
(2)利用函數(shù)圖象可以判斷函數(shù)的單調(diào)性、奇偶性,作圖時要準(zhǔn)確畫出圖象的特點(diǎn).
命題角度? 函數(shù)圖象的識別
(1)(2024·全國甲卷)函數(shù)y=-x2+(ex-e-x)sin x在區(qū)間[-2.8,2.8]的圖象大致為( B )
【解析】 令y=f(x),由題知函數(shù)f(x)的定義域?yàn)镽,關(guān)于原點(diǎn)對稱,f(-x)=-(-x)2+(e-x-ex)·sin (-x)=-x2+(ex-e-x)sin x=f(x),所以函數(shù)f(x)為偶函數(shù),函數(shù)圖象關(guān)于y軸對稱,排除A,C;f(1)=-1+(e- eq \f(1,e) )·sin 1>-1+(e- eq \f(1,e) )sin eq \f(π,6) =-1+ eq \f(e,2) - eq \f(1,2e) >0,排除D.
(2)如圖是函數(shù)H(x)圖象的一部分,設(shè)函數(shù)f(x)=sin x,g(x)= eq \f(1,x) ,則H(x)可以表示為( C )
A.f(x)·g(x)
B. eq \f(f(x),g(x))
C.f(x)+g(x)
D.f(x)-g(x)
【解析】 易知f(x)=sin x與g(x)= eq \f(1,x) 均為奇函數(shù),由題圖可知,H(x)也為奇函數(shù),故排除A,B;對于D,當(dāng)x→0+時,sin x→0, eq \f(1,x) →+∞,所以當(dāng)x→0+時,f(x)-g(x)=sin x- eq \f(1,x) 0,ex+e-x>0,所以f(x)>0恒成立,不符合題意,故排除C;
對于D,f(x)= eq \f(5cs x,x2+1) ,定義域?yàn)镽,f(-x)= eq \f(5cs (-x),x2+1) = eq \f(5cs x,x2+1) =f(x),所以f(x)= eq \f(5cs x,x2+1) 是偶函數(shù),符合題意,故選D.
方法二:由題圖可知函數(shù)f(x)的圖象關(guān)于y軸對稱,所以函數(shù)f(x)是偶函數(shù).因?yàn)閥=x2+2是偶函數(shù),y=ex-e-x是奇函數(shù),所以f(x)= eq \f(5(ex-e-x),x2+2) 是奇函數(shù),故排除A;因?yàn)閥=x2+1是偶函數(shù),y=sin x是奇函數(shù),所以f(x)= eq \f(5sin x,x2+1) 是奇函數(shù),故排除B;因?yàn)閤2+2>0,ex+e-x>0,所以f(x)= eq \f(5(ex+e-x),x2+2) >0恒成立,不符合題意,故排除C.故選D.
2.已知f(x)是定義在R上的奇函數(shù),對任意x1,x2∈(-∞,0),且x1≠x2,都有 eq \f(f(x1)-f(x2),x1-x2) <0,若f(1)=0,則不等式xf(x)<0的解集為__________________.
解析:已知f(x)是定義在R上的奇函數(shù),則f(x)=-f(-x),且f(0)=0,又對任意x1,x2∈(-∞,0),且x1≠x2,都有 eq \f(f(x1)-f(x2),x1-x2) <0,不妨設(shè)x1<x2<0,則x1-x2<0,所以f(x1)-f(x2)>0,即f(x1)>f(x2),
所以函數(shù)f(x)在(-∞,0)上單調(diào)遞減,則函數(shù)f(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞減,又f(1)=0,所以f(-1)=-f(1)=0,則函數(shù)f(x)的大致圖象如圖所示,根據(jù)函數(shù)圖象可得不等式xf(x)<0的解集為(-∞,-1)∪(1,+∞).
答案: (-∞,-1)∪(1,+∞)
小題考法2 函數(shù)的性質(zhì)
[核心提煉]
1.函數(shù)的奇偶性
(1)定義:若函數(shù)的定義域關(guān)于原點(diǎn)對稱,則有f(x)是偶函數(shù)?f(-x)=f(x)=f(|x|);
f(x)是奇函數(shù)?f(-x)=-f(x).
(2)判斷方法:定義法、圖象法、奇偶函數(shù)性質(zhì)法(如奇函數(shù)×奇函數(shù)=偶函數(shù)).
2.函數(shù)的周期性
若函數(shù)f(x)滿足f(x+a)=f(x+b),則函數(shù)y=f(x)的周期為|b-a|.
