内容正文:
第2章 函数
第12讲 函数的图象
2027届高考一轮复习
数学
1
【课标要求】
1.熟练掌握基本初等函数的图象;掌握函数作图的基本方法(描点法和变换法).
2.利用函数图象研究函数性质或求两函数的图象的交点个数.
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【知识要点】
1.描点法作图
方法步骤:
(1)确定函数的定义域;
(2)化简函数的解析式;
(3)讨论函数的性质,即奇偶性、周期性、单调性、最值(甚至变化趋势);
(4)描点连线,画出函数的图象.
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2.图象变换
利用图象变换法作函数的图象
(1)平移变换
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4
(2)对称变换
的图象 _______的图象;
的图象 _______的图象;
的图象 ________的图象;
,且的图象______,且 的图象.
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(3)伸缩变换
;
.
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(4)翻转变换
的图象 _______的图象;
的图象 _______的图象.
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【重要结论】
1.函数图象自身的轴对称
(1)f(-x)=f(x)⇔函数y=f(x)的图象关于y轴对称;
(2)函数y=f(x)的图象关于直线x=a对称⇔f(a+x)=f(a-x)⇔f(x)=f(2a-x)⇔f(-x)=f(2a+x);
(3)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.
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2.函数图象自身的中心对称
(1)f(-x)=-f(x)⇔函数y=f(x)的图象关于原点对称;
(2)函数y=f(x)的图象关于(a,0)对称⇔f(a+x)=-f(a-x)⇔f(x)=-f(2a-x)⇔f(-x)=-f(2a+x);
(3)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).
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3.两个函数图象之间的对称关系
(1)函数y=f(a+x)与y=f(b-x)的图象关于直线x=对称(由a+x=b-x得对称轴方程);
(2)函数y=f(x)与y=f(2a-x)的图象关于直线x=a对称;
(3)函数y=f(x)与y=2b-f(-x)的图象关于点(0,b)对称;
(4)函数y=f(x)与y=2b-f(2a-x)的图象关于点(a,b)对称.
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4.函数图象平移变换八字方针
(1)“左加右减”,要注意加减指的是自变量;
(2)“上加下减”,要注意加减指的是函数值.
5.识图:通过对函数图象观察得到函数定义域、值域、奇偶性、单调性、特殊点等.
6.用图:利用函数的图象可以讨论函数的性质、求最值、确定方程的解的个数、解不等式等.数形结合,直观方便.
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【基础检测】
概念辨析
1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)
(1)当x∈(0,+∞)时,函数y=|f(x)|与y=f(|x|)的图象相同.( )
(2)函数y=af(x)与y=f(ax)(a>0且a≠1)的图象相同.( )
(3)函数y=|f(x)|为偶函数.( )
(4)函数y=f(1-x)的图象,可由y=f(-x)的图象向左平移1个单位长度得到.( )
(5)若函数y=f(x)满足f(1+x)=f(1-x),则函数f(x)的图象关于直线x=1对称.( )
×
×
×
×
√
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教材改编
2.[必修1p92探究与发现]函数f(x)=x+的图象关于( )
A.y轴对称 B.x轴对称
C.原点对称 D.直线y=x对称
C
[解析] 函数f(x)的定义域为(-∞,0)∪(0,+∞)且f(-x)=-f(x),即函数f(x)为奇函数,故选C.
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3.函数y=的图象为( )
D
[解析] 因为y=,所以当x=0时,y==2,故排除ABC,
又y==-的图象可由函数y=-的图象向右平移一个单位得到,故D正确.
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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个单位长度后得到函数y=g(x)的图象,则g(x)= .
e-x+1
[解析] 由题意得f(x)=e-x,∴g(x)=e-(x-1)=e-x+1.
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5.[必修1p139T3]如图,函数f(x)的图象为折线ACB,则不等式f(x)≥log2(x+1)的解集是 .
(-1,1]
[解析] 在同一坐标系内作出y=f(x)和y=log2(x+1)的图象(如图),由图象知不等式的解集是(-1,1].
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考点1 作函数的图象
例1 作出下列函数的图象:
(1)y=
(2)y=|log2(x+1)|;
(3)y=|x-2|·(x+1).
[解析] (1)分段分别作出函数的图象,如图1.
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(2)将函数y=log2x的图象向左平移一个单位,再将x轴下方的部分沿x轴翻折上去,即可得到函数y=|log2(x+1)|的图象,如图2.
(3)当x≥2,即x-2≥0时,
y=(x-2)(x+1)=x2-x-2=-;
当x<2,即x-2<0时,
y=-(x-2)(x+1)=-x2+x+2=-+.
