2023年高考数学总复习第二章 函数概念与基本初等函数第7节:函数的图像(教师版)

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2023年高考数学总复习第二章函数概念与基本初等函数
第7节
函数的图像
考试要求
1.在实际情境中,会根据不同的需要选择恰当的方法(如图像法、列表
法、解析法)表示函数;2.会运用基本初等函数的图像分析函数的性质,解决方程解的个数与不等式解的问题.
1.利用描点法作函数的图像
步骤:(1)确定函数的定义域;(2)化简函数解析式;(3)讨论函数的性质(奇偶性、单调性、周期性、对称性等);(4)列表(尤其注意特殊点、零点、最大值点、最小值点、与坐标轴的交点等),描点,连线.2.利用图像变换法作函数的图像(1)平移变换
(2)对称变换
y =f (x )的图像―——————―→关于x 轴对称
y =-f (x )的图像;y =f (x )的图像――——————→关于y 轴对称y =f (-x )的图像;y =f (x )的图像―——————―→关于原点对称y =-f (-x )的图像;
y =a x (a >0,且a ≠1)的图像―——————————―→关于直线y =x 对称y =log a x (a >0,且a ≠1)的图像.(3)伸缩变换
y =f (x )―——————————————————―→纵坐标不变
各点横坐标变为原来的1
a (a >0)倍
y =f (ax ).
y =f (x )―————————————————―→横坐标不变
各点纵坐标变为原来的A (A >0)倍y =Af (x ).
(4)翻折变换
y =f (x )的图像―————————————―→x 轴下方部分翻折到上方
x 轴及上方部分不变y =|f (x )|的图像;
y =f (x )的图像―——————————————―→y 轴右侧部分翻折到左侧
原y 轴左侧部分去掉,右侧不变
y =f (|x |)的图像.
1.函数图像自身的轴对称
(1)f (-x )=f (x )⇔函数y =f (x )的图像关于y 轴对称;
(2)函数y =f (x )的图像关于直线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 )的图像关于直线x =
a +b
2
对称.2.函数图像自身的中心对称
(1)f (-x )=-f (x )⇔函数y =f (x )的图像关于原点对称;
(2)函数y =f (x )的图像关于点(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 )的图像关于点(a ,b )成中心对称⇔f (a +x )=2b -f (a -x )⇔f (x )=2b -f (2a -x ).
3.两个函数图像之间的对称关系
(1)函数y =f (a +x )与y =f (b -x )的图像关于直线x =b -a
2
对称(由a +x =b -x 得对称轴方程);
(2)函数y =f (x )与y =f (2a -x )的图像关于直线x =a 对称;(3)函数y =f (x )与y =2b -f (-x )的图像关于点(0,b )对称;
(4)函数y=f(x)与y=2b-f(2a-x)的图像关于点(a,b)对称.
1.思考辨析(在括号内打“√”或“×”)
(1)当x∈(0,+∞)时,函数y=|f(x)|与y=f(|x|)的图像相同.()
(2)函数y=af(x)与y=f(ax)(a>0且a≠1)的图像相同.()
(3)函数y=f(x)与y=-f(x)的图像关于原点对称.()
(4)若函数y=f(x)满足f(1+x)=f(1-x),则函数f(x)的图像关于直线x=1对称.()
答案(1)×(2)×(3)×(4)√
解析(1)令f(x)=-x,当x∈(0,+∞)时,y=|f(x)|=x,y=f(|x|)=-x,两者图像不同,(1)错误.
(2)中两函数当a≠1时,y=af(x)与y=f(ax)是由y=f(x)分别进行横坐标与纵坐标伸缩变换得到,两图像不同,(2)错误.
(3)y=f(x)与y=-f(x)的图像关于x轴对称,(3)错误.
2.下列图像是函数y 2,x<0,
-1,x≥0的图像的是()
答案C
解析其图像是由y=x2图像中x<0的部分和y=x-1图像中x≥0的部分组成.
