高考数学一轮复习 第二章 函数、导数及其应用 第四节 二次函数与幂函数学案 理(含解析)新人教A版-

第四节二次函数与幂函数
2019考纲考题考情
1．幂函数
(1)定义：一般地，函数y＝xα叫做幂函数，其中底数x是自变量，α是常数。

(2)幂函数的图象比较：
2．二次函数
(1)解析式：
一般式：f(x)＝ax2＋bx＋c(a≠0)。

顶点式：f(x)＝a(x－h)2＋k(a≠0)。

两根式：f(x)＝a(x－x1)(x－x2)(a≠0)。

(2)图象与性质：
与二次函数有关的不等式恒成立的条件
(1)ax 2
＋bx ＋c >0(a ≠0)恒成立的充要条件是⎩⎪⎨⎪⎧
a >0，
b 2
－4ac <0；
(2)ax 2
＋bx ＋c <0(a ≠0)恒成立的充要条件是⎩
⎪⎨⎪⎧
a <0，
b 2
－4ac <0；
(3)a ≥f (x )恒成立⇔a ≥f (x )max ，a ≤f (x )恒成立⇔a ≤f (x )min 。

一、走进教材
1．(必修1P 79习题T 1改编)已知幂函数f (x )＝k ·x α
的图象过点⎝ ⎛⎭⎪⎫12，22，则k ＋α＝
( )
A ．12
B ．1
C ．3
2
D ．2 解析 因为f (x )＝k ·x α
是幂函数，所以k ＝1。

又f (x )的图象过点⎝ ⎛⎭⎪⎫12，22，所以⎝ ⎛⎭⎪
⎫12α＝
22，所以α＝12，所以k ＋α＝1＋12＝3
2。

故选C 。

答案 C
2．(必修1P 38B 组T 1改编)函数y ＝2x 2
－6x ＋3，x ∈[－1，1]，则y 的最小值为________。

解析 函数y ＝2x 2
－6x ＋3＝2⎝ ⎛⎭⎪⎫x －322－32的图象的对称轴为直线x ＝32>1，所以函数y ＝
2x 2
－6x ＋3在[－1,1]上为单调递减函数，所以y min ＝2－6＋3＝－1。

答案 －1 二、走近高考
3．(2017·浙江高考)若函数f (x )＝x 2
＋ax ＋b 在区间[0,1]上的最大值是M ，最小值是
m ，则M －m ( )
A ．与a 有关，且与b 有关
B ．与a 有关，但与b 无关
C ．与a 无关，且与b 无关
D ．与a 无关，但与b 有关
解析 设x 1，x 2分别是函数f (x )在[0,1]上的最小值点与最大值点，则m ＝x 2
1＋ax 1＋b ，
M ＝x 22＋ax 2＋b 。

所以M －m ＝x 22－x 2
1＋a (x 2－x 1)，显然此值与a 有关，与b 无关。

故选B 。

答案 B 三、走出误区
微提醒：①二次函数解析式形式选择不恰当，致使运算量偏大；②幂函数定义不清晰，
导致出错；③二次函数在给定区间上的恒成立问题忽视给定区间的作用致误。

4．已知某二次函数的图象与函数y ＝2x 2
的图象的形状一样，开口方向相反，且其顶点为(－1,3)，则此函数的解析式为( )
A ．y ＝2(x －1)2
＋3 B ．y ＝2(x ＋1)2
＋3 C ．y ＝－2(x －1)2＋3
D ．y ＝－2(x ＋1)2
＋3
解析 设所求函数的解析式为y ＝a (x ＋h )2
＋k (a ≠0)，由题意可知a ＝－2，h ＝1，k ＝3，故y ＝－2(x ＋1)2
＋3。

故选D 。

答案 D
5．已知幂函数y ＝f (x )的图象过点⎝ ⎛
⎭
⎪⎫
2，22，则此函数的解析式为________；在区间________上递减。

解析 设y ＝f (x )＝x α
，因为图象过点⎝ ⎛⎭
⎪⎫
2，22，代入解析式得α＝－12，则y ＝x －12，由性质可知函数y ＝x －1
2
在(0，＋∞)上递减。

