内容正文:
专题六 函数与导数
考点一 函数的概念与表示(多考向探究预测)
考点二 函数的图象
目 录 索 引
考点三 函数的性质(多考向探究预测)
领航高考风向标
近五年高考函数与导数命题呈现以下特点:
1.知识融合深化 导数常与数列、三角函数、解析几何等知识深度融合,形成多知识点融合的压轴题,如2025年新课标卷将导数与三角函数结合,考查学生分析问题的思维过程.
2.情境创新凸显 引入新定义或新情境,以数学文化、生活实际、科技成果等为背景的题目逐渐增多,使试题更具创新性和应用性.此外,分段函数、抽象函数与指对函数的复合应用频率增加.
3.思维能力侧重 对学生的逻辑推理、数学抽象、数学运算等核心素养的考查力度不断加大,注重学生思维的深度和广度,如2025年试题计算量和思维层次区分度增加.
4.命题形式灵活 题目顺序随机性增强,函数与导数出现在不同题型和难度层次中,且可能出现多选题、开放题、结构不良题等新题型.
第1讲 函数的图象与性质
考点一 函数的概念与表示(多考向探究预测)
理知识
1.复合函数的定义域
(1)若f(x)的定义域为[m,n],则y=f(g(x))中,由m≤g(x)≤n解得x的取值范围即为f(g(x))的定义域.
(2)若f(g(x))的定义域为[m,n],则由m≤x≤n得到g(x)的取值范围,即为f(x)的定义域.
2.分段函数是指自变量在不同的取值范围内,其对应法则也不同的函数,分段函数是一个函数,而不是多个函数;分段函数的定义域是各段x的取值范围的并集,值域是各段y的取值范围的并集,故解分段函数时要分段解决.
[微提醒]在求分段函数的值域时常用数形结合的方法.
链高考
1.(2022北京,11)函数f(x)=的定义域是 .
(-∞,0)∪(0,1]
解析 函数的定义域满足即x∈(-∞,0)∪(0,1].
2.(2022浙江,14)已知函数f(x)=则f(f)))= ;
若当x∈[a,b]时,1≤f(x)≤3,则b-a的最大值是 .
3+
解析 f(f())=f(-+2)=f()=-1=
若x≤1时,由f(x)∈[1,3],解得x∈[-1,1];
若x>1时,由f(x)∈[1,3],解得x∈(1,2+].
所以b-a的最大值为3+
考向1 求函数的定义域
例1 (1)(2025湖南永州模拟)函数f(x)=log2(x2-1)+的定义域是( )
A.(-∞,-2)∪(-2,1)∪(1,+∞)
B.(-∞,-2)∪(-2,-1)∪(1,+∞)
C.[-2,-1)∪(1,+∞)
D.(-2,-1)∪(1,+∞)
B
解析 要使函数有意义,需
所以x∈(-∞,-2)∪(-2,-1)∪(1,+∞).故选B.
(2)(2025广东东莞模拟)已知函数y=f(x2-1)的定义域为[-2,2],则函数y=f(x)的定义域为 ,函数y=f(x+1)的定义域为 .
[-1,3]
[-2,2]
解析 因为-2≤x≤2,所以-1≤x2-1≤3,所以y=f(x)的定义域为[-1,3].
由-1≤x+1≤3,得-2≤x≤2,所以函数y=f(x+1)的定义域为[-2,2].
【对点训练1】(1)(2025吉林长春模拟)若函数y=的定义域为M,值域为N,则M∩N=( )
A.(0,+∞) B.(2,+∞)
C.(1,2] D.[1,2)
D
解析 由y=有意义可得2x-x2>0,所以x2-2x<0,所以0<x<2,所以函数y=的定义域M=(0,2),由0<x<2,可得y=2x-x2=-(x-1)2+1∈(0,1],所以函数y=的值域N=[1,+∞),所以M∩N=[1,2).故选D.
