内容正文:
第4讲
函数的概念与性质
数 学
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教材核心知识 课标要求
函数的概念 用集合语言和对应关系刻画函数,建立完整的函数概念,体会集合语言和对应关系在刻画函数概念中的作用,了解构成函数的要素,能求简单函数的定义域
函数的表示 在实际情境中,会根据不同的需要选择恰当的方法表示函数,理解函数图象的作用,了解简单的分段函数并能简单应用
函数的单调性与最值 借助函数图象,会用符号语言表达函数的单调性、最大(小)值,理解它们的作用和实际意义
函数的奇偶性 结合具体函数,了解奇偶性的概念和几何意义
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1.函数的概念及其表示
(1)函数的概念:设A,B是非空的数集,如果按照某种确定的对应关系f,使对于集合A中的任意一个数x,在集合B中都有唯一确定的数f(x)和它对应,那么就称f:A→B为从集合A到集合B的一个函数,记作y=f(x),x∈A.其中x叫做自变量,x的取值范围A叫做函数的定义域;与x的值相对应的y值叫做函数值,函数值的集合{f(x)|x∈A}叫做函数的值域.
(2)函数的三要素:定义域、对应关系、值域.
(3)函数的表示:解析法、图象法、列表法.
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2.函数的单调性与最值
(1)增函数、减函数:设函数f(x)的定义域为I,如果对于定义域I内某个区间D上的任意两个自变量的值x1,x2,当x1<x2时,都有f(x1)<f(x2),那么就说函数f(x)在区间D上是增函数;当x1<x2时,都有f(x1)>f(x2),那么就说函数f(x)在区间D上是减函数.
(2)函数的最值:设函数f(x)的定义域为I,如果存在实数M满足:①对于任意的x∈I,都有f(x)≤M(或f(x)≥M);②存在x0∈I,使f(x0)=M.那么称M是函数y=f(x)的最大值(或最小值).
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3.函数的奇偶性
(1)定义:如果对于函数f(x)的定义域内任意一个x,都有
f(-x)=f(x)(或f(-x)=-f(x)),那么函数f(x)就叫做偶(奇)函数.
(2)性质:偶函数的图象关于y轴对称,奇函数的图象关于原点对称.
4.反函数
函数y=ax与y=logax(a>0,a≠1)互为反函数,它们的定义域和值域正好互换;它们的图象关于直线y=x对称.
只有定义域到值域的对应法则是一一对应的函数才有反函数.求一个函数的反函数,把x表示成y的函数,再把x,y互换.
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考向1 函数的概念
CD
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归纳总结决定一个函数的三要素:定义域、值域、对应法则,值域可由定义域和对应法则决定,因此当且仅当定义域、对应法则相同的函数才是同一个函数.
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考向2 函数的定义域和值域
典例2函数f(x)=的定义域是( )
A.{x|x>2} B.{x|x<2}
C.{x|x≠2} D.R
C
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典例3(2025浙江7月学考)函数f(x)=2x+1的值域是( )
A.(0,+∞) B.[0,+∞)
C.(1,+∞) D.[1,+∞)
C
解析 函数y=2x的值域是(0,+∞),即2x>0,可得f(x)=2x+1>1,
所以f(x)=2x+1的值域是(1,+∞).故选C.
归纳总结函数的值域是十分重要且应用广泛的函数性质,求参数取值范围可以归结为求函数的值域.求函数的值域最常用的是利用函数的单调性,也可以利用方程思想解决问题.
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考向3 分段函数与复合函数
典例4(2025浙江7月学考)函数f(x)=已知a∈R,则f(f(a))= .
0
解析 |a|≤1时,f(a)=0,f(f(a))=f(0)=0;
|a|>1时,f(a)=<1,f(f(a))=f()=0.
综上所述,f(f(a))=0.
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典例5(多选)函数f(x)=2|x|,g(x)=x2-ax(a∈R),若f[g(1)]=2,则实数a的值可能为
( )
A.1 B.2 C.3 D.0
BD
解析 根据题意得,g(1)=1-a,则f[g(1)]=f(1-a)=2|1-a|=2,即|1-a|=1,解得a=0或a=2.故选BD.
归纳总结分段函数是学考高频考点,在求函数值、方程的解、函数性质中经常出现,分段函数由两段函数拼接而成,既要分段研究两段函数,又要把握两段函数之间的关系.
求复合函数值要逐层代入,解复合函数方程则需要逐层分解.
