内容正文:
第6章
幂函数、指数函数和对数函数
第1讲 描述运动的基本概念
高考真题练
第1讲 描述运动的基本概念
考点1 幂函数、指数函数、对数函数的图象
1.[2025北京,4]为了得到函数y=9x的图象,只需把函数y=3x的图象上所有点的 ( )
A.横坐标变为原来的 (纵坐标不变)
B.横坐标变为原来的2倍(纵坐标不变)
C.纵坐标变为原来的 (横坐标不变)
D.纵坐标变为原来的3倍(横坐标不变)
A
解析 y=9x=32x,故应将y=3x图象上所有点的横坐标变为原来的 ,纵坐标不变.
第1讲 描述运动的基本概念
2.[2021天津,3]函数y= 的图象大致为( )
B
解析 设f(x)= ,则f(x)的定义域为{x|x≠0},关于原点对称,
因为f(-x)= = =f(x),
所以f(x)为偶函数,其图象关于y轴对称,故排除A,C;当x=2时,f(2)= >0,排除D.
第1讲 描述运动的基本概念
3.[2025全国一卷,8]已知2+log2x=3+log3y=5+log5z,则x,y,z的大小关系不可能为 ( )
A.x>y>z B.x>z>y
C.y>x>z D.y>z>x
B
解析 解法一:由题意可得,2+ =3+ =5+ ,则 -1= =2+ ,
令t1=ln x,t2=ln y,t3=ln z,
则 -1= =2+ ,
∵ ≈1.4, ≈1, ≈0.6,
∴可令y1=1.4t-1,y2=t,y3=2+0.6t,如图.
第1讲 描述运动的基本概念
①此时t1>t2>t3,即ln x>ln y>ln z,即x>y>z;
②此时t2>t1>t3,即ln y>ln x>ln z,即y>x>z;
③此时t2>t3>t1,即ln y>ln z>ln x,即y>z>x;
④此时t3>t2>t1,即ln z>ln y>ln x,即z>y>x.
第1讲 描述运动的基本概念
综上,选项B不可能.
解法二:令2+log2x=3+log3y=5+log5z=t,
当t=3时,x=2,y=1,z= ,则x>y>z,选项A成立;
当t=5时,x=8,y=9,z=1,则y>x>z,选项C成立;
当t=8时,x=64,y=243,z=125,则y>z>x,选项D成立.
第1讲 描述运动的基本概念
考点2 幂函数、指数函数、对数函数的性质
4.[2024天津,5]设a=4.2-0.2,b=4.20.2,c=log4.20.2,则a,b,c的大小关系为 ( )
A.a<b<c B.a<c<b
C.c<b<a D.c<a<b
D
解析 因为y=4.2x在R上单调递增,且-0.2<0<0.2,
所以0<4.2-0.2<4.20.2,即0<a<b,
因为y=log4.2x在(0,+∞)上单调递增,
所以log4.20.2<log4.21=0,即c<0,所以c<a<b.
第1讲 描述运动的基本概念
5.[2023新课标Ⅱ,4]若f(x)=(x+a)·ln 为偶函数,则a= ( )
A.-1 B.0
C. D.1
B
解析 解法一:由f(x)为偶函数,知f(x)=f(-x),即(x+a)ln =(-x+a)·ln ,
即(x+a)ln =(-x+a)ln =(-x+a)·ln ,
∴x+a=-(-x+a)恒成立,∴a=0.
解法二(特值法):易知f(x)的定义域为 ∪ ,由已知得∀x∈ -∞,- ∪ , f(-x)=f(x)恒
成立,∴f(1)=f(-1),
∴(1+a)ln =(-1+a)ln 3,∴a=0.经检验符合题意.
第1讲 描述运动的基本概念
考场速解 易知y=ln 为奇函数,又f(x)为偶函数,∴y=x+a为奇函数,∴a=0.
第1讲 描述运动的基本概念
6.[2023新课标Ⅰ,4]设函数f(x)=2x(x-a)在区间(0,1)单调递减,则a的取值范围是 ( )
A.(-∞,-2] B.[-2,0)
C.(0,2] D.[2,+∞]
D
解析 因为函数f(x)=2x(x-a)在区间(0,1)上单调递减,所以函数y=x(x-a)在区间(0,1)上单调递减,所以 ≥1
(结合函数y=x(x-a)的图象,根据对称轴的位置与区间(0,1)的关系列不等式),即a≥2,故a的取值范围是[2,
+∞).