3.函數(shù)圖象的對稱中心和對稱軸
(1)若函數(shù)f(x)滿足關(guān)系式f(a+x)+f(a-x)=2b,則函數(shù)y=f(x)的圖象關(guān)于點(diǎn)(a,b)對稱.
(2)若函數(shù)f(x)滿足關(guān)系式f(a+x)=f(b-x),則函數(shù)y=f(x)的圖象關(guān)于直線x= eq \f(a+b,2) 對稱.
命題角度? 奇偶性、周期性與對稱性
(1)(多選)(2024·新鄉(xiāng)三模)已知定義在R上的函數(shù)f(x)滿足f(x+6)=f(-x),且f(x-1)+f(x+1)=f(-2),若f( eq \f(5,2) )=1,則( BCD )
A.f(2 024)=1
B.f(x)的圖象關(guān)于直線x=-3對稱
C.f(x)是周期函數(shù)
D. eq \i\su(k=1,2 025, ) (-1)kkf(k- eq \f(1,2) )=2 025
【解析】 由f(x-1)+f(x+1)=f(-2),得f(x+1)+f(x+3)=f(-2),
則f(x-1)=f(x+3),即f(x)=f(x+4),因此f(x)是周期為4的周期函數(shù),C正確;
在f(x-1)+f(x+1)=f(-2)中,令x=-1,得f(-2)+f(0)=f(-2),
則f(0)=0,因此f(2 024)=f(0)=0,A錯誤;
由f(x+6)=f(-x),得f(-x)=f[(x-12)+6]=f(x-6),因此f(x)的圖象關(guān)于直線x=-3對稱,B正確;
由f(x+6)=f(-x),得f(x)的圖象關(guān)于直線x=3對稱,
因此直線x=-3+4n及x=3+4n(n∈Z)均為f(x)圖象的對稱軸,
則f(-2)=f(8)=f(0)=0,f( eq \f(7,2) )=f( eq \f(5,2) )=1,在f(x-1)+f(x+1)=f(-2)中,令x= eq \f(3,2) ,得f( eq \f(3,2) -1)+f( eq \f(3,2) +1)=f(-2)=0,
即f( eq \f(1,2) )=-f( eq \f(5,2) )=-1,
則f( eq \f(1,2) )=f( eq \f(9,2) )=f( eq \f(3,2) )=-1,
故 eq \i\su(k=1,2 025, ) (-1)kkf(k- eq \f(1,2) )=-f( eq \f(1,2) )+2f( eq \f(3,2) )-3f( eq \f(5,2) )+4f( eq \f(7,2) )-…-2 025f( eq \f(4 049,2) )=(1-2-3+4)+…+(2 021-2 022-2 023+2 024)+2 025=2 025,D正確.
(2)(2024·武漢模擬)已知f(x)是定義域?yàn)镽的偶函數(shù),f(5.5)=4,g(x)=(x-1)f(x),若g(x+1)是偶函數(shù),則g(-0.5)=________.
【解析】 因?yàn)間(x+1)是偶函數(shù),且g(x+1)=xf(x+1),其中y=x為奇函數(shù),所以y=f(x+1)必為奇函數(shù),則f(-x+1)=-f(x+1),即有f(-x)=-f(x+2),
又因?yàn)閒(-x)=f(x),所以f(x+2)=-f(x),f(x+4)=-f(x+2)=f(x),
所以函數(shù)y=f(x)的周期為4.
由函數(shù)g(x+1)是偶函數(shù),
可得g(-x+1)=xf(x+1),
所以g(-0.5)=g(-1.5+1)=1.5 f(2.5)=1.5 f(-2.5)=1.5f(-2.5+4×2)=1.5f(5.5)=6.
【答案】 6
函數(shù)的奇偶性、周期性及對稱性
(1)奇偶性:具有奇偶性的函數(shù)在關(guān)于原點(diǎn)對稱的區(qū)間上,其圖象、函數(shù)值、解析式和單調(diào)性聯(lián)系密切,研究問題時可以轉(zhuǎn)化到部分(一般取一半)區(qū)間上,注意偶函數(shù)常用結(jié)論f(x)=f(|x|).
(2)周期性:利用周期性可以轉(zhuǎn)化函數(shù)的解析式、圖象和性質(zhì),把不在已知區(qū)間上的問題轉(zhuǎn)化到已知區(qū)間上求解.