3.(2021·昆明质检)已知图①中的图像对应的函数为y=f(x),则图②中的图像对应的函数为()
A.y=f(|x|)
B.y=f(-|x|)
C.y=|f(x)|
D.y=-|f(x)|
答案B
解析观察函数图像可得,②是由①保留y 轴左侧及y 轴上的图像,然后将y 轴
左侧图像翻折到右侧所得,结合函数图像的对称变换可得变换后的函数的解析式为y =f (-|x |).
4.(2021·天津卷)函数y =
ln|x |
x 2+2
的图像大致为()
答案B
解析
设y =f (x )=
ln|x |
x 2+2
,则函数f (x )的定义域为{x |x ≠0},关于原点对称,又f (-x )=
ln|-x |
(-x )2+2
=f (x ),所以函数f (x )为偶函数,排除A ,C ;
当x ∈(0,1)时,ln|x |<0,x 2+1>0,所以f (x )<0,排除D.
5.(易错题)设f (x )=2-x ,g (x )的图像与f (x )的图像关于直线y =x 对称,h (x )的图像由g (x )的图像向右平移1个单位得到,则h (x )=________.答案-log 2(x -1)
解析
与f (x )的图像关于y =x 对称的图像所对应的函数为g (x )=-log 2x ,再将其
图像右移1个单位得到h (x )=-log 2(x -1)的图像.
6.(2022·西安调研)已知函数f (x )的图像如图所示,则函数g (x )=log 2f (x )的定义域是________.
答案(2,8]
解析
当f (x )>0时,函数g (x )=log 2f (x )有意义,由函数f (x )的图像知满足f (x )>0
时,x ∈(2,8].
考点一作函数的图像
例1作出下列函数的图像:(1)y =2|x |+1;(2)y =|lg(x -1)|;(3)y =x 2-|x |-2.解
(1)将y =2x 的图像关于y 轴作对称图像,取y ≥1的部分得y =2|x |的图像,再
将所得图像向上平移1个单位长度,得到y =2|x |+1的图像,如图①所示(实线部分).
(2)首先作出y =lg x 的图像,然后将其向右平移1个单位长度,得到y =lg(x -1)的图像,再把所得图像在x 轴下方的部分翻折到x 轴上方,即得所求函数y =|lg(x -1)|的图像,如图②所示(实线部分).(3)y =x 2
-|x |-2x 2-x -2,x ≥0,x 2+x -2,x <0,
函数为偶函数,先用描点法作出[0,+∞)上
的图像,再根据对称性作出(-∞,0)上的图像,其图像如图③所示.
感悟提升 1.描点法作图: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像的关键点直接作出.
2.图像变换法:若函数图像可由某个基本函数的图像经过平移、翻折、对称得到,可利用图像变换作出,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.
训练1分别作出下列函数的图像:(1)y =|x 2-5x +4|;(2)y =2x -1
x -1
.解
(1)令y =x 2-5x +4=0,解出两根为1,4,得到y =x 2-5x +4的图像.将x 轴
以下的部分关于x 轴作对称图形,得到y =|x 2-5x +4|的图像,如图①所示(实线部分).
(2)y =
2x -1x -1
=2+1x -1,故函数的图像可由y =1
x 的图像向右平移1个单位,再向
上平移2个单位得到,如图②所示.考点二
函数图像的辨识
1.函数f (x )=
sin x +x
cos x +x
2
在[-π,π]的图像大致为()
答案D 解析
∵f (-x )=
sin (-x )-x
cos (-x )+(-x )
2
=-f (x ),且x ∈[-π,π],∴f (x )为奇函数,
排除A.
当x=π时,f(π)=
π
-1+π2
>0,排除B,C,只有D满足.
2.已知函数f(x)
,x≥0,
x<0,
g(x)=-f(-x
),则函数g(x)的图像是()
答案D
解析法一当x>0时,-x<0,
所以g(x)=-f(-x)=1 x,
当x≤0时,-x≥0,g(x)=-x2,
从而根据函数的取值正负情况可知D正确.
法二也可先画出f(x)的图像,再关于原点对称得g(x)的图像.
