内容正文:
2.4 二次函数与幂函数
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知识清单
知识点1 二次函数
1.二次函数解析式的三种形式
一般式:f(x)=ax2+bx+c(a≠0);
顶点式:f(x)=a(x-h)2+k(a≠0);
零点式:f(x)=a(x-x1)(x-x2)(a≠0).
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2.二次函数的图象和性质
解析式 f(x)=ax2+bx+c(a>0) f(x)=ax2+bx+c(a<0)
图象
定义域 R
值域
递增区间
递减区间
对称性 函数的图象关于直线x=- 对称
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知识拓展 二次函数f(x)=ax2+bx+c(a>0)在闭区间[m,n]上的最大(小)值
1.当- ≤m时,最小值为f(m),最大值为f(n);
2.当m<- ≤ 时,最小值为f ,最大值为f(n);
3.当 <- ≤n时,最小值为f ,最大值为f(m);
4.当- >n时,最小值为f(n),最大值为f(m).
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知识点2 幂函数
1.幂函数的概念:一般地,函数y=xα叫做幂函数,其中x是自变量,α是常数.
2.几个常用幂函数的图象和性质
函数 y=x y=x2 y=x3 y= y=x-1
图象
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定义域 R R R {x|x≥0} {x|x≠0}
值域 R {y|y≥0} R {y|y≥0} {y|y≠0}
奇偶性 奇 偶 奇 非奇非偶 奇
单调性 在R上单调递增 在(-∞,0)上单调
递减,在(0,+∞)上
单调递增 在R上单调递增 在[0,+∞)上单调
递增 在(-∞,0)和(0,+
∞)上单调递减
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a>0,b>0 a>0,b<0
图象
定义域 {x|x∈R,x≠0}
值域 (-∞,-2 ]
∪[2 ,+∞) R
奇偶性 奇函数
知识拓展 函数y=ax+ (ab≠0)的图象与性质
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单调性 在 , ,+∞ 上单调递增;
在 , 上单调递减 在(-∞,0),(0,+∞)上单调递增
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即练即清
1.判断正误.(对的打“√”,错的打“✕”)
(1)幂函数的图象在四个象限均有可能出现. ( )
(2)当幂指数α=-1时,幂函数y=xα是减函数.( )
(3)当n>0时,幂函数y=xn在(0,+∞)上是增函数. ( )
(4)二次函数y=ax2+bx+c(a≠0,x∈R)不可能是偶函数. ( )
✕
√
✕
✕
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2.若f(x)=(m2-3m-3)xm+2是幂函数,则m的值为_________.
-1或4
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3.已知二次函数y=x2-(m-4)x+2m-3,当m=_______时,函数图象的顶点在y轴上;当m=________
____时,函数图象的顶点在x轴上;当m=_________时,函数图象经过原点.
2或14
4
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4.若函数f(x)=x2+2(a-1)x+2在区间(-∞,4]上是减函数,则实数a的取值范围是___________.
(-∞,-3]
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考点清单
考点1 二次函数
角度1 二次函数的图象与解析式
典例1 (2025届江西南昌模拟,6)在同一平面直角坐标系中,二次函数y=ax2与一次函数y
=bx+c的图象如图所示,则二次函数y=ax2+bx+c的图象可能是 ( )
D
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解析 根据一次函数y=bx+c的图象判断b>0,c<0,
根据二次函数y=ax2的图象判断a>0,
则y=ax2+bx+c的图象开口向上,对称轴为直线x=- <0.故选D.
解题技巧 1.研究二次函数图象的关键点:(1)二次项系数的符号;(2)图象的对称轴;(3)
图象经过的特殊点(如图象与x,y轴的交点,图象的最高点或最低点).
2.求二次函数的解析式常用待定系数法,先设后求.