第1讲 描述运动的基本概念
7.[2024新课标Ⅰ,6]已知函数f(x)= 在R上单调递增,则a的取值范围是 ( )
A.(-∞,0] B.[-1,0]
C.[-1,1] D.[0,+∞)
B
解析 当x<0时, f(x)=-x2-2ax-a在(-∞,0)上单调递增,则- ≥0,解得a≤0;
当x≥0时, f(x)=ex+ln(x+1)在[0,+∞)上单调递增显然成立,
又f(x)在R上单调递增,所以-a≤e0+ln 1=1,解得a≥-1.
(易错点:x<0时函数的最大值不大于x≥0时函数的最小值)
综上,-1≤a≤0,即a的取值范围是[-1,0].
第1讲 描述运动的基本概念
8.[2024北京,9]已知(x1,y1),(x2,y2)是函数y=2x的图象上两个不同的点,则 ( )
A.log2 < B.log2 >
C.log2 <x1+x2 D.log2 >x1+x2
B
第1讲 描述运动的基本概念
解析 不妨设x1<x2,易知函数y=2x是增函数,所以0< < ,即0<y1<y2.
对于A,B, = > = >0,又函数y=log2x是定义域内的增函数,所以log2 >log2
= ,故A错误,B正确.
对于C,取x1=-2,x2=-1,则y1= ,y2= ,所以log2 =log2 =log23-3∈(-2,-1),所以log2 >-3=x1+x2,故C错
误.
对于D,取x1=0,x2=1,则y1=1,y2=2,
所以log2 =log2 ∈(0,1),
所以log2 <1=x1+x2,故D错误.
第1讲 描述运动的基本概念
考场速解 令f(x)=y=2x,作出函数y=f(x)的图象,如图,
由图可知, f < ,
∴ < ,两边取对数得log2 <log2 ,∴log2 > .
第1讲 描述运动的基本概念
9.[2024新课标Ⅱ,8]设函数f(x)=(x+a)·ln(x+b).若f(x)≥0①,则a2+b2的最小值为( )
A. B.
C. D.1
①关键点拨 明确分类标准:以方程的根和函数定义域的关系分类
C
第1讲 描述运动的基本概念
真题降维
关键信息 信息处理 考查类型 思想方法
f(x)=(x+a)·ln(x+b) 确定f(x)的定义域为(-b,+∞) 对数函数的定义域 研究函数时先确定其定义域
f(x)≥0恒成立 分别求方程x+a=0,ln(x+b)=0的根,以根和函数定义域的关系进行分类讨论,结合符号分析判断 不等式恒成立问题 分类讨论法
求a2+b2的最小值 由已知推得b=a+1,从而将a2+b2转化为关于a的二次函数,用配方法求最值 求二次函数的最值 配方法
第1讲 描述运动的基本概念
解析 由题意可知f(x)的定义域为(-b,+∞),
令x+a=0,得x=-a,
令ln(x+b)=0,得x=1-b.
(思维创新:不等式恒成立问题的最常见的解法是分离参数法,但本题中无法分离参数,故考虑用分类讨
论法,由f(x)≥0联想到可研究边界情况,即求出方程f(x)=0的两根,再针对这两根的大小及其与定义域的
关系进行分类讨论求解)
若-a≤-b,当x∈(-b,1-b)时,x+a>0,ln(x+b)<0,此时f(x)<0,不合题意;
若-b<-a<1-b,当x∈(-a,1-b)时,x+a>0,ln(x+b)<0,此时f(x)<0,不合题意;
若-a=1-b,当x∈(-b,1-b)时,x+a<0,ln(x+b)<0,此时f(x)>0,
当x∈[1-b,+∞)时,x+a≥0,ln(x+b)≥0,此时f(x)≥0,所以-a=1-b时符合题意;
若-a>1-b,当x∈(1-b,-a)时,x+a<0,ln(x+b)>0,此时f(x)<0,不合题意.
第1讲 描述运动的基本概念
综上所述,-a=1-b,即b=a+1.
(解题关键:得到a,b的关系式,从而可将a2+b2转化为关于a的二次函数,可利用函数思想求其最值)
a2+b2=a2+(a+1)2=2 + ≥ ,当且仅当a=- ,b= 时,等号成立,所以a2+b2的最小值为 .
第1讲 描述运动的基本概念
解后反思 对于不等式f(x)≥0(或f(x)>0, f(x)<0, f(x)≤0)恒成立问题,若能分离参数,则优先考虑分离参
数法,若参数不易分离,则往往利用分类讨论法求解,此时先求出方程f(x)=0的实根,再结合各实根与函数
定义域区间的端点值的大小关系进行分类讨论.
第1讲 描述运动的基本概念
一题多解 令φ(x)=x+a,Q(x)=ln(x+b),
因为f(x)≥0,所以必有φ(x)与Q(x)在公共定义域的相同区间上的函数值同号.