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考向4 函数的单调性
典例6(1)已知函数f(x)=x2-2ax+b在区间(-∞,1]上是减函数,则实数a的取值范围是( )
A.[1,+∞) B.(-∞,1] C.[-1,+∞) D.(-∞,-1]
A
解析函数f(x)=x2-2ax+b图象的对称轴为x=a,函数在区间(-∞,1]上是减函数, ∴a≥1.故选A.
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(-∞,0)
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考向5 函数的奇偶性
典例7(2025浙江7月学考)奇函数f(x)=x3+x+a,则a= .
0
解析 因为函数f(x)=x3+x+a为R上的奇函数,所以f(0)=0,即a=0,则f(x)=x3+x.
f(-x)=(-x)3+(-x)=-x3-x=-f(x),符合题意,所以a=0.
典例8(2023浙江学考)已知f(x)是定义域为R的偶函数,且f(x)+f(2-x)=4,则
f(2 023)=____________.
2
解析 由f(x)+f(2-x)=4可知f(1)=2且f(x+2)+f(-x)=4,又f(x)是偶函数,
∴f(x)=f(-x),
∴f(x+2)=f(x-2),即f(x+4)=f(x),故函数f(x)是周期为4的周期函数,
∴f(2 023)=f(-1)=f(1)=2.
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归纳总结判断函数的奇偶性的方法有:定义法、图象法.
例8涉及一个重要结论,具有两条对称轴或两个对称中心或一条对称轴和一个对称中心的“双对称函数”是周期函数,最小正周期等于两条相邻对称轴或两个相邻对称中心的2倍,或相邻对称中心和对称轴的4倍,在例8中x=0和(1,2)是函数图象的对称轴和对称中心,故周期为4.
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考向6 函数的图象
典例9(2025浙江学考)已知函数f(x)=2|x|+ax2,a∈R,则f(x)的图象不可能是 ( )
D
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归纳总结函数图象也是高频考点,判断函数的图象要用到函数性质的各个方面,先由定义域、值域、奇偶性判断函数图象的大致分布,再利用单调性确定图象的走向,还要利用渐近线确定图象的趋势,结合特殊点作出判断.
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典例1(多选)下列各组函数为同一个函数的是( )
A.f(x)=x,g(x)= B.f(x)=1,g(x)=(x-1)0
C.f(x)=,g(x)= D.f(t)=,g(t)=t+4(t≠4)
解析 对于A,f(x)=x的定义域为R,g(x)=的定义域为(-∞,0)∪(0,+∞),因为这两个函数的定义域不同,所以这两个函数不是同一函数,故A错误;对于B,f(x)=1的定义域为R,g(x)=(x-1)0的定义域为(-∞,1)∪(1,+∞),因为这两个函数的定义域不同,所以这两个函数不是同一函数,故B错误;对于C,f(x)=的定义域为(0,+∞),g(x)=的定义域为(0,+∞),f(x)==1, g(x)==1,所以这两个函数是同一函数,故C正确;对于D,f(t)=的定义域为(-∞,4)∪(4,+∞),g(t)=t+4(t≠4)的定义域为(-∞,4)∪(4,+∞),f(t)==t+4,所以这两个函数是同一函数,故D正确.故选CD.
解析 要使f(x)=有意义,则x-2≠0,
∴函数f(x)=的定义域为{x|x≠2},故选C.
(2)函数y=lo(x2-2x)的单调递增区间是____________.
解析函数的定义域为(-∞,0)∪(2,+∞),
令y=lou,u=x2-2x,则函数u=x2-2x在(-∞,0)内是减函数,当x∈(-∞,0)时,u∈(0,+∞),而函数y=lou在(0,+∞)内为减函数,故由复合函数的性质可知函数y=lo(x2-2x)的单调递增区间是(-∞,0).
归纳总结函数的单调性问题的解题方法有:函数单调性的定义、函数的性质及函数的图象;分段函数的单调性要注意每一段的单调性和分点符合单调性要求;对于复合函数的单调性可先把复合函数分解为两层函数,当内外相应两层的单调性相同时为增函数,相反时为减函数.
函数单调性的定义有如下等价形式:y=f(x)在(0,+∞)内是增(减)函数,则对于0<x1<x2,>0(<0),或(x1-x2)(f(x1)-f(x2))>0(<0).利用这一等价定义,对于单调函数条件的形式化有重要意义,如当0<x1<x2时,>1,则可转化为f(x1)-x1<f(x2)-x2,从而说明y=f(x)-x是(0,+∞)内的增函数;又如当0<x1<x2时,>0,则可转化为>0,从而说明y=是(0,+∞)内的增函数.
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