内容正文:
第1编 微专题讲练
微专题1 函数的图象与性质
[考情分析] 1.函数的图象与性质是高考考查的重点和热点,主要考查函数的定义域与值域、分段函数、函数图象的识别与应用以及函数性质(单调性、奇偶性、周期性、对称性)的综合应用,难度属于中等及以上.2.此部分内容多以选择题、填空题的形式出现,有时在压轴题的位置,多与导数、不等式、创新性问题相结合命题.
考点一 函数的概念与表示
1.复合函数的定义域
(1)若f(x)的定义域为[m,n],则在f(g(x))中,由m≤g(x)≤n解得x的范围即为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)的范围,即为f(x)的定义域.
2.分段函数
分段函数的定义域等于各段函数的定义域的并集,值域等于各段函数值域的并集.
[例1] (2025·新高考Ⅰ卷)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.
【分析】 根据周期性和奇偶性把待求自变量转化为[2,3]的范围中求解.
解析 分段函数+函数性质 通解 当x∈[-1,0] 时,-x+2∈[2, 3 ],所以当x∈[-1,0]时,f(x)=f(-x)=f(-x+2)=5-2(-x+2)=1+2x,所以f=1-=-.故选A.
答案 A
(1)形如f(g(x))的函数求值时,应遵循先内后外的原则.
(2)对于分段函数的求值(解不等式)问题,必须依据条件准确地找出利用哪一段求解.
跟踪训练1 (2025·河北保定三模)已知函数f(x)=,若f(x)的值域为R,则实数a的取值范围是( )
A.(-∞,0] B.[0,1]
C.[0,+∞) D.(-∞,1]
B [根据题意可得,在同一坐标系下分别画出函数y=x+1和g(x)=2x的图象如右图所示:由图可知,当x=0或x=1时,两图象相交,若f(x)的值域是R,以实数a为分界点,可进行如下分类讨论:当a<0时,显然两图象之间不连续,即值域不为R;同理当a>1,值域也不是R;当0≤a≤1时,两图象相接或者有重合的部分,此时值域是R.综上可知,实数a的取值范围是0≤a≤1.故选B.]
考点二 函数的图象
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.
考向1 函数图象的识别
[例2] (2025·天津市滨海新区三模)函数f(x)=(x-)sin |x|(-π≤x≤π,x≠0)的图象可能为( )
解析 根据函数的奇偶性排除A、B,再由x∈(0,1),f(x)<0即可得出选项.f(x)=(x-)sin |x|(-π≤x≤π,x≠0),f(-x)=(-x+)sin |-x|=(-x+)sin |x|=-f(x),所以函数为奇函数,故排除A、B;当x∈(0,1)时,f(x)=(x-)sin |x|<0,故D正确.故选D.
答案 D
考向2 函数图象的变换及应用
[例3] (1)(2025·山西太原二模)将函数y=向左、向下分别平移2个、3个单位长度,所得图象为( )
解析
∵y=,
可得函数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.
答案 C
(2)(2025·高三·江西南昌二模)已知函数f(x)=sin x,g(x)=x2+1,则图象为右图的函数可能是 ( )
A.y=f(x)+g(x)-1
B.y=f(x)-g(x)+1
C.y=f(x)g(x)
D.y=
解析 由题意,函数f(x)=sin x,g(x)=x2+1,根据函数图象可得函数图象关于原点对称,所以函数为奇函数,对于A中,函数y=f(x)+g(x)-1=x2+sin x不是奇函数,所以A不符合题意;对于B中,函数y=f(x)-g(x)+1=sin x-x2不是奇函数,所以B不符合题意;对于C中,函数y=f(x)g(x)=(x2+1)·sin x此时函数为奇函数,又由y′=cos x·(x2+1)+sin x·2x,当x∈(0,)时,y′>0,此时函数在区间x∈(0,)单调递增,而图象中先增后减,所以C不符合题意.故选D.
答案 D
(1)确定函数图象的主要方法是利用函数的性质,如定义域、奇偶性、单调性等,特别是利用一些特殊点排除不符合要求的图象.
(2)函数图象的应用主要体现为数形结合思想,借助于函数图象的特点和变化规律,求解有关不等式恒成立、最值、交点、方程的根等问题.
跟踪训练2
(2025·高三江西萍乡二模)已知函数f(x)的部分图象如图所示,则f(x)可能的解析式是( )
A.f(x)=ex·ln |x|
B.f(x)=
C.f(x)=ex+ln |x|
D.f(x)=ex-ln |x|
C [对于A,因为f(x)=ex·ln |x|,所以f(-1)=e-1·ln |-1|=0,f(-e)=e-e·ln |-e|=,f(-e2)=e-e2·ln |-e2|=,而2ee<e2e<ee2,∴<=,即-e2<-e<-1,f(-e2)<f(-e),所以f(x)在(-∞,-1)上并不单调递减,故A错误;对于B,因为f(x)=,所以f(1)==0,f(e)==,f(e2)==,显然1<e<e2,f(e)>f(e2),所以f(x)在(1,+∞)上并不单调递增,故B错误;对于D,因为f(x)=ex-ln |x|,所以f(-1)=e-1-ln |-1|=,f(-e)=e-e-ln |-e|=-1,显然-e<-1,f(-e)<f(-1),所以f(x)在(-∞,0)上并不单调递减,故D错误;对于C,因为f(x)=ex+ln |x|定义域为{x|x≠0},当x>0时,f(x)=ex+ln x,由复合函数的单调性易知f(x)在(0,+∞)上单调递增;当x<0时,f(x)=ex+ln (-x),y=ex在(-∞,0)上单调递增且0<ex<1,y=ln (-x)在(-∞,0)上单调递减,当x→-∞时f(x)→+∞,当x→0时f(x)→-∞,符合题意,结合前面ABD的分析,可知只有C中解析式符合题意,故C正确.故选C.]
