上单调递减,f(x)∈[0,1);
当-1<x≤0时,f(x)=3x+1-1在(-1,0]上单调递增,f(x)∈(0,2];
当x>0时,f(x)=ln x在(0,+∞)上单调递增,f(x)∈R.
作出函数f(x)的图象,如图所示.
由y=f(x)与y=a的图象有三个交点,结合函数图象可得a∈(0,1).
当不等式问题不能用代数法求解或用代数法求解比较困难,但其对应函数的图象可作出时,常将不等式问题转化为图象的位置关系问题,从而利用数形结合思想求解.
思维升华
跟踪训练3 (1)把函数f(x)=ln|x-a|的图象向左平移2个单位,所得函数在(0,+∞)上单调递增,则a的最大值为
A.1 B.2 C.3 D.4
√
把函数f(x)=ln|x-a|的图象向左平移2个单位,得到函数g(x)=ln|x+2-a|的图象,
则函数g(x)在(a-2,+∞)上单调递增,
又因为所得函数在(0,+∞)上单调递增,
所以a-2≤0,即a≤2.所以a的最大值为2.
(2)已知函数f(x)=|x-2|+1,g(x)=kx.若方程f(x)=g(x)有两个不相等的实
数根,则实数k的取值范围是________.
先作出函数f(x)=|x-2|+1的图象,如图所示,
(3)设函数f(x)的定义域为R,满足f(x)=2f(x-2),且当x∈(0,2]时,f(x)=x(2-x),若对任意x∈(-∞,m],都有f(x)≤3,则实数m的取值范围是
__________.
因为函数f(x)的定义域为R,满足f(x)=2f(x-2),
且当x∈(0,2]时,f(x)=x(2-x),
所以当x∈(2,4]时,f(x)=2(x-2)[2-(x-2)]=2(x
-2)(4-x),
当x∈(4,6]时,f(x)=4[(x-2)-2][4-(x-2)]=4(x-4)(6-x),
函数部分图象如图所示,
由4(x-4)(6-x)=3,得4x2-40x+99=0,
返回
因为对任意x∈(-∞,m],都有f(x)≤3,
课时精练
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一、单项选择题
1.(2023·万州模拟)将函数y=2(x-1)2+3的图象向左平移1个单位,再向下平移3个单位,所得的函数图象对应的解析式为
A.y=2(x-2)2+6 B.y=2x2+6
C.y=2x2 D.y=2(x-2)2
√
知识过关
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函数y=2(x-1)2+3的图象向左平移1个单位得到y=2x2+3的图象,
再向下平移3个单位得到y=2x2的图象.
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方法一 (特值法)
方法二 令y=f(x),
则f(-x)=(3-x-3x)cos(-x)
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=-(3x-3-x)cos x=-f(x),
所以函数y=(3x-3-x)cos x是奇函数,
排除B,D;
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3.(2023·烟台模拟)若某函数在区间[-π,π]上的大致图象如图所示,则该函数的解析式可能是
√
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A选项,设f(x)=(x+2)sin 2x,
则f(x)<0,不符合图象,排除A;
且2<x+2<π+2,0<sin x≤1,1<x+1<π+1,
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所以0<(x+2)sin x<π+2.
令f(x)=0,解得x=0或x=-2,不符合图象,排除D.
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4.(2023·重庆模拟)已知函数f(x)的图象
如图1所示,则图2所表示的函数是
A.1-f(x) B.-f(2-x)
C.f(-x)-1 D.1-f(-x)
√
由题图知,将f(x)的图象关于y轴对称后再向下平移1个单位即得题图2,
将f(x)的图象关于y轴对称后可得函数y=f(-x)的图象,
再向下平移1个单位,可得y=f(-x)-1的图象,
所以题图2所表示的函数是y=f(-x)-1.
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5.已知函数f(x)=log2(x+1)-|x|,则不等式f(x)>0的解集是
A.(-1,1) B.(0,1)
C.(-1,0) D.∅
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不等式f(x)>0⇔log2(x+1)>|x|,
分别画出函数y=log2(x+1)和y=|x|的图象,如
图所示,由图象可知y=log2(x+1)和y=|x|有两
个交点,分别是(0,0)和(1,1),
由图象可知log2(x+1)>|x|的解集是(0,1),
即不等式f(x)>0的解集是(0,1).
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6.(2024·天津模拟)定义:设不等式F(x)<0的解集为M,若M中只有唯一整数,则称M是最优解.若关于x的不等式|x2-2x-3|-mx+2<0有最优解,则实数m的取值范围是
√
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|x2-2x-3|-mx+2<0可转化为|x2-2x-3|<mx-2,
在同一平面直角坐标系中分别作出函数f(x)=|x2-
2x-3|,g(x)=mx-2的图象,如图所示.
易知当m=0时不满足题意.