答案 y ＝x －1
2
(0，＋∞)
6．已知函数f (x )＝x 2
－x ＋1，在区间[－1,1]上不等式f (x )>2x ＋m 恒成立，则实数m 的取值范围是________。

解析 f (x )>2x ＋m 等价于x 2
－x ＋1>2x ＋m ，即x 2
－3x ＋1－m >0，令g (x )＝x 2
－3x ＋1－
m ，要使g (x )＝x 2－3x ＋1－m >0在[－1,1]上恒成立，只需使函数g (x )＝x 2
－3x ＋1－m 在[－
1,1]上的最小值大于0即可。

因为g (x )＝x 2
－3x ＋1－m 在[－1,1]上单调递减，所以g (x )min ＝g (1)＝－m －1。

由－m －1>0，得m <－1。

因此满足条件的实数m 的取值范围是(－∞，－1)。

答案 (－∞，－1)
考点一幂函数的图象及性质
【例1】 (1)已知幂函数f (x )＝(n 2
＋2n －2)·xn 2
－3n (n ∈Z )的图象关于y 轴对称，且在(0，＋∞)上是减函数，则n 的值为( )
A ．－3
B ．1
C ．2
D ．1或2
解析 (1)由于f (x )为幂函数，所以n 2
＋2n －2＝1，解得n ＝1或n ＝－3，经检验只有
n ＝1符合题意。

故选B 。

答案 (1)B (2)D
1．对于幂函数图象的掌握只要抓住在第一象限内三条线分第一象限为六个区域，即x ＝1，y ＝1，y ＝x 分区域。

根据α＜0,0＜α＜1，α＝1，α＞1的取值确定位置后，其余象限部分由奇偶性决定。

2．在比较幂值的大小时，必须结合幂值的特点，选择适当的函数，借助其单调性进行比较。

【变式训练】 已知函数f (x )＝(m 2
－m －1)·xm 2
＋m －3是幂函数，且x ∈(0，＋∞)时，
f (x )是增函数，则m 的值为( )
A ．－1
B ．2
C ．－1或2
D ．3
解析 由题意知，⎩⎪⎨⎪⎧
m 2
－m －1＝1，m 2
＋m －3>0，解得
⎩
⎪⎨⎪⎧
m ＝－1或m ＝2，
m 2
＋m －3>0，所以m ＝2，故选B 。

答案 B
考点二二次函数的解析式
【例2】 (1)已知二次函数f (x )＝ax 2
＋bx ＋1(a ，b ∈R )，x ∈R ，若函数f (x )的最小值为f (－1)＝0，则f (x )＝________。

(2)已知二次函数f (x )的图象经过点(4,3)，它在x 轴上截得的线段长为2，并且对任意
x ∈R ，都有f (2－x )＝f (2＋x )，则f (x )＝________。

解析 (1)设函数f (x )的解析式为f (x )＝a (x ＋1)2
＝ax 2
＋2ax ＋a ，又f (x )＝ax 2
＋bx ＋1，所以a ＝1，b ＝2，故f (x )＝x 2
＋2x ＋1。

(2)因为f (2－x )＝f (2＋x )对任意x ∈R 恒成立，所以f (x )图象的对称轴为直线x ＝2。

又因为f (x )的图象被x 轴截得的线段长为2，所以f (x )＝0的两根为1和3。

设f (x )的解析式为f (x )＝a (x －1)(x －3)(a ≠0)，又f (x )的图象过点(4,3)，所以3a ＝3，即a ＝1，所以
f (x )的解析式为f (x )＝(x －1)(x －3)，即f (x )＝x 2－4x ＋3。

答案 (1)x 2
＋2x ＋1 (2)x 2
－4x ＋3
求二次函数解析式的三个策略：(1)已知三个点坐标，宜选用一般式；(2)已知顶点坐标、对称轴、最大(小)值等，宜选用顶点式；(3)已知图象与x 轴两交点的坐标，宜选用两根式。

【变式训练】 (1)已知二次函数f (x )与x 轴的两个交点坐标为(0,0)和(－2,0)且有最小值－1，则f (x )＝________。

(2)若函数f (x )＝(x ＋a )(bx ＋2a )(a ，b ∈R )是偶函数，且它的值域为(－∞，4]，则该函数的解析式为f (x )＝________。