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∴y=
这是分段函数,每段函数的图象可根据二次函数作出,如图3.
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[小结]1.作函数图象的一般方法
(1)直接法.当函数解析式(或变形后的解析式)是熟悉的基本函数时,就可根据这些函数的特征描出图象的关键点直接作出.
(2)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、翻折、对称得到,可利用图象变换作出,并应注意平移变换与伸缩变换的顺序对变换单位及解析式的影响.
2.为了正确作出函数的图象,除了掌握“列表、描点、连线”的方法外,还要熟练掌握几种基本函数的图象,如二次函数、反比例函数、指数函数、对数函数、幂函数、正弦函数、余弦函数以及形如y=x+的函数.
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1.(2025高三上·江苏扬州·期中)已知图①对应的函数为y=f(x),则图②对应的函数是( )
A.y=f(-|x|) B.y=-f(-|x|)
C.y=f(-x) D.y=-f(-x)
B
[解析] 由图②可知,将y=f(x)在x≤0的图象沿着y轴对称得到y=f(-|x|),
然后再沿着x轴翻折,即可得到y=-f(-|x|).故选B.
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2.将函数y=|-x2+1|的图象向左平移1个单位长度,所得图象为( )
D
[解析] 因为y=可得函数的大致图象如图所示,将其向左平移1个单位长度,所得函数图象为D选项中的图象.故选D.
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考点2 函数图象的识别
角度1.由解析式判断函数图象
例2 (2025·江西·三模)函数f(x)=x+(ex-e-x)cos x的部分图象大致为( )
A
[解析] 因为f(-x)=-x+(e-x-ex)cos(-x)=-f(x),所以该函数为奇函数,可排除C,D.
当x∈时,ex-e-x>0,cos x>0,所以f(x)>0,排除B.故选A.
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[小结]识图的两种常用方法
1.抓住函数的性质,定性分析:
(1)从函数的定义域,判断图象的左右位置;从函数的值域,判断图象的上下位置;
(2)从函数的单调性,判断图象的变化趋势;
(3)从函数的奇偶性,判断图象的对称性;
(4)从函数的周期性,判断图象的循环往复;
(5)从函数的特殊点,排除不合要求的图象.
2.抓住函数的特征,定量计算:
从函数的特征点,利用特征点、特殊值的计算分析解决问题.
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角度2.由函数图象选择解析式
例3 (2025·天津·二模)已知函数f(x)的图象如图所示,则该图象所对应的函数可能是( )
A.f(x)= B.f(x)=2|x|-2
C.f(x)=2|x|-x2 D.f(x)=e|x|-|x|
C
[解析] 对于A:f(x)=,当x<0时,f(x)<0,故A错误;
对于B:当x≥0时,函数y=2x-2为增函数,当x<0时,函数y=2-x-2为减函数,故B错误;
对于C,f(x)=2|x|-x2为偶函数,由f(x)=0可得x=±2,±4,满足图象,故C正确;
对于D,当x>0时,f(x)=ex-x,f'(x)=ex-1>0,所以f(x)在(0,+∞)上单调递增,故D错误;故选C.
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角度3.动点(实际情景)问题
例4 “家在花园里,城在山水间.半城山色半城湖,美丽惠州和谐家园……”一首婉转动听的《美丽惠州》唱出了惠州的山姿水色和秀美可人的城市环境.下图1是惠州市风景优美的金山湖片区地图,其形状如一颗爱心.图2是由此抽象出来的一个“心形”图形,这个图形可看作由两个函数的图象构成,则“心形”在x轴上方的图象对应的函数解析式可能为( )
A.y=|x| B.y=x
C.y= D.y=
C
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[解析] 由图可知,“心形”关于y轴对称,所以上部分的函数为偶函数,
则函数y=x和y=都不满足,故排除B,D;
y=|x|的图象过点(0,0),(-2,0),(2,0),
且0<x<2时,y=|x|=2,当且仅当x=时,等号成立,
即函数y=|x|的最大值为2,又“心形”函数的最大值为1,故排除A;
由y=的图象过点(0,0),(-2,0),(2,0),且0<x<2时,
y===≤1,当x=1时,等号成立,
即函数y=的最大值为1,满足题意,故C满足.
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[小结]根据实际背景、图形判断函数图象的两种方法
(1)定量计算法:根据题目所给条件确定函数解析式,从而判断函数图象.
(2)定性分析法:采用“以静观动”,即判断动点处于不同的特殊的位置时图象的变化特征,从而利用排除法做出选择.
[注意]求解的过程中注意实际问题中的定义域问题.