(2)(2025河北保定模拟)已知函数y=f(x)的定义域为[0,1],则函数y=的定义域为( )
A.[1,2] B.[-1,0]
C.[-1,-)∪(-,0] D.(-1,-)∪(-,0)
C
解析 因为y=f(x)的定义域是[0,1],所以0≤x≤1,
在函数y=中,需解得-1≤x≤0且x≠-
所以定义域为[-1,-)∪(-,0].故选C.
考向2 分段函数及其应用
例2 (1)(2025山东潍坊一模)已知函数f(x)=
则f(f(-1))=( )
A.0 B.1
C.2 D.3
B
解析 将x=-1代入,得到f(-1)=(-1)2+(-1)=0,所以f(f(-1))=f(0),
将x=0代入,得到f(0)=e0+ln 1=1.因此f(f(-1))=f(0)=1.故选B.
(2)(2025江西南昌二模)已知函数f(x)=若f(a)=4,则a= .
2
解析 由题意知,当a≥0时,f(a)=2a=4,解得a=2;
当a<0时,f(a)=a+2=4,解得a=2,与a<0矛盾,此时a无解.
所以a=2.
(3)(2025浙江名校协作体开学考试)已知函数f(x)=
若f(m+1)≤1,则m的取值范围是 .
[-2,0)
解析 当m+1<1,即m<0时,由f(m+1)≤1,得(m+1)2≤1,解得-2≤m<0;
当m+1≥1,即m≥0时,由f(m+1)≤1,得m+1+1≤1,无解.
所以m的取值范围是[-2,0).
【对点训练2】(1)(2025福建厦门三模)已知函数f(x)=
若f(a)+f(-1)=2,则a= .
8
解析 f(-1)=-(-1)2=-1,
所以f(a)=3,因为x≤0时,f(x)=-x2≤0,所以a>0,f(a)=log2a=3,解得a=8.
(2)(2025安徽合肥二模)已知函数f(x)=的最小值为-1,
则a= .
±2
解析 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,所以最小值为f(a)=-a2+3.
若f(x)存在最小值-1,则有-a2+3≤1-2a+1且-a2+3=-1,解得a=-2.
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.
考点二 函数的图象
理知识
1.作函数图象有两种基本方法:一是描点法;二是图象变换法,其中图象变换有平移变换、伸缩变换、对称变换.
2.利用函数图象可以判断函数的单调性、奇偶性,作图时要准确画出图象的特点.
[微提醒]已知函数的解析式判断图象时,常利用排除法.
链高考
(2024全国甲,理7)函数y=-x2+(ex-e-x)sin x在区间[-2.8,2.8]的图象大致为
( )
B
解析 令f(x)=y=-x2+(ex-e-x)sin x.
因为f(-x)=-x2+(e-x-ex)sin(-x)=f(x),
所以该函数为偶函数,
又f(1)=-1+(e-)sin 1>-1+(e-)-1->0,故选B.
例3 (1)(2025天津,3)函数y=f(x)的图象如图所示,则其解析式可能为( )
A.f(x)=
B.f(x)=
C.f(x)=
D.f(x)=
D
解析 由题中图象可知,函数f(x)为偶函数,排除A,B,当0<x<1时,f(x)<0,排除C.故选D.
(2)将函数y=的图象向左、向下分别平移2个、
3个单位长度,所得图象为( )
C
解析 y=
的大致图象如图所示,
将其向左、向下分别平移2个、3个单位长度,所得函数图象为C选项中的图象.故选C.
【对点训练3】(1)(2025湖北襄阳模拟)已知图1对应的函数为y=f(x),则图2对应的函数是( )
图1 图2
A.y=f(-|x|) B.y=f(-x)
C.y=f(|x|) D.y=-f(-x)
A
解析 当x≤0时,所求函数图象与已知函数相同,当x>0时,所求函数图象与x<0时图象关于y轴对称,即所求函数为偶函数,且当x≤0时的图象与y=f(x)(x≤0)的图象相同,故B,D不符合要求;
当x≤0时,y=f(-|x|)=f(x),y=f(|x|)=f(-x),故A正确,C错误.故选A.
(2)(2025上海长宁模拟)已知min{a,b}=
则函数f(x)=min{x+1,-x2-4x-5}的值域为 .