当m>0时,要存在唯一的整数x0,满足f(x0)<g(x0),
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当m<0时,要存在唯一的整数x0,满足f(x0)<g(x0),
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二、多项选择题
A.a<0
B.b<0
C.c>0
D.abc<0
√
√
√
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当x=-c时,函数f(x)无意义,
由图知-c<0,所以c>0,C正确;
又因为b<0,所以a>0,A错误;
综上,a>0,b<0,c>0,所以abc<0,D正确.
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8.(2023·南京模拟)若∀x∈R,f(x+1)=f(1-x),当x≥1时,f(x)=x2-4x,则下列说法错误的是
A.函数f(x)为奇函数
B.函数f(x)在(1,+∞)上单调递增
C.f(x)min=-4
D.函数f(x)在(-∞,1)上单调递减
√
√
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由∀x∈R,f(x+1)=f(1-x),
可知f(x)的图象关于直线x=1对称,当x≥1时,f(x)=x2-4x=(x-2)2-4,
当x<1时,2-x>1,f(2-x)=(2-x-2)2-4=x2-4,
则f(x)=f(2-x)=x2-4,
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所以f(x)在(0,1),(2,+∞)上单调递增,在(-∞,0),(1,2)上单调递减,
f(x)min=-4,f(x)不是奇函数,故A,B,D错误,C正确.
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三、填空题
9.把抛物线y=2(x-1)2+1向左平移2个单位,再向上平移2个单位得到的抛物线解析式为________________.
把抛物线y=2(x-1)2+1向左平移2个单位,得到y=2(x-1+2)2+1=2(x+1)2+1的图象,再向上平移2个单位得到y=2(x+1)2+1+2=2(x+1)2+3的图象.
y=2(x+1)2+3
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11.已知偶函数y=f(x+1)在区间[0,+∞)上单调递减,则函数y=f(x-1)的单调递增区间是___________.
因为偶函数y=f(x+1)在区间[0,+∞)上单调递减,所以y=f(x+1)在区间(-∞,0]上单调递增,又因为f(x-1)=f((x-2)+1),则函数f(x-1)的图象是由函数f(x+1)的图象向右平移2个单位得到的,所以函数f(x-1)的单调递增区间是(-∞,2].
(-∞,2]
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12.(2023·赤峰模拟)若函数f(x)=x(|x|-2)在[m,n]上的最小值是-1,最大值是3,则n-m的最大值为________.
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当x≥0时,令x(x-2)=3,
得x1=-1(舍),x2=3,
当x<0时,令x(-x-2)=-1,
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四、解答题
(1)作出函数f(x)的图象;
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当x≤0时,0<2x≤1,则f(x)=|2x-2|=2-2x∈[1,2),
作出函数f(x)的图象,如图所示.
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(2)讨论方程f(x)-m=0根的情况.
由f(x)-m=0可得m=f(x),
则方程f(x)-m=0的根的个数即为直线y=m
与函数y=f(x)图象的交点个数,
如图所示.
当m≤0时,方程f(x)-m=0无实根;
当0<m<1或m≥2时,方程f(x)-m=0只有一个实根;
当1≤m<2时,方程f(x)-m=0有两个不相等的实根.
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14.(2024·北京模拟)已知函数f(x)=2x-ax+1(a∈R).
(1)若a∈Z,且f(4)>0,求a的最大值;
因为函数f(x)=2x-ax+1(a∈R),
又a∈Z,所以a的最大值为4.
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(2)当a=3时,求函数f(x)的零点;
当a=3时,f(x)=2x-3x+1,
由f(x)=2x-3x+1=0,可得2x=3x-1,
作出函数y=2x与y=3x-1的图象,如图所示.
由图可知y=2x与y=3x-1的图象有两个交点,
即函数f(x)有两个零点,
又因为f(1)=2-3+1=0,f(3)=23-3×3+1=0,
故函数f(x)的零点为1,3.
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(3)若对任意x∈(-∞,1)都有f(x)>0,求a的取值范围.
因为对任意x∈(-∞,1)都有f(x)>0,
所以2x>ax-1在(-∞,1)上恒成立,
即当x∈(-∞,1)时,函数y=2x的图象恒在直线y=
ax-1的上方,
作出函数y=2x,x∈(-∞,1)与y=ax-1的大致图
象,如图所示.
则a≥0,且a-1≤2,所以0≤a≤3,
即a的取值范围为[0,3].
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15.(多选)(2023·滨州模拟)在平面直角坐标系中,如图放置的边长为2的正方形ABCD沿x轴滚动(无滑动滚动),点D恰好经过坐标原点,设顶点B(x,y)的轨迹方程是y=f(x),则对函数y=f(x)的判断正确的是
A.函数y=f(x)是奇函数
B.对任意x∈R,都有f(x+4)=f(x-4)
C.函数y=f(x)的值域为
D.函数y=f(x)在区间[6,8]上单调递增
√
√
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能力拓展
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此后依次重复,所以函数f(x)是以8为周期的周
期函数,由图象可知,函数f(x)为偶函数,故A
错误;
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因为f(x)以8为周期,所以f(x+8)=f(x),即f(x+4)=f(x-4),故B正确;
由图象可知,f(x)在[-2,0]上单调递增,因为f(x)以8为周期,所以f(x)在[6,8]上的图象和在[-2,0]上的图象相同,即f(x)在[6,8]上单调递增,故D正确.