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3.(2025·山西朔州·模拟预测)函数f(x)=(2x+2-x)的大致图象是( )
B
[解析] f(x)的定义域是(-∞,0)∪(0,+∞),关于原点对称,排除选项D,
因为f(-x)=(2-x+2x)=-(2x+2-x)=-f(x),所以f(x)是奇函数,其图象关于原点对称,排除A,
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当x>0时,f(x)=(2x+2-x)=2x+2-x≥2=2(等号条件为2x=2-x即x=0,故等号不成立),当x<0时,f(x)=(2x+2-x)=-(2x+2-x)≤-2=-2(等号条件为2x=2-x即x=0,故等号不成立),排除C,只有选项B符合题意.故选B.
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4.已知函数f(x)=x2+,g(x)=sin x,则图象为如图的函数可能是( )
A.y=f(x)+g(x)-
B.y=f(x)-g(x)-
C.y=f(x)g(x)
D.y=
D
[解析] 由图可知,图象关于原点对称,则所求函数为奇函数,
因为f(x)=x2+为偶函数,g(x)=sin x为奇函数,
函数y=f(x)+g(x)-=x2+sin x为非奇非偶函数,故选项A错误;
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函数y=f(x)-g(x)-=x2-sin x为非奇非偶函数,故选项B错误;
函数y=f(x)g(x)=sin x为奇函数,
y'=2xsin x+cos x>0对x∈恒成立,
则函数y=f(x)g(x)在上单调递增,故选项C错误.
故选D.
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5.小李在如图所示的跑道(其中左、右两边分别是两个半圆)上匀速跑步,他从点A处出发,沿箭头方向经过点B,C,D返回到点A,共用时80秒,他的同桌小陈在固定点O位置观察小李跑步的过程,设小李跑步的时间为t(单位:秒),他与同桌小陈间的距离为y(单位:米),若y=f(t),则f(t)的图象大致为( )
D
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[解析] 由题图知,小李从点A到点B的过程中,y的值先增后减,
从点B到点C的过程中,y的值先减后增,
从点C到点D的过程中,y的值先增后减,
从点D到点A的过程中,y的值先减后增,
所以,在整个运动过程中,小李和小陈之间的距离(即y的值)的增减性为:
增、减、增、减、增,D选项合乎题意,故选D.
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考点3 函数图象的应用
角度1.研究函数的性质
例5 (多选)(2025·湖南郴州·三模)已知函数f(x)=则( )
A.f(x)是奇函数
B.f(x)是增函数
C.不等式f(x)>0的解集为(-∞,0]∪(1,+∞)
D.若函数y=f(x)-a恰有两个零点,则a的取值范围为(0,1]
CD
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[解析] f(x)的大致图象如图所示:
由图象可知:f(x)的图象不关于原点对称,
所以f(x)不是奇函数,故A错误;
f(x)在定义域内不单调,故B错误;
若f(x)>0,则x≤0或x>1,即不等式f(x)>0的解集为(-∞,0]∪(1,+∞),故C正确;
令y=f(x)-a=0,则f(x)=a,原题意等价于y=f(x)与y=a有2个交点,则0<a≤1,
所以a的取值范围为(0,1],故D正确;故选CD.
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角度2.求参数的取值范围
例6 (2025·天津武清·一模)函数f(x)=关于x的方程f(x)=a(x-1)有两个不相等的实数根,则实数a的取值范围是 .
(-∞,-1]∪[0,1)
[解析] 如图画出函数f(x)的图象,
直线y=a(x-1)表示过点(1,0)的直线,a表示直线的斜率,
f(x)=ln x,f'(x)=,f(1)=0,f'(1)=1,
所以y=ln x在点(1,0)处的切线方程为y=x-1,此时斜率为1,
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如图,若y=a(x-1)与y=ln x,x>1有一个交点,则0<a<1,
f(x)=x-x2,f'(x)=1-2x,f'(1)=-1,
所以y=x-x2在点(1,0)处的切线方程为y=1-x,此时斜率为-1,
如图,若y=a(x-1)与y=|x2-x|,x≤1有两个交点,则a≤-1,
如图,当a=0时,y=a(x-1)与y=|x2-x|有两个交点,
综上可知,a的取值范围是(-∞,-1]∪[0,1).
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角度3.解不等式
例7 若不等式f(x)>0或f(x)<0只有一个整数解,则称不等式为单元集不等式.已知不等式a(x+1)2-|log2x|+1>0为单元集不等式,则实数a的取值范围是 .
[解析] 根据题意可转化为满足|log2x|<a(x+1)2+1的整数x的个数为1.