3.已知函数f(x)
x,x≤1,
1
3
x,x>1,则函数y
=f(1-x)的大致图像是()
答案D
解析法一先画出函数f(x)
x,x≤1,
1
3
x,x>1的草图,令函数f(x)的图像关于y轴对
称,得函数f(-x)的图像,再把所得的函数f(-x)的图像,向右平移1个单位,得到函数y=f(1-x)的图像(图略),故选D.
法二由已知函数f(x)的解析式,得y=f(1-x)
1-x,x≥0,
log1
3
(1-x),x<0,故该函数过
点(0,3),排除A;过点(1,1),排除B;在(-∞,0)上单调递增,排除C.
4.(2021·浙江卷)已知函数f(x)=x2+1
4,g(x)=sin x,则图像如图的函数可能是()
A.y=f(x)+g(x)-1
4
B.y=f(x)-g(x)-1
4
C.y=f(x)g(x)
D.y=g(x)
f(x)
答案D
解析易知函数f(x)=x2+1
4是偶函数,g(x)=sin x是奇函数,给出的图像对应的
函数是奇函数.选项A,y=f(x)+g(x)-1
4=x
2+sin x为非奇非偶函数,不符合题意,
排除A;选项B,y=f(x)-g(x)-1
4=x
2-sin x也为非奇非偶函数,不符合题意,
排除B;因为当x∈(0,+∞)时,f(x)单调递增,且f(x)>0,当x 0,π
2g(x)
单调递增,且g(x)>0,所以y=f(x)g(x)0,π
2上单调递增,由图像可知所求函数
0,π
4上不单调,排除C.故选D.
感悟提升 1.抓住函数的性质,定性分析:(1)从函数的定义域,判断图像的左右位置;从函数的值域,判断图像的上下位置;(2)从函数的单调性,判断图像的变化趋势;(3)从周期性,判断图像的循环往复;(4)从函数的奇偶性,判断图像的对称性.
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.
考点三函数图像的应用
角度1研究函数的性质
例2已知函数f(x)=x|x|-2x,则下列结论正确的是()
A.f (x )是偶函数,递增区间是(0,+∞)
B.f (x )是偶函数,递减区间是(-∞,1)
C.f (x )是奇函数,递减区间是(-1,1)
D.f (x )是奇函数,递增区间是(-∞,0)答案C
解析
将函数f (x )=x |x |-2x 去掉绝对值得f (x )2-2x ,x ≥0,x 2-2x ,x <0,
画出函数f (x )的
图像,如图,观察图像可知,函数f (x )的图像关于原点对称,故函数f (x )为奇函数,且在(-1,1)上是递减的.
角度2在不等式中的应用
例3(1)若函数f (x )=log 2(x +1),且a >b >c >0,则f (a )a ,f (b )b ,f (c )
c
的大小关系为________.
(2)设奇函数f (x )在(0,+∞)上为增函数,且f (1)=0,则不等式f (x )-f (-x )
x
<0
的解集为________.答案
(1)
f (c )c >f (b )b >f (a )
a
(2)(-1,0)∪(0,1)解析
(1)由题意可得,f (a )a ,f (b )b ,f (c )
c
分别看作函数f (x )=log 2(x +1)图像上
的点(a ,f (a )),(b ,f (b )),(c ,f (c ))与原点连线的斜率.
结合图像可知,当a >b >c >0时,
f (a )a <f (b )b <f (c )
c .(2)因为f (x )为奇函数,所以不等式
f (x )-f (-x )x <0可化为f (x )
x
<0,
即xf (x )<0,f (x )的大致图像如图所示,所以原不等式的解集为(-1,0)∪(0,
1).