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变式训练
1.(情境模型变式)(多选)下列结论正确的是( )
A.若二次函数的图象过点(1,-4),(-1,0),(-2,5),则二次函数的解析式为y=x2-2x-3
B.若抛物线的顶点为(-2,3),且过点(-1,5),则此抛物线方程为y=2x2+8x+11
C.若二次函数的图象与x轴交于点(-2,0)和(4,0),且过点 ,则二次函数的解析式为y=
- x2-x-4
D.若抛物线y=ax2+bx+c经过点(0,3),(12,3),其顶点的纵坐标为6,则这个抛物线的方程为y
= x2+x+3
AB
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解析 选项A,设y=ax2+bx+c(a≠0),将(1,-4),(-1,0),(-2,5)代入y=ax2+bx+c,得
解得
所以二次函数的解析式为y=x2-2x-3,A正确;
选项B,设y=a(x+2)2+3(a≠0),因为抛物线过点(-1,5),
所以a+3=5,解得a=2,所以抛物线方程为y=2(x+2)2+3=2x2+8x+11,故B正确;
对于C,将x=1代入y=- x2-x-4,得y=- ≠- ,故C错误;
对于D,将x=12代入y= x2+x+3,得y=27≠3,故D错误.故选AB.
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角度2 二次函数的性质
典例2 (2025届陕西榆林月考,13)已知关于x的方程x2-(m+1)x+4m2=0的两根分别在区间
(0,1),(1,2)内,则实数m的取值范围为_________.
解析 令f(x)=x2-(m+1)x+4m2,根据题意得 即
解得0<m< ,
则m的取值范围为 .
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典例3 (多选)(2026届贵州六盘水月考,7)已知函数f(x)= 在区间(m,m+1)上
单调递增,则m的取值范围是 ( )
A.(-∞,0] B.[0,1]
C.[-1,0] D.(-∞,-1]∪[1,+∞)
D
解析 函数f(x)= 的图象如图, f(x)的单调递增区间为(-∞,0],[1,+∞).若函
数f(x)在区间(m,m+1)上单调递增,则m+1≤0或m≥1,解得m≤-1或m≥1,故选D.
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方法总结 1.一元二次方程根的分布问题的解法
(1)一元二次方程在某开区间内有一根(或两根分别在两个开区间内),结合图象只需考
虑端点处函数值的符号.
(2)一元二次方程在某开区间内有两根,结合图象不仅要考虑端点处函数值的符号,还要
考虑判别式,以及对称轴在开区间内部.
2.二次函数在某区间上的单调性关键是看对称轴与区间的位置关系,当含有参数时,要
依据图象的对称轴与区间的位置关系进行分类讨论.
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变式训练
2.(关键元素变式)若方程x2-(2-a)x+5-a=0的两根都大于2,则实数a的取值范围是______
_________.
(-5,-4]
解析 令f(x)=x2-(2-a)x+5-a,可得
即
解得-5<a≤-4.
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3.(关键元素变式)已知函数y=x2-3x-4的定义域是[-1,m],值域为 ,则m的取值范
围是 ( )
A.(0,4] B. C. D.
B
解析 令y=x2-3x-4=0,得x=4或x=-1,当x= 时,y=- ,所以m∈ .故选B.
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考点2 幂函数
角度1 幂函数的图象
典例4 已知函数f(x)= 则y=-f(x)的图象大致为 ( )
C
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解析 当x<0时, f(x)=x-2= 在(-∞,0)上单调递增;
当x≥0时, f(x)= = 在[0,+∞)上单调递增.
因此函数f(x)= 的图象如图所示.
y=-f(x)的图象只需将y=f(x)在x轴上方的图象沿x轴翻折到x轴下方(点(0,0)保持不变)即
可.故选C.
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解题技巧 1.作幂函数的图象时应注意三点:
(1)函数的定义域;
(2)函数的奇偶性;
(3)第一象限内的图象.
2.在区间(0,1)上,幂函数的指数越大,其函数图象越靠近x轴(简记为“指大图低”);在区
间(1,+∞)上,幂函数的指数越大,其函数图象越远离x轴.