(-∞,-1]
解析 令x+1=-x2-4x-5,解得x=-2,x=-3,函数的大致图象如图,
由图可知,函数f(x)≤-1,故答案为(-∞,-1].
考点三 函数的性质(多考向探究预测)
理知识
1.单调性的等价形式
设任意实数x1,x2∈[a,b],且x1≠x2,那么(x1-x2)[f(x1)-f(x2)]>0等价于f(x)在[a,b]上是增函数;(x1-x2)[f(x1)-f(x2)]<0等价于f(x)在[a,b]上是减函数.
2.奇偶性与对称性
(1)若函数y=f(x)是偶函数,则f(x)=f(-x);若函数y=f(x+a)是偶函数,则f(x+a)=f(-x+a),且函数f(x)的图象关于直线x=a对称.
(2)若函数y=f(x)是奇函数,则-f(x)=f(-x);若函数y=f(x+a)是奇函数,则
-f(x+a)=f(-x+a),且函数f(x)的图象关于点(a,0)对称.
3.周期性与奇偶性
(1)若y=f(x)是偶函数,其图象又关于直线x=a(a≠0)对称,则f(x)是周期为2|a|的周期函数.
(2)若y=f(x)是奇函数,其图象又关于直线x=a(a≠0)对称,则f(x)是周期为4|a|的周期函数.
链高考
1.(2025新高考Ⅰ,5)已知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f(-)=( )
A.- B.-
C. D.
A
解析 由题知,f(-x)=f(x),且f(x+2)=f(x),所以f(-)=f()=f()=5-2=-故选A.
2.(2023新高考Ⅰ,4)设函数f(x)=2x(x-a)在区间(0,1)内单调递减,则a的取值范围是( )【一题多解】
A.(-∞,-2] B.[-2,0)
C.(0,2] D.[2,+∞)
D
解析 (方法一 导数法)由题意知,在f(x)=2x(x-a)中,f'(x)=(2x-a)2x(x-a)ln 2,
由函数在(0,1)内单调递减,知(2x-a)2x(x-a)·ln 2≤0在(0,1)内恒成立,即2x-a≤0在(0,1)内恒成立,即a≥(2x)max,所以a≥2.故选D.
(方法二 复合函数法)因为函数y=2x在R上是增函数,要使复合函数f(x)=2x(x-a)在(0,1)内单调递减,只需函数h(x)=x(x-a)=在(0,1)内单调递减,所以1,即a≥2.故选D.
考向1 单调性与奇偶性
例4 (1)(2020新高考Ⅰ卷,8)若定义在R的奇函数f(x)在(-∞,0)单调递减,且f(2)=0,则满足xf(x-1)≥0的x的取值范围是( )
A.[-1,1]∪[3,+∞)
B.[-3,-1]∪[0,1]
C.[-1,0]∪[1,+∞)
D.[-1,0]∪[1,3]
D
解析 不等式xf(x-1)≥0可化为
f(2)=0,∴f(-2)=0.
∵f(x)是R上的奇函数,∴f(0)=0.
∵f(x)在(-∞,0)上单调递减,
∴f(x)在(0,+∞)上也单调递减.
解得1≤x≤3或-1≤x≤0,
∴满足xf(x-1)≥0的x的取值范围是[-1,0]∪[1,3],故选D.
(2)(2025湖南常德模拟)已知函数f(x)的定义域为R,f(5)=4,f(x+3)是偶函数, ∀x1,x2∈[3,+∞),有>0,则下列选项正确的是( )
A.f(0)<4 B.f(1)=4
C.f(2)>4 D.f(3)<0
B
解析 由f(x+3)是偶函数可得f(x)的图象关于直线x=3对称.
因为∀x1,x2∈[3,+∞),有>0,所以f(x)在[3,+∞)内单调递增.
因为f(5)=4,所以f(0)=f(6)>f(5)=4,f(1)=f(5)=4,f(2)=f(4)<f(5)=4,
无法比较f(3)与0的大小.故选B.