角度3求参数的取值范围
例4(1)(2022·洛阳模拟)已知f (x )
x |
,x ≤1,2+4x -2,x >1,若关于x 的方程a =f (x )恰
有两个不同的实数根,则实数
a 的取值范围是()
[1,2)
[1,2)
C.(1,2)
D.[1,2)
(2)已知函数f (x )=|x 2+3x |,x ∈R .若方程f (x )-a |x -1|=0恰有4个互异的实数根,则实数a 的取值范围为________.答案(1)B
(2)(0,1)∪(9,+∞)
解析
(1)关于x 的方程a =f (x )恰有两个不同的实根,即f (x )的图像与直线y
=a 恰
有两个不同的交点,作出f (x )的图像如图所示
.
由图像可得a
[1,2).
(2)设y 1=f (x )=|x 2+3x |,y 2=a |x -1|.在同一直角坐标系中作出y 1=|x 2+3x |,
y 2=a |x -1|的图像如图所示
.
由图可知f (x )-a |x -1|=0有4个互异的实数根等价于y 1=|x 2+3x |与y 2=a |x -1|的图像有4个不同的交点,且4个交点的横坐标都小于1,所以
=-x 2-3x ,=a (1-x )
(-3<x <0)有两组不同解.
消去y 得x 2+(3-a )x +a =0,该方程有两个不等实根x 1,x 2,
=(3-a )2-4a >0,3<
a -3
2
<0,3)2+(3-a )×(-3)+a >0,2+(3-a )×0+a >0,∴0<a <1.
=x 2+3x ,=a (x -1)
(x >1)有两组不同解.
消去y 得x 2+(3-a )x +a =0有两不等实根x 3,x 4,∴Δ=a 2-10a +9>0,
又∵x 3+x 4=a -3>2,x 3x 4=a >1,∴a >9.
综上可知,0<a <1或a >9.感悟提升
1.利用函数的图像研究函数的性质
对于已知或易画出其在给定区间上图像的函数,其性质(单调性、奇偶性、周期性、最值(值域)、零点)常借助于图像研究,但一定要注意性质与图像特征的对应关系.2.利用函数的图像可解决某些方程和不等式的求解问题,方程f (x )=g (x )的根就是函数f (x )与g (x )图像交点的横坐标;不等式f (x )<g (x )的解集是函数f (x )的图像位于g (x )图像下方的点的横坐标的集合,体现了数形结合思想.
训练2(1)(2021·唐山模拟)已知函数f (x )=|x -2|+1,g (x )=kx ,若f (x )>g (x )恒成立,
则实数k 的取值范围是________.
(2)已知函数y =f (x )的图像是圆x 2+y 2=2上的两段弧,如图所示,则不等式f (x )>f (-x )-2x 的解集是______.
(3)已知f (x )x |,x >0,|x |,x ≤0,
则函数y =2f 2(x )-3f (x )+1的零点个数是______.
答案(1)-1(2)(-1,0)∪(1,2]
(3)5解析
(1)如图作出函数f (x )的图像,
当-1≤k <1
2
时,g (x )的图像恒在f (x )下方.
(2)由图像可知,函数f (x )为奇函数,故原不等式可等价转化为f (x )>-x .
在同一平面直角坐标系中分别画出y =f (x )与y =-x 的图像,由图像可知不等式的解集为(-1,0)∪(1,2].(3)方程2f 2(x )-3f (x )+1=0的解为f (x )=1
2
或1.
作出y =f (x )的图像,由图像知y =f (x )与y =1
2有2个交点,y =f (x )与y =1有3个
交点,故零点的个数为5.
1.在2h 内将某种药物注射进患者的血液中,在注射期间,血液中的药物含量呈线性增加;停止注射后,血液中的药物含量呈指数衰减,能反映血液中药物含量Q 随时间t 变化的图像是(
)
答案B
解析
依题意知,在2h 内血液中药物含量Q 持续增加,停止注射后,Q 呈指数
衰减,图像B 适合.
2.(2022·河南名校联考)函数f (x )=x cos x +sin x x 2
+1
的部分图像大致为()
答案A 解析
因为f (x )=
x cos x +sin x
x 2
+1
,所以f (-x )=
-x cos (-x )+sin (-x )
(-x )2+1
=-x cos x+sin x
x2+1=-f(x),
所以函数f(x)为奇函数,排除选项C,D;
又当x f(x)>0,所以排除B.选A.