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(-5,-4)
由f(x)=0,
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由图可知,当a∈(-5,-4]时,直线y=a与函数g(x)的图象有3个交点,
从而f(x)有3个零点,
但x2-4x-a>0对x>0恒成立,则a<-4,
故a∈(-5,-4).
返回
①y=f(x)y= .
②y=f(x)y= .
③y=f(x)y= .
④y=ax (a>0,且a≠1)y= .
①y=f(x)y= .
②y=f(x)y= .
(1)若函数y=f(x)的定义域为R,且有f(a+x)=f(b-x),则函数y=f(x)的图象关于直线x=对称.
2.函数f(x)=的部分图象大致为
由于f =<0,故D错误,
(1)y=;
原函数解析式可化为y=2+,
故函数图象可由函数y=的图象向右平移1个单
位,
(3)y=|x-1|-1.
y=|x-1|-1,其图象可看作由函数y=|x|的图象向右平移1个单位,再向下平移1个单位得到,
而y=|x|=其图象可由y=x的图象保留x≥0时的图象,然后将该部分关于y轴对称得到,
则y=|x-1|-1的图象如图所示.
y=x2-2|x|-3=其图象
如图所示.
例2 (1)(2024·濮阳模拟)函数f(x)=的大致图象为
由题意知函数f(x)的定义域为,
因为f(-x)==-f(x),所以f(x)为奇函数,故排除A;
因为f(1)=>0,故排除B;
因为f(2)=>=f(1),故排除D.
A.y= B.y=
C.y= D.y=
对于选项D,当x=3时,y=sin 3>0,与图
象不符,故排除D;
对于选项C,当0<x<时,0<cos x<1,故y=<≤1,与图象不符,故排除C.
跟踪训练2 (1)函数f(x)=sin x的部分图象为
因为f(x)=sin x,所以f(0)=0,故排除A和B;
又f = +1<2,故排除C,而D满足.
(2)已知函数f(x)=则下列图象错误的是
当0<x≤1时,f(x)=,表示一段曲线.函数f(x)的图
象如图所示.
A.(-,0)∪(,2)
B.(-∞,-2)∪(2,+∞)
C.(-∞,-2)∪(-,0)∪(,2)
D.(-2,-)∪(0,)∪(2,+∞)
则或
解得x<-2或<x<2或-<x<0,
故不等式的解集为(-∞,-2)∪(-,0)∪(,2).
当直线g(x)=kx与直线AB平行时,斜率为1,
当直线g(x)=kx过点A时,斜率为,
故当f(x)=g(x)有两个不相等的实数根时,实数
k的取值范围为.
解得x=或x=,
所以由图可知m≤.
2.(2022·全国甲卷)函数y=(3x-3-x)cos x在区间上的图象大致为
取x=1,则y=cos 1=cos 1>0;
取x=-1,则y=cos(-1)
=-cos 1<0.结合选项知A正确.
取x=1,则y=cos 1=cos 1>0,排除C,故A正确.
A.y=(x+2)sin 2x B.y=
C.y= D.y=
则当x∈时,2x∈(π,2π),
C选项,设f(x)=,
当x∈(0,π)时,f(x)=,
所以f(x)=<(x+2)sin x<π+2<6,不符
合图象,排除C;
D选项,设f(x)=,
A. B.
C.∪ D.∪
则即
解得<m≤.
则即
解得-≤m<-2.
综上,实数m的取值范围是∪.
7.(2023·宜春模拟)函数f(x)=的图象如图所示,则下列结论一定成立的是
由图知f(0)=>0,所以b<0,B正确;
令f(x)=0,解得x=,
由图知<0,
所以f(x)=
作出f(x)=的图象,如图所示,
10.若函数f(x)=的图象关于点(1,1)对称,则实数a=________.
f(x)==a+,关于点(1,a)对称,故a=1.
4+
作出函数f(x)=x(|x|-2)=的图象,如图所示,
得x3=-1-,x4=-1+(舍),
结合图象可得(n-m)max=x2-x3=3-(-1-)=4+.
13.已知函数f(x)=
所以f(4)=24-4a+1>0,即a<,
[0,2]
由题意得,当-4≤x<-2时,点B的轨迹是以(-2,0)为圆心,2为半径的圆;
当-2≤x<2时,点B的轨迹是以原点为圆心,2为半径的圆;
当2≤x<4时,点B的轨迹是以(2,0)为圆心,2为半径的圆,如图所示.
由图象可知,f(x)的值域为[0,2],故C正确;
16.(2024·抚顺联考)若函数f(x)=恰有3个零点,则实数a的取值范围是____________.
得a=
作出函数g(x)=的图象,如图所示.
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