【小初高学习】2018版高考数学大一轮复习第二章函数概念与基本初等函数I2.7函数的图象教师用书理苏

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第二章 函数概念与基本初等函数I 2.7 函数的图象教师用书 理 苏
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1.描点法作图
方法步骤:(1)确定函数的定义域;(2)化简函数的解析式;(3)讨论函数的性质即奇偶性、周期性、单调性、最值(甚至变化趋势);(4)描点连线,画出函数的图象. 2.图象变换 (1)平移变换
(2)对称变换
①y =f (x )―――――→关于x 轴对称
y =-f (x ); ②y =f (x )―――――→关于y 轴对称y =f (-x ); ③y =f (x )――――――→关于原点对称y =-f (-x );
④y =a x
(a >0且a ≠1)―――――→关于y =x 对称y =log a x (a >0且a ≠1). (3)伸缩变换
①y =f (x )
―――――――――――――――――――→a >1,横坐标缩短为原来的1
a
倍,纵坐标不变
0<a <1,横坐标伸长为原来的1
a
倍,纵坐标不变
y =f (ax ).
②y =f (x )―――――――――――――――――――→a >1,纵坐标伸长为原来的a 倍,横坐标不变
0<a <1,纵坐标缩短为原来的a 倍,横坐标不变
y =af (x ). (4)翻折变换
①y =f (x )―――――――――→保留x 轴上方图象将x 轴下方图象翻折上去y =|f (x )|.
②y =f (x )――――――――――→保留y 轴右边图象,并作其
关于y 轴对称的图象y =f (|x |). 【知识拓展】 1.函数对称的重要结论
(1)函数y =f (x )与y =f (2a -x )的图象关于直线x =a 对称. (2)函数y =f (x )与y =2b -f (2a -x )的图象关于点(a ,b )中心对称.
(3)若函数y =f (x )对定义域内任意自变量x 满足:f (a +x )=f (a -x ),则函数y =f (x )的图象关于直线x =a 对称. 2.函数图象平移变换八字方针
(1)“左加右减”,要注意加减指的是自变量. (2)“上加下减”,要注意加减指的是函数值. 【思考辨析】
判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)
(1)当x ∈(0,+∞)时,函数y =|f (x )|与y =f (|x |)的图象相同.( × ) (2)函数y =af (x )与y =f (ax )(a >0且a ≠1)的图象相同.( × ) (3)函数y =f (x )与y =-f (x )的图象关于原点对称.( × )
(4)若函数y =f (x )满足f (1+x )=f (1-x ),则函数f (x )的图象关于直线x =1对称.( √ ) (5)将函数y =f (-x )的图象向右平移1个单位得到函数y =f (-x -1)的图象.( × )
1.(教材改编)设M ={x |0≤x ≤2},N ={y |0≤y ≤2},给出如图四个图形:
其中,能表示从集合M 到集合N 的函数关系的有______.(填序号) 答案 ②
解析 ①中,因为在集合M 中,当1<x ≤2时,在N 中无元素与之对应,所以①不是函数;②符合函数的定义,所以②是函数;③中,x =2对应的元素y =3∉N ,所以③不是函数;④中,当x =1时,在N 中有两个元素与之对应,所以④不是函数.因此只有②是从集合M 到集合N 的函数.
2.(2016·全国乙卷改编)函数y =2x 2
-e |x |
在[-2,2]上的图象大致为________.
答案 ④
解析 f (2)=8-e 2
>8-2.82
>0,排除①;f (2)=8-e 2
<8-2.72
<1,排除②;在x >0时,f (x )=2x 2-e x ,f ′(x )=4x -e x ,当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,14时,f ′(x )<14×4-e 0
=0,因此f (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫0,14上单
调递减,排除③.
3.(教材改编)若函数y =f (x )的图象经过点(1,1),则函数y =f (4-x )的图象经过点的坐标为________. 答案 (3,1)
解析 令4-x =1,得x =3, 则函数y =f (4-x )的图象过点(3,1).
4.(2016·苏州中学月考)使log 2(-x )<x +1成立的x 的取值范围是__________. 答案 (-1,0)
解析 在同一坐标系内作出y =log 2(-x ),y =x +1的图象,知满足条件的x ∈(-1,0).
5.已知函数f (x )=⎩
⎪⎨⎪⎧
log 2x
x >

2x
x ,
且关于x 的方程f (x )-a =0有两个实根,则实数a
的取值范围是________. 答案 (0,1]
解析 当x ≤0时,0<2x
≤1,要使方程f (x )-a =0有两个实根,即函数y =f (x )与y =a 的图象有两个交点,由图象可知0<a ≤1.
题型一 作函数的图象 例1 作出下列函数的图象. (1)y =(12)|x |