考点三 函数的性质
1.函数的奇偶性
(1)定义:若函数的定义域关于原点对称,则有
f(x)是偶函数⇔f(-x)=f(x)=f(|x|);
f(x)是奇函数⇔f(-x)=-f(x).
(2)判断方法:定义法、图象法、奇偶函数性质法(如奇函数×奇函数是偶函数).
2.函数单调性判断方法:定义法、图象法、导数法.
3.函数的周期性
若函数f(x)满足f(x+a)=f(x-a)或f(x+2a)=f(x),则函数y=f(x)的周期为2|a|.
4.函数图象的对称中心和对称轴
(1)若函数f(x)满足关系式f(a+x)+f(a-x)=2b,则函数y=f(x)的图象关于点(a,b)对称.
(2)若函数f(x)满足关系式f(a+x)=f(b-x),则函数y=f(x)的图象关于直线x=对称.
考向1 单调性与奇偶性
[例4] (2025·山西省吕梁市三模)已知函数f(x)=(x-a)2-|x-a|-a2+a(a>0)有三个零点,则三个零点之和为( )
A.0 B.1 C.2 D.3
【分析】 通过换元法将函数转化为关于新变量的方程,再求解新变量,进而得到原函数的零点,最后求出三个零点之和.
解析 令t=x-a,则x=t+a,函数f(x)=(x-a)2-|x-a|-a2+a(a>0)可转化为g(t)=t2-|t|-a2+a.因为函数f(x)有三个零点,所以函数g(t)也有三个零点.g(t)是偶函数,其图象关于y轴对称.因为g(t)有三个零点,根据偶函数的性质可知,必有一个零点为t=0.将t=0代入g(t)=t2-|t|-a2+a中,可得-a2+a=0,即a2-a=0,因式分解得a(a-1)=0.因为a>0,所以a-1=0,解得a=1.当a=1时,g(t)=t2-|t|.当t≥0时,g(t)=t2-t,令g(t)=0,即t2-t=0,因式分解得t(t-1)=0,解得t=0或t=1.因为g(t)是偶函数,所以当t<0时,g(t)=t2+t,令g(t)=0,即t2+t=0,因式分解得t(t+1)=0,解得t=0或t=-1.所以g(t)的三个零点为-1,0,1.因为t=x-a,a=1,所以当t=-1时,x=-1+1=0;当t=0时,x=0+1=1;当t=1时,x=1+1=2.即f(x)的三个零点为0,1,2.三个零点之和为0+1+2=3.故选D.
答案 D
考向2 奇偶性与周期性、对称性
[例5] (2025·高三甘肃临夏三模)已知函数f(x)的定义域为R,f(x)为偶函数,f(x+1)为奇函数,且当x∈[0,1]时,f(x)=x+b,则f()+f()+f()=( )
A. B.0 C.- D.-1
解析 因f(x)为偶函数,故f(-x)=f(x),又因f(x+1)为奇函数,故f(-x+1)=-f(x+1),则f(-x)=-f(x+2),故有f(x+2)=-f(x),由f(x+4)=-f(x+2)=f(x)可得4是函数f(x)的一个周期.又因f(x+1)为奇函数,则函数f(x)的图象关于点(1,0)成中心对称,因函数f(x)的定义域为R,则f(1)=1+b=0,解得b=-1,故当x∈[0,1]时,f(x)=x-1,于是f()=-,f()=-f()=,f()=f(-4)=f(-)=f()=,故f()+f()+f()=-++=.故选A.
答案 A
[二级结论] (1)若f(x+a)=-f(x)(或f(x+a)=,其中f(x)≠0),则f(x)的周期为2|a|.
(2)若f(x)的图象关于直线x=a和x=b对称,则f(x)的周期为2|a-b|.
(3)若f(x)的图象关于点(a,0)和直线x=b对称,则f(x)的周期为4|a-b|.
跟踪训练3 (多选)(2025·高三海南二模)已知定义在R上的函数f(x)满足f(x)+f(-x)=0,f(x+2)是偶函数,且对任意的x1,x2∈[-2,0],当x1≠x2时,都有x1f(x1)+x2f(x2)<x1f(x2)+x2f(x1),则以下判断正确的是( )
A.若f(1)=-1,则f(5)=1
B.函数f(x)的最小正周期是4
C.函数f(x)在[2,6]上单调递增
D.直线x=3是f(x-1)图象的对称轴
ACD [由f(x)+f(-x)=0,得f(-x)=-f(x),所以函数f(x)为奇函数,由f(x+2)是偶函数,得函数f(x)关于x=2对称,则直线x=3是f(x-1)图象的对称轴,故D正确;且f(x+2)=f(-x+2),则f(x+4)=f(-x),所以f(x+4)=-f(x),则f(x+8)=-f(x+4)=f(x),所以函数f(x)的周期为8,故B错误;对于A,由f(x+4)=-f(x),若f(1)=-1,则f(5)=-f(1)=1,故A正确;对任意的x1,x2∈[-2,0],当x1≠x2时,都有x1f(x1)+x2f(x2)<x1f(x2)+x2f(x1),即(x1-x2)·[f(x1)-f(x2)]<0,所以f(x)在[-2,0]上递减,结合奇函数知,函数在[0,2]上递减,即函数[-2,2]上函数递减,由于函数f(x)关于x=2对称,所以函数f(x)在[2,6]上单调递增,故C正确.故选ACD.]
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