(3)對稱性:常圍繞圖象的對稱中心或?qū)ΨQ軸設(shè)置試題背景,利用圖象對稱中心或?qū)ΨQ軸的性質(zhì)簡化所求問題.
命題角度? 函數(shù)的單調(diào)性及其應(yīng)用
(1)(2024·新課標(biāo)Ⅰ卷)已知函數(shù)f(x)= eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(-x2-2ax-a,x<0,,ex+ln (x+1),x≥0)) 在R上單調(diào)遞增,則a的取值范圍是( B )
A.(-∞,0] B.[-1,0]
C.[-1,1] D.[0,+∞)
【解析】 因?yàn)楹瘮?shù)f(x)在R上單調(diào)遞增,且當(dāng)x2.
由函數(shù)f(x)在(2,+∞)上單調(diào)遞減可知f(ln 10)>f(3)>f(3 eq \s\up6(\f(5,4)) ),即b>a>c.
【答案】 b>a>c
函數(shù)單調(diào)性應(yīng)用問題的常見類型及解題策略
(1)比較函數(shù)值的大小,應(yīng)將自變量轉(zhuǎn)化到同一個單調(diào)區(qū)間內(nèi),然后利用函數(shù)的單調(diào)性解決.
(2)在求解與抽象函數(shù)有關(guān)的不等式時,往往利用函數(shù)的單調(diào)性將“f”符號脫掉,使抽象函數(shù)轉(zhuǎn)化為具體的不等式求解.此時,應(yīng)特別注意函數(shù)的定義域.
(3)利用單調(diào)性求解最值問題,應(yīng)先確定函數(shù)的單調(diào)性,然后再由單調(diào)性求解.
(4)利用單調(diào)性求參數(shù)時,通常要把參數(shù)視為已知數(shù),依據(jù)函數(shù)的圖象或單調(diào)性定義,確定函數(shù)的單調(diào)區(qū)間,與已知單調(diào)區(qū)間比較求參數(shù).
1.(2023·新課標(biāo)Ⅰ卷)設(shè)函數(shù)f(x)=2x(x-a)在區(qū)間(0,1)單調(diào)遞減,則a的取值范圍是( D )
A.(-∞,-2] B.[-2,0)
C.(0,2] D.[2,+∞)
解析:函數(shù)y=2x在R上為增函數(shù),而函數(shù)f(x)=2x(x-a)在區(qū)間(0,1)上單調(diào)遞減,則有函數(shù)y=x(x-a)=(x- eq \f(a,2) )2- eq \f(a2,4) 在區(qū)間(0,1)上單調(diào)遞減,因此 eq \f(a,2) ≥1,解得a≥2,所以a的取值范圍是[2,+∞).
2.已知函數(shù)f(x)=a- eq \f(2,ex+1) (a∈R)是奇函數(shù),則函數(shù)f(x)的值域?yàn)? A )
A.(-1,1) B.(-2,2)
C.(-3,3) D.(-4,4)
解析:方法一:由f(x)是奇函數(shù)知f(-x)=-f(x),所以a- eq \f(2,e-x+1) =-a+ eq \f(2,ex+1) ,得2a= eq \f(2,ex+1) + eq \f(2,e-x+1) =2,所以a=1,所以f(x)=1- eq \f(2,ex+1) ,因?yàn)閑x+1>1,所以0< eq \f(1,ex+1) 3(x-1)-7+2(x-2)-3=5x-17,所以f(5)>8;
……
發(fā)現(xiàn)1,2及當(dāng)x≥3且x∈N*時,f(x)大于的數(shù)字構(gòu)成斐波那契數(shù)列(去掉第1項(xiàng))1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,233,377,610,987,1 597,…,
所以f(10)>89,A錯誤;f(20)>f(16)>1 597>1 000,B正確;f(x)沒有上界,所以C,D錯誤.
小題考法3 函數(shù)與方程
[核心提煉]
1.函數(shù)的零點(diǎn)與方程解的聯(lián)系
函數(shù)y=f(x)的零點(diǎn)就是方程f(x)=0的實(shí)數(shù)解,也就是函數(shù)y=f(x)的圖象與x軸的公共點(diǎn)的橫坐標(biāo),所以方程f(x)=0有實(shí)數(shù)解?函數(shù)y=f(x)有零點(diǎn)?函數(shù)y=f(x)的圖象與x軸有公共點(diǎn).