考向2 奇偶性、周期性与对称性
例5 (多选题)(2025河北石家庄三模)已知函数f(x)是定义在R上的偶函数, f(x+1)是定义在R上的奇函数,则下列说法正确的有( )
A.f(x)的图象关于点(1,0)中心对称
B.f(x)是周期为4的函数
C.f(2 027)=0
D.f(i)=0
ABC
解析 因为y=f(x+1)是R上的奇函数,其图象关于原点对称,
又y=f(x+1)可看成是函数y=f(x)向左平移1个单位长度得到,所以f(x)的图象关于点(1,0)中心对称,故A正确;
由y=f(x+1)是R上的奇函数,可得f(-x+1)=-f(x+1),即f(-x)=-f(x+2),
又f(-x)=f(x),则f(x+2)=-f(x),所以f(x+4)=-f(x+2)=f(x),故f(x)是周期为4的函数,故B正确;
由f(-x)=-f(x+2),令x=-1,得f(1)=-f(1),则f(1)=0,
所以f(2 027)=f(506×4+3)=f(3)=f(-1)=f(1)=0,故C正确;
由f(x+2)+f(x)=0,则f(2)+f(4)=0,又f(1)=f(3)=0,f(x)是周期为4的函数,
则f(i)=4[f(1)+f(2)+f(3)+f(4)]+f(1)+f(2)+f(3)=f(2),
而f(2)的值无法确定,故D错误.故选ABC.
【对点训练4】(1)(2025河北沧州模拟)已知函数f(x)的定义域为R,且f(x+1)为奇函数,当x<1时,f(x)=ex-e,则关于a的不等式f(a2-a-1)≥0的解集为( )
A.[-1,2]
B.[-2,1]
C.(-∞,-1]∪[2,+∞)
D.(-∞,-2]∪[1,+∞)
C
解析 依题意,因为f(x+1)为奇函数,所以函数f(x)的图象关于点(1,0)对称,
又当x<1时,f(x)=ex-e,易知函数f(x)在(-∞,1)内单调递增,所以当x≥1时,函数f(x)在[1,+∞)内单调递增,
又f(1)=0,可知f(x)在R上单调递增,
所以f(a2-a-1)≥0可化为f(a2-a-1)≥f(1),即a2-a-1≥1,即a2-a-2≥0,
解得a≤-1或a≥2,
所以不等式的解集为(-∞,-1]∪[2,+∞).故选C.
(2)(多选题)(2025湖北宜荆荆恩四市开学考试)已知定义域为R的偶函数f(x)满足f(x+2)=-f(-x),当x∈(1,2]时,f(x)=2x-2,则下列结论正确的有( )
A.f(-1)=0
B.f(x)的图象关于点(3,0)成中心对称
C.f(2 024)>f(2 025)
D.f()≤f()
ABD
解析 因为f(x)满足f(x+2)=-f(-x),令x=-1,则f(1)=-f(1),即f(1)=0,
又因为f(x)为偶函数,所以f(-1)=f(1)=0,故A正确;
因为f(x+2)=-f(-x)=-f(x),所以f(x+4)=-f(x+2)=f(x),
故f(x)的周期T=4,再根据f(x+2)=-f(-x),即f(x+6)=-f(-x),
所以f(x)的图象关于点(3,0)成中心对称,故B正确;
由B知f(x)的周期T=4,故f(2 024)=f(506×4)=f(0),
因为f(x+2)=-f(-x),令x=0,则f(2)=-f(0),
又因为当x∈(1,2]时,f(x)=2x-2,
所以f(2)=22-2=2,即f(0)=-f(2)=-2,
即f(2 024)=f(0)=-2,f(2 025)=f(506×4+1)=f(1)=0,
故f(2 024)<f(2 025),故C错误;
f(x)满足f(x+2)=-f(-x),所以f(x)的图象关于(1,0)中心对称,
又因为当x∈(1,2]时,f(x)=2x-2,所以f(x)在[0,2]上单调递增;
当x=0时,f(0)=-2<f()=-f=-(-2)=2-=2-2,
当x≠0时,因为f(x)为偶函数,
所以f()=f()=f()=f(),
因为0<,当且仅当|x|=,即x=±1时,等号成立,
所以f()≤f(),故D正确.故选ABD.
$