解析 (1)设函数的解析式为f (x )＝ax (x ＋2)(a ≠0)，所以f (x )＝ax 2
＋2ax ，由4a ×0－4a 2
4a
＝－1，得a ＝1，所以f (x )＝x 2
＋2x 。

解析：由二次函数f (x )与x 轴交于(0,0)，(－2,0)，知f (x )的图象关于x ＝－1对称。

设f (x )＝a (x ＋1)2
－1(a >0)，又f (0)＝0，得a ＝1，所以f (x )＝(x ＋1)2
－1＝x 2
＋2x 。

(2)由f (x )是偶函数知f (x )的图象关于y 轴对称，所以－a ＝－⎝
⎛⎭
⎪⎫－2a b ，即b ＝－2，所
以f (x )＝－2x 2
＋2a 2
，又f (x )的值域为(－∞，4]，所以2a 2
＝4，故f (x )＝－2x 2
＋4。

答案 (1)x 2
＋2x (2)－2x 2
＋4
考点三二次函数的图象和性质微点小专题
方向1：二次函数的图象
【例3】对数函数y＝log a x(a>0且a≠1)与二次函数y＝(a－1)x2－x在同一坐标系内的图象可能是( )
A B
C D
解析当0<a<1时，y＝log a x为减函数，y＝(a－1)x2－x的图象开口向下，其对称轴为
直线x＝1
2(a－1)
<0，排除C，D；当a>1时，y＝log a x为增函数，y＝(a－1)x2－x的图象开
口向上，其对称轴为直线x＝
1
2(a－1)
>0，排除B。

故选A。

答案 A
确定二次函数的图象从三方面入手
1．开口方向；2.对称轴；3.特殊点。

方向2：二次函数的单调性
【例4】函数f(x)＝ax2＋(a－3)x＋1在区间[－1，＋∞)上是递减的，则实数a的取值范围是( )
A．[－3,0) B．(－∞，－3]
C．[－2,0] D．[－3,0]
解析当a＝0时，f(x)＝－3x＋1，在[－1，＋∞)上递减，满足题意。

当a≠0时，f(x)
的图象的对称轴为直线x＝3－a
2a
，由f(x)在[－1，＋∞)上递减知
⎩⎪
⎨
⎪⎧
a<0，
3－a
2a
≤－1，
解得－
3≤a <0。

综上，a 的取值范围为[－3,0]。

答案 D
【互动探究】 若函数f (x )＝ax 2
＋(a －3)x ＋1的单调减区间是[－1，＋∞)，则a 的取值为________。

解析 由题意知，f (x )必为二次函数且a <0，又3－a
2a ＝－1，所以a ＝－3。

答案 －3
1．对于二次函数的单调性，关键是看图象的开口方向与对称轴的位置，若开口方向或对称轴的位置不确定，则需要分类讨论求解。

2．利用二次函数的单调性比较大小，一定要将待比较的两数通过二次函数的图象的对称性转化到同一单调区间上比较。

方向3：二次函数的最值
【例5】 已知函数f (x )＝ax 2
－2x (a >0)，求函数f (x )在区间[0,2]上的最小值。

解 因为a >0，所以f (x )＝ax 2
－2x 的图象的开口方向向上，且对称轴为直线x ＝1a。

①当1a <2，即a >12时，1
a
∈(0,2)，
所以f (x )在⎣
⎢⎡⎦
⎥⎤0，1a 上单调递减，在⎝ ⎛⎦
⎥⎤1a ，2上单调递增，
所以f (x )min ＝f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1a ＝1a －2
a
＝－1a。