令f(x)=|log2x|,g(x)=a(x+1)2+1,
当a>0时,作出函数f(x)=|log2x|和g(x)=a(x+1)2+1的大致图象,如图所示,
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数形结合得,f(x)<g(x)的解集中整数的个数有无数多个,不符合题意;
当a=0时,g(x)=1,所以|log2x|<1,
解得<x<2,只有一个整数解x=1,
所以a=0符合题意;
当a<0时,作出函数f(x)=|log2x|和g(x)=a(x+1)2+1的大致图象,如图所示,
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要使|log2x|<a(x+1)2+1的整数解只有一个,只需满足
即结合a<0可得-<a<0.
综上所述,实数a的取值范围是.
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[小结](1)利用函数图象研究函数性质,一定要注意其对应关系.
(2)利用函数的图象研究方程根的个数:当方程与基本函数有关时,可以通过函数图象来研究方程的根,方程f(x)=0的根就是函数f(x)的图象与x轴交点的横坐标,方程f(x)=g(x)的根就是函数f(x)与g(x)图象交点的横坐标.
(3)利用函数的图象研究不等式:当不等式问题不能用代数法求解但其与函数有关时,常将不等式问题转化为两函数图象的上、下关系问题,从而利用数形结合求解.
(4)充分用好图:数形结合是重要的数学思想方法,函数图象直观地显示了函数性质,为研究数量关系提供了“形”的直观性.它是探求解题途径,快速获取结果的重要工具,特别是对填空题、选择题中方程根的个数的解答很有效.因此,一定要注意数形结合,及时作出图象,借用图象帮助解题.
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6.(2025·高三·山西晋城·期末)已知f(x)为定义在R上的奇函数,f(1)=f(4)=0,当0<x<2时,f(x)单调递减,当x>2时,f(x)单调递增,则不等式≤0的解集为( )
A.(-∞,-1]∪[0,3]∪[4,+∞)
B.[-4,-1]∪(0,1]∪(3,4]
C.(-∞,-4]∪[-1,1]∪(3,+∞)
D.[-4,-1]∪[0,1]∪(3,4]
D
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[解析] 因为f(x)为定义在R上的奇函数,所以f(0)=0.又f(1)=f(4)=0,所以f(-1)=f(-4)=0.根据题意作出f(x)的大致图象如图所示,
≤0等价于或
由图可得x∈[-4,-1]∪[0,1]∪(3,4].
故选D.
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7.已知函数f(x)=若对任意的x都有|f(x)|≥ax恒成立,则实数a的取值范围是( )
A.(-∞,0] B.[-4,0]
C.[-3,0] D.(-∞,2]
B
[解析] 因为f(x)=
令g(x)=|f(x)|,作出g(x)的图象,如图所示,
令y=ax,由图知,要使对任意的x都有|f(x)|≥ax恒成立,则必有a≤0,
当x≤0时,y1=x2-4x,
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由联立消y得到x2-(4+a)x=0,
由Δ=0,得到(4+a)2=0,即a=-4,
由图可知-4≤a≤0.
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8.(多选)(2025·重庆·模拟预测)已知定义在[1,+∞)上的函数f(x)满足∀x∈[1,+∞),2f(x)=f(2x),且当x∈[1,2)时,f(x)=-x2+3x-2,则( )
A.f(3)=
B.f(x)在区间[4,7]上单调递增
C.函数F(x)=f(x)-a的零点从小到大依次记为x1,x2,x3,…,若x1+x2=6,则a的取
值范围为
D.若函数F(x)=f(x)-a在[3,16]上恰有4个零点,则a的取值范围为
AC
[解析] 由题可知,
f(3)=2f=2= ,A正确.
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由∀x∈[1,+∞),2f(x)=f(2x)可作出f(x)的部分图象,
可知f(x)在[4,6)上单调递增,在[6,7]上单调递减,B不正确.
由F(x)=0,得f(x)=a,根据函数的对称性可知,
当x1+x2=6时,可知x1,x2是方程f(x)=a的两个不同的根,且x1,x2∈(2,4),
根据f(x)的图象可知,a的取值范围为,C正确.
当函数F(x)=f(x)-a在[3,16]上恰有4个零点时,
根据f(x)的图象可知,a的取值范围为,
D不正确.
故选AC.
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走进高考
1.(2025·天津)已知函数y=f(x)的图象如下,则f(x)的解析式可能为( )
A.f(x)= B.f(x)=
C.f(x)= D.f(x)=
D
[解析] 由图可知函数为偶函数,
而函数f(x)=和函数f(x)=为奇函数,故排除选项AB;
又当x∈(0,1)时,1-x2>0,x2-1<0,此时f(x)=>0,f(x)=<0,
由图可知当x∈(0,1)时,f(x)<0,故C不符合,D符合.故选D.
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