2.函數(shù)零點(diǎn)存在定理
如果函數(shù)y=f(x)在區(qū)間[a,b]上的圖象是一條連續(xù)不斷的曲線,且有f(a)f(b)0時,曲線y=x3-3x與曲線y=-(x-1)2+a有兩個交點(diǎn),則a的取值范圍是________.
【解析】 令x3-3x=-(x-1)2+a,則a=x3-3x+(x-1)2,設(shè)h(x)=x3-3x+(x-1)2,則h′(x)=3x2-3+2(x-1)=(3x+5)(x-1),因?yàn)閤>0,所以3x+5>0,當(dāng)01,010p010 eq \s\up6(\f(Lp3,20)) ,所以10eq \s\up8( eq \f(Lp2,20) - eq \f(Lp3,20) )>10,所以Lp2-Lp3>20,不可能成立,故B不正確;因?yàn)?eq \f(100p2,p1) = eq \f(100p010\s\up6(\f(Lp2,20)),p010\s\up6(\f(Lp1,20))) =10eq \s\up8( eq \f(Lp2,20) - eq \f(Lp1,20) )+2≥1,所以p1≤100p2,故D正確.故選ACD.
11.(多選)已知f(x)為定義在R上的奇函數(shù),且在(0,+∞)上單調(diào)遞增,f(-1)=f(3)=2,則下列結(jié)論中一定正確的是( AB )
A.f(-2)>-2
B.f(x)有3個零點(diǎn)
C.f(2)<-2
D.f(f(5))>f(f(- eq \f(1,2) ))
解析:由題意得,f(x)在(-∞,0)上單調(diào)遞增,f(0)=0,由f(-1)=f(3)=2,得f(1)=f(-3)=-2.
對于A,因?yàn)閒(x)在(-∞,0)上單調(diào)遞增,所以f(-2)>f(-3)=-2,故A正確;
對于B,f(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞增,且f(1)=-2,f(3)=2,故在(0,+∞)上有且只有一個x0∈(1,3),使f(x0)=0,同理f(x)在(-∞,0)上單調(diào)遞增,且f(-1)=2,f(-3)=-2,故在(-∞,0)上有且只有一個x1∈(-3,-1),使f(x1)=0,又f(0)=0,所以f(x) 有3個零點(diǎn),故B正確;
對于C,因?yàn)閒(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞增,f(2)>f(1)=-2,故C錯誤;
對于D,f(5)>f(3)=2,f(- eq \f(1,2) )>f(-1)=2,易知 f(5)與f(- eq \f(1,2) )無法比較大小,故D不一定正確.故選AB.
12.若函數(shù)y= eq \r(ax2-x+2) 的定義域?yàn)閇-2,1],則實(shí)數(shù)a的值為________.
解析:y= eq \r(ax2-x+2) 的定義域滿足ax2-x+2≥0,解集為[-2,1],故a<0且 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(\f(1,a)=(-2)+1,,\f(2,a)=(-2)×1,)) 解得a=-1.
答案:-1
13.已知函數(shù)f(x)=5-x-3x3,若f(a-1)+f(2a)≥10,則實(shí)數(shù)a的取值范圍為________.
解析:令g(x)=x+3x3,因?yàn)間(-x)=-x-3x3=-g(x),所以函數(shù)g(x)為奇函數(shù),由函數(shù)y=x,y=3x3都是增函數(shù),可得g(x)=x+3x3為增函數(shù),f(x)=5-x-3x3=5-g(x),則不等式f(a-1)+f(2a)≥10,即為5-g(a-1)+5-g(2a)≥10,即-g(a-1)≥g(2a),即g(1-a)≥g(2a),所以1-a≥2a,解得a≤ eq \f(1,3) ,所以實(shí)數(shù)a的取值范圍為(-∞, eq \f(1,3) ].
答案:(-∞, eq \f(1,3) ]
14.(2024·廣州模擬)已知f(x)是定義在R上的奇函數(shù),且f(x)在[0,2]上單調(diào)遞減,f(x+2)為偶函數(shù),若f(x)=m在[0,12]上恰好有4個不同的實(shí)數(shù)根x1,x2,x3,x4,則x1+x2+x3+x4=________.
解析:由f(x+2)為偶函數(shù)可知,函數(shù)f(x)的圖象關(guān)于直線x=2對稱,又f(x)是奇函數(shù),所以f(x)是周期函數(shù),周期為8.
作出函數(shù)f(x)在[0,12]上的大致圖象趨勢如圖所示,作出直線y=m,由圖可知,若f(x)的圖象與直線y=m在[0,12]上有4個交點(diǎn),則f(2)
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