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变式训练
4.(关键元素变式)图中曲线C1,C2,C3,C4是幂函数y=xa中a取不同值时对应的部分图象,
已知a分别取 ,4,-4,- 这四个值,则与曲线C1,C2,C3,C4对应的a的值依次为 ( )
A.4, ,- ,-4 B.-4,- , ,4
C.- ,4,-4, D.4, ,-4,-
A
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解析 因为在直线x=1右侧的图象自下而上所对应的幂函数的幂指数依次增大,
所以与C1,C2,C3,C4对应的a的值依次减小,故选A.
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角度2 幂函数的性质
典例5 (多选)已知函数f(x)=(m2-m-1)· 是幂函数,对任意的x1,x2∈(0,+∞),且x1≠x2,
满足 >0.若a,b∈R,且f(a)+f(b)的值为负值,则下列结论可能成立的有
( )
A.a+b>0,ab<0
B.a+b<0,ab>0
C.a+b<0,ab<0
D.a+b>0,ab>0
BC
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解析 ∵函数f(x)=(m2-m-1)· 为幂函数,∴m2-m-1=1,解得m=-1或m=2.
当m=-1时, f(x)= ;
当m=2时, f(x)=x3.
∵对任意的x1,x2∈(0,+∞),且x1≠x2,满足 >0,
∴函数y=f(x)在(0,+∞)上单调递增,
故f(x)=x3.
易得f(-x)=-f(x),从而函数f(x)=x3是定义在R上的单调递增的奇函数.
因为f(a)+f(b)<0,即f(a)<-f(b)=f(-b),所以a<-b,所以a+b<0,排除A,D.
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①当a=0时,b<0,故ab=0;
②当a>0时,0<a<-b,故b<0,故ab<0;
③当a<0时,由a<-b知,b<-a,故b<0或b=0或b>0,即ab>0或ab=0或ab<0.
综上可知,a+b<0,且ab>0或ab=0或ab<0.故选BC.
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解题技巧 1.幂函数y=xα在第一象限的单调性
(1)当α>0时,幂函数y=xα在第一象限单调递增;
(2)当α<0时,幂函数y=xα在第一象限单调递减.
2.形如f(x)= (其中m∈N*,n∈Z,m与n互质)的幂函数的奇偶性:
(1)当n为偶数时,f(x)为偶函数,其图象关于y轴对称;
(2)当m,n都为奇数时,f(x)为奇函数,其图象关于原点对称;
(3)当m为偶数时,x>0(或x≥0), f(x)是非奇非偶函数,图象只在第一象限(或第一象限及原
点处).
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变式训练
5.(情境模型变式)(2025届重庆育才中学开学考,4)已知幂函数f(x)=(3m2-7m-5)xm-1是定
义域上的奇函数,则m= ( )
A.- 或3 B.3
C. D.-
D
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解析 由函数f(x)=(3m2-7m-5)xm-1是幂函数,得3m2-7m-5=1,解得m=3或m=- ,
当m=3时, f(x)=x2是R上的偶函数,不符合题意;
当m=- 时, f(x)= = 是(-∞,0)∪(0,+∞)上的奇函数【奇×偶=奇】,符合题意,所以
m=- .
故选D.
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6.(关键元素变式)(多选)已知函数f(x)=xα的图象过点 ,则 ( )
A. f(x)的图象过点
B. f(x)在(0,+∞)内的值域为(0,+∞)
C. f(x)在定义域上单调递减
D. f(x)的图象关于y轴对称
AB
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解析 因为f(x)的图象过点 ,所以 =3α,解得α=-1,则f(x)= .
对于A,当x=9时, f(9)= ,所以f(x)的图象过点 ,A正确.
根据幂函数的图象与性质可知f(x)= 是奇函数,图象关于原点对称,在定义域上不具有
单调性,在(0,+∞)内的值域为(0,+∞),故CD错误,B正确.故选AB.
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