3.若函数f(x)=a x-a-x(a>0且a≠1)在R上为减函数,则函数y=log a(|x|-1)的图像可能是()
答案D
解析由f(x)在R上是减函数,知0<a<1.
又y=log a(|x|-1)是偶函数,定义域是(-∞,-1)∪(1,+∞).
∴当x>1时,y=log a(x-1)的图像由y=log a x的图像向右平移一个单位得到.因此D正确.
4.下列函数中,其图像与函数y=ln x的图像关于直线x=1对称的是()
A.y=ln(1-x)
B.y=ln(2-x)
C.y=ln(1+x)
D.y=ln(2+x)
答案B
解析法一设所求函数图像上任一点的坐标为(x,y),则其关于直线x=1的对称点的坐标为(2-x,y),由对称性知点(2-x,y)在函数f(x)=ln x的图像上,所以y=ln(2-x).
法二由题意知,对称轴上的点(1,0)在函数y=ln x的图像上也在所求函数的图像上,代入选项中的函数表达式逐一检验,排除A,C,D,选B.
5.(2021·郑州模拟)已知函数f(x)=-x+1+log2x,则不等式f(x)<0的解集是()
A.(0,2)
B.(-∞,1)∪(2,+∞)
C.(1,2)
D.(0,1)∪(2,+∞)
答案D
解析
函数f (x )=-x +1+log 2x 的定义域为(0,+∞),且f (1)=f (2)=0,由f (x )<0
可得log 2x <x -1,作出函数y =log 2x 与函数y =x -1的图像如图所示.
则函数y =log 2x 与函数y =x -1图像的两个交点的坐标为(1,0),(2,1),由图像可知,不等式log 2x <x -1的解集为(0,1)∪(2,+∞).故选D.6.(2022·大庆模拟)我们从某公司的商标中抽象出一个图像,如图所示.其对应
的函数解析式可能是(
)
A.f (x )=
1x 2-1
B.f (x )=
1x 2+1C.f (x )=1|x -1|
D.f (x )=
1||x |-1|
答案D
解析
由题图可知,f (x )为偶函数,故C 错误;
又f (x )>0恒成立,对于A ,f (x )=
1
x 2-1
>0不恒成立,故A 错误;由图知f (x )在x =-1和x =1处无定义,故B 错误.故选D.
7.已知f (x )=2x -1,g (x )=1-x 2.当|f (x )|≥g (x )时,h (x )=|f (x )|;当|f (x )|<g (x )时,h (x )=-g (x ),则h (x )(
)
A.有最小值-1,最大值1
B.有最大值1,无最小值
C.有最小值-1,无最大值
D.有最大值-1,无最小值答案
C
解析如图,画出y=|f(x)|=|2x-1|与y=g(x)=1-x2的图像,它们交于A,B两点.
由“规定”,在A,B两侧,|f(x)|≥g(x),故h(x)=|f(x)|;
在A,B之间,|f(x)|<g(x),故h(x)=-g(x).
综上可知,y=h(x)的图像是图中的实线部分,因此h(x)有最小值-1,无最大值.
8.若函数y=f(x)的图像恒过点(2,2),则函数y=f(5-x)的图像一定经过点________.
答案(3,2)
解析∵f(5-x)的图像可以看作y=f(x)的图像先关于y轴对称,再向右平移5个单位长度得到,点(2,2)关于y轴对称的点(-2,2),再将此点向右平移5个单位长度为(3,2),∴y=f(5-x)的图像一定过点(3,2).
9.已知函数f(x)=x2-2|x|-m的零点有两个,则实数m的取值范围是________.答案{-1}∪(0,+∞)
解析在同一平面直角坐标系内作出函数y=x2-2|x|的图像和直线y=m,可知当m>0或m=-1时,直线y=m与函数y=x2-2|x|的图像有两个交点,即函数f(x)=x2-2|x|-m有两个零点.