如图,令φ(x)与Q(x)的图象交于x轴上同一点A,
易知Q(1-b)=0,则点A(1-b,0),将点A的坐标代入φ(x)的解析式,得0=1-b+a,即a=b-1,所以a2+b2=(b-1)2+b
2=2 + ,当且仅当b= ,a=- 时,a2+b2取得最小值,为 .
第1讲 描述运动的基本概念
10.[2023全国甲文,11]已知函数f(x)= .记a=f ,b=f ,c=f ,则 ( )
A.b>c>a B.b>a>c
C.c>b>a D.c>a>b
A
第1讲 描述运动的基本概念
解析 因为f(x)= 由y=et,t=-(x-1)2复合而成,所以f(x)的图象关于直线x=1对称,且f(x)在(-∞,1)上单
调递增,在(1,+∞)上单调递减,
因为 < <1< ,
所以a=f <f =b.
易知c=f =f .
下面比较 , 与2- 的大小关系.
先比较 与2- 的大小,即比较 与2的大小,即比较 + 与4的大小,
易得( + )2=8+4 ,42=16,
第1讲 描述运动的基本概念
又 <2,所以8+4 <16,故 <2- ;
再比较 与2- 的大小,即比较 与2的大小,即比较 + 与4的大小,
易得( + )2=9+6 ,42=16,又 < ,所以9+6 >16,故 >2- ,
故 <2- < ,故a<c<b.
第1讲 描述运动的基本概念
学科竞赛
11.[2025全国高中数学联赛重庆赛区预赛]已知函数f(x)= 设a,b,c是三个不同的实数,满足
f(f(a))=f(f(b))=f(f(c)),则a+b+c的取值范围为_____________.
第1讲 描述运动的基本概念
解析 设f(f(a))=f(f(b))=f(f(c))=t,则方程f(f(x))=t有三个不同的实数根a,b,c.
作出函数f(x)的图象,如图所示.
由图可知,当且仅当方程f(x)=t有两个不同的实根时,方程f(f(x))=t有三个不同的实根,所以t∈(0,1].
设关于x的方程f(x)=t的两个实数根分别为x1,x2,且x1<x2,则 =t,log2x2+1=t,
所以x1=log2t,x2=2t-1,所以x1∈(-∞,0],x2∈ .
f(x)=x1⇔log2x+1=x1⇔x= = .
第1讲 描述运动的基本概念
f(x)=x2⇔2x=x2或log2x+1=x2⇔x=log2x2=t-1或x= = .
所以a+b+c= +t-1+ = + -1.
因为t∈(0,1],且y= + -1单调递增,所以a+b+c∈ .
第1讲 描述运动的基本概念
强基计划
12.[2024北京大学强基计划]方程x( -1)+(ex-1)(x4-1)=0在R上的解的个数为_____.
3
解析 假设原方程有一个满足x(x4-1)≠0的根m,则 + =0.
令f(t)= ,则f(m4-1)+f(m)=0.
当t<0时,et-1<0,所以 >0.
当t>0时,et-1>0,所以 >0.
所以当t≠0时, f(t)>0,所以由x(x4-1)≠0知0=f(m4-1)+f(m)>0+0=0,矛盾,所以 + =0无解,所以原方
程的解满足x(x4-1)=0,所以x∈{-1,0,1}.
经检验,均满足题意,所以原方程共有3个解.
第1讲 描述运动的基本概念
13.[2025中国科学技术大学强基计划]若c∈(0,+∞)且f(x)= f(f(x))=3恰有一解,则c的取值
范围是_____________________.
(3- ,3- ]∪(1,3+ ]
解析 当c>1时,3x≥3c>3,所以只有在x<c时, f(x)=x2-6x+3才可以取到3,令x2-6x+3=3,解得x=0或x=6(舍去),
令f(x)=0,即x2-6x+3=0,解得x=3- 或x=3+ ,因为只有一个解,所以x=3- ,故1<c≤3+ .
当0<c≤1时, f(x)=3,即x2-6x+3=3或3x=3,解得x=0或x=6(舍去)或x=1,所以f(f(x))=3⇔f(x)=0或f(x)=1.
若f(x)=1,则x2-6x+2=0,解得x=3- 或x=3+ (舍去);
若f(x)=0,则x2-6x+3=0,解得x=3- 或x=3+ (舍去).
因为仅有一解,所以要求x=3- 满足,但x=3- 不满足,所以3- <c≤3- .
综上,c∈(3- ,3- ]∪(1,3+ ].
第1讲 描述运动的基本概念
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