②当1a ≥2，即0<a ≤1
2时，f (x )在[0,2]上单调递减，
所以f (x )min ＝f (2)＝4a －4。

综上所述，f (x )min
＝⎩⎪⎨⎪⎧
4a －4，0<a ≤1
2，－1a ，a >1
2。

1．二次函数在闭区间上的最值主要有三种类型：轴定区间定、轴动区间定、轴定区间动。

不论哪种类型，解题的关键都是对称轴与区间的位置关系，当含有参数时，要依据对称
轴与区间的位置关系进行分类讨论。

2．二次函数的单调性问题主要依据二次函数图象的对称轴进行分类讨论求解。

【题点对应练】
1．(方向1)如图，若a <0，b >0，则函数y ＝ax 2
＋bx 的大致图象是________(填序号)。

① ②
③ ④
解析 函数图象的开口向下，对称轴方程为x ＝－b
2a
>0，且过原点，故大致图象是③。

答案 ③
2．(方向2)若函数y ＝mx 2
＋x ＋5在[－2，＋∞)上是增函数，则m 的取值范围是________。

解析 当m ＝0时，函数在给定区间上是增函数；当m ≠0时，函数是二次函数，图象对称轴为x ＝－12m ≤－2，得m ≤14，又m >0，因此0<m ≤14。

综上，0≤m ≤14。

答案 ⎣⎢⎡⎦
⎥⎤0，14 3．(方向3)设二次函数f (x )＝ax 2
－2ax ＋c 在区间[0,1]上单调递减，且f (m )≤f (0)，则实数m 的取值范围是( )
A ．(－∞，0]
B ．[2，＋∞)
C ．(－∞，0]∪[2，＋∞)
D ．[0,2]
解析 依题意a ≠0，二次函数f (x )＝ax 2
－2ax ＋c 图象的对称轴是直线x ＝1，因为函数f (x )在区间[0,1]上单调递减，所以a >0，即函数图象的开口向上，所以f (0)＝f (2)，则
当f (m )≤f (0)时，有0≤m ≤2。

故选D 。

答案 D
错误!
1．(配合例2使用)已知二次函数f (x )＝ax 2
＋bx ＋c 满足条件：①f (3－x )＝f (x )；②
f (1)＝0；③对任意实数x ，f (x )≥14a －1
2
恒成立，则其解析式为f (x )＝________。

解析 依题意可设f (x )＝a ⎝ ⎛⎭
⎪⎫x －322
＋k ，由f (1)＝14a ＋k ＝0，得k ＝－14a ，从而f (x )＝
a ⎝ ⎛⎭⎪⎫x －322－a 4≥14a －1
2
恒成立，则－a 4≥14a －12，且a >0，即14a ＋a 4－12≤0，即a 2
－2a ＋14a ≤0，且
a >0，所以a ＝1。

从而f (x )＝⎝
⎛⎭
⎪⎫
x －32
2－14
＝x 2－3x ＋2。

答案 x 2
－3x ＋2
2．(配合例3使用)设b >0，二次函数y ＝ax 2
＋bx ＋a 2
－1的图象为下列之一，则a 的值为( )
① ② ③ ④
A ．－1－52
B ．－1＋52
C ．1
D ．－1
解析 因为b >0，故对称轴不可能为y 轴，由给出的图可知对称轴在y 轴右侧，故a <0，所以二次函数的图象为第三个图，图象过原点，故a 2
－1＝0，a ＝±1，又a <0，所以a ＝－1。

故选D 。

答案 D
3．(配合例4使用)函数f (x )＝2x 2
－mx ＋3，当x ∈[－2，＋∞)时，f (x )是增函数，当
x ∈(－∞，－2]时，f (x )是减函数，则f (1)的值为( )
A ．－3
B ．13
C ．7
D ．5
解析 函数f (x )＝2x 2－mx ＋3图象的对称轴为直线x ＝m 4，由函数f (x )的单调区间可知m 4＝－2，所以m ＝－8，即f (x )＝2x 2
＋8x ＋3，所以f (1)＝2＋8＋3＝13。

故选B 。

答案 B
4．(配合例5使用)若函数f (x )＝x 2－ax －a 在区间[0,2]上的最大值为1，则实数a 的值为________。

解析 函数的图象是开口向上的抛物线，所以函数f (x )的最大值在区间的端点处取得。

因为f (0)＝－a ，f (2)＝4－3a ，所以⎩⎪⎨⎪⎧ －a >4－3a ，－a ＝1或⎩⎪⎨⎪⎧ －a ≤4－3a ，4－3a ＝1，解得a ＝1。

答案 1。