10.已知函数f(x)在R上单调且其部分图像如图所示,若不等式-2<f(x+t)<4的解集为(-1,2),则实数t的值为________.
答案1
解析由图像可知不等式-2<f(x+t)<4,
即f(3)<f(x+t)<f(0).
又y=f(x)在R上单调递减,
∴0<x+t<3,不等式解集为(-t,3-t).依题意,得t=1.
11.(2021·兰州质检)设函数y=f(x)的图像与y
+a的图像关于直线y=x对称,
且f(3)+
4,则实数a=________.
答案-2
解析设(x,y)是y=f(x)图像上任意一点,则(y,x)在函数y
+a的图像上,
所以x
+a,则y=log1
3
x-a.
因此f(x)=log1
3
x-a.
由f(3)+
4,得-1+1-2a=4,
所以a=-2.
12.(2022·哈尔滨模拟)若函数f(x)
2+1,x<1,
,x≥1
的值域是(a,+∞),则a的取
值范围是________.
答案
2 3,
解析画出函数f(x)
2+1,x<1,
,x≥1
的图像,如图所示.
f(x)=x2+1(x<1)的值域是[1,+∞),
f(x)=a
(x≥1)
,a+1
3,
要使函数f (x )的值域是(a ,+∞),
+1
3≥1,
<1,解得23≤a <1,所以a 的取值范围是2
3

13.若直角坐标系内A ,B 两点满足:(1)点A ,B 都在f (x )的图像上;(2)点A ,B 关于原点对称,则称点对(A ,B )是函数f (x )的一个“和谐点对”,(A ,B )与(B ,A )
可看作一个“和谐点对”.已知函数f (x )
2x (x <0),
(x ≥0),则f (x )的“和谐点对”
有()
A.1个
B.2个
C.3个
D.4个
答案B
解析
作出函数y =x 2+2x (x <0)的图像关于原点对称的图像(如图中的虚线部分),看它与函数y =2
e x (x ≥0)的图像的交点个数即可,观察图像可得交点个数为2
,即
f (x )的“和谐点对”有2个.
14.(2021·上海卷)已知函数y =f (x )的定义域为R ,下列是f (x )无最大值的充分条件的是(
)
A.f (x )为偶函数且图像关于点(1,1)对称
B.f (x )为偶函数且图像关于直线x =1对称
C.f (x )为奇函数且图像关于点(1,1)对称
D.f (x )为奇函数且图像关于直线x =1对称答案C
解析
选项A ,B ,D 的反例如图1,2,3所示,故选项A ,B ,D 错误;
对于选项C ,∵f (x )为奇函数且图像关于点(1,1)对称,∴f (x )+f (-x )=0,f (2+x )+f (-x )=2,∴f (2+x )-f (x )=2,∴f (2k +x )=f (x )+2k ,k ∈Z ,
又f (0)=0,∴f (2k )=2k ,k ∈Z ,当k →+∞时,f (2k )=2k →+∞,∴函数f (x )无最大值,故选C.
15.已知函数f (x )πx ,0≤x ≤1,2022x ,x >1,
若实数a ,b ,c 互不相等,且f (a )=f (b )=f (c ),
则a +b +c 的取值范围是________.答案(2,2023)
解析
函数f (x )πx ,0≤x ≤1,2022x ,x >1
的图像如图所示,不妨令a <b <c ,
由正弦曲线的对称性可知a +b =1,而1<c <2022,所以2<a +b +c <2023.
16.已知函数g (x )-1|
,h (x )=cos πx ,当x ∈(-2,4)时,函数g (x )与h (x )的
交点横坐标分别记为x i (i =1,2,…,n ),则∑n
i =1x i 等于________.答案7
解析
易知g (x )-1|
的图像关于直线x =1对称,
h (x )=cos πx 的图像关于直线x =1对称.作出两个函数的图像,如图所示.
根据图像知,两函数有7个交点,其中一个点的横坐标为x =1,另外6个交点关于直线x =1对称,因此∑7
i =1
x i =3×2+1=7.。

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