(2)y =|log 2(x +1)|; (3)y =2x -1x -1;
(4)y =x 2
-2|x |-1.
解 (1)作出y =(12)x 的图象,保留y =(12)x 的图象中x ≥0的部分,加上y =(12)x
的图象中x >0
部分关于y 轴的对称部分,即得y =(12
)|x |
的图象,如图①实线部分.
(2)将函数y =log 2x 的图象向左平移1个单位,再将x 轴下方的部分沿x 轴翻折上去,即可得到函数y =|log 2(x +1)|的图象,如图②.
(3)∵y =2x -1x -1=2+1x -1,故函数图象可由y =1
x 的图象向右平移1个单位,再向上平移2个
单位而得,如图③.
(4)∵y =⎩
⎪⎨⎪⎧
x 2
-2x -1,x ≥0,
x 2
+2x -1,x <0,且函数为偶函数,先用描点法作出[0,+∞)上的图象,再
根据对称性作出(-∞,0)上的图象,如图④. 思维升华 图象变换法作函数的图象
(1)熟练掌握几种基本函数的图象,如二次函数、反比例函数、指数函数、对数函数、幂函数、形如y =x +1
x
的函数.
(2)若函数图象可由某个基本函数的图象经过平移、翻折、对称和伸缩得到,可利用图象变换
作出,但要注意变换顺序.
作出下列函数的图象.
(1)y =|x -2|·(x +1); (2)y =
x +2
x +3
. 解 (1)当x ≥2,即x -2≥0时,
y =(x -2)(x +1)=x 2-x -2=(x -12)2-94

当x <2,即x -2<0时,
y =-(x -2)(x +1)=-x 2+x +2
=-(x -12)2+9
4
.
∴y =⎩⎪⎨⎪⎧
x -
1
2
2
-9
4
,x ≥2,-
x -122
+94
,x <2.
这是分段函数,每段函数的图象可根据二次函数图象作出(如图).
(2)y =
x +2x +3=1-1x +3,该函数图象可由函数y =-1
x
向左平移3个单位,再向上平移1个单位得到,如图所示.
题型二 识图与辨图
例2 (1)下面所给出的四个图象和三个事件:
①我离开家不久,发现自己把作业本忘在家里了,于是立刻返回家里取了作业本再上学; ②我骑着车一路以匀速行驶离开家,只是在途中遇到一次交通堵塞,耽搁了一些时间; ③我从家里出发后,心情轻松,缓缓行进,后来为了赶时间开始加速. 图象与这三个事件发生的顺序相吻合的分别为______.
(2)已知定义在区间[0,2]上的函数y =f (x )的图象如图所示,则y =-f (2-x )的图象为________.
答案 (1)①d ,②a ,③b (2)②
解析 (1)离家不久发现自己作业本忘在家里,回到家里,这时离家的距离为0,故①与图象
d 相吻合;途中有一段时间交通堵塞,则这段时间与家的距离必为一定值,故②与图象a 相
吻合;加速赶向学校,图象上升地就越来越快,故③与图象b 相吻合. (2)方法一 由y =f (x )的图象知,
f (x )=⎩
⎪⎨
⎪⎧
x x ,
x
当x ∈[0,2]时,2-x ∈[0,2],
所以f (2-x )=⎩
⎪⎨


x ,
2-x x ≤,
故y =-f (2-x )=⎩
⎪⎨
⎪⎧

x ,
x -x
图象应为②.
方法二 当x =0时,-f (2-x )=-f (2)=-1; 当x =1时,-f (2-x )=-f (1)=-1. 观察各图象,可知应填②.
思维升华 函数图象的识辨可从以下方面入手
(1)从函数的定义域,判断图象的左右位置;从函数的值域,判断图象的上下位置; (2)从函数的单调性,判断图象的变化趋势; (3)从函数的奇偶性,判断图象的对称性; (4)从函数的周期性,判断图象的循环往复; (5)从函数的特征点,排除不合要求的图象.
(1)如图,函数f (x )的图象是折线段ABC ,其中点A ,B ,C 的坐标分别为(0,4),
(2,0),(6,4),则f {f [f (2)]}=____________.
(2)(2015·课标全国Ⅱ改编)如图,长方形ABCD 的边AB =2,BC =1,O 是AB 的中点,点P 沿着边BC ,CD 与DA 运动,记∠BOP =x .将动点P 到A ,B 两点距离之和表示为x 的函数f (x ),则y =f (x )的图象大致为________.
答案 (1)2 (2)②
解析 (1)由题意可知f (2)=0,f (0)=4,f (4)=2.
因此,有f {f [f (2)]}=f [f (0)]=f (4)=2. (2)当点P 沿着边BC 运动,即0≤x ≤π
4时,
在Rt△POB 中,PB =OB tan∠POB =tan x , 在Rt△PAB 中,PA =AB 2
+PB 2
=4+tan 2
x ,
则f (x )=PA +PB =4+tan 2x +tan x ,它不是关于x 的一次函数,图象不是线段,故排除①和③;
当点P 与点C 重合,即x =
π
4
时, 由上得f ⎝ ⎛⎭
⎪⎫π4=
4+tan
2
π4+tan π4=5+1,又当点P 与边CD 的中点重合,即x =π
2
时,△PAO 与△PBO 是全等的腰长为1的等腰直角三角形,故f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2=PA +PB =2+2=22,知f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2<f ⎝ ⎛⎭
⎪⎫π4,所以排除④. 题型三 函数图象的应用 命题点1 研究函数的性质
例3 (1)已知函数f (x )=x |x |-2x ,则下列结论正确的是________. ①f (x )是偶函数,递增区间是(0,+∞); ②f (x )是偶函数,递减区间是(-∞,1); ③f (x )是奇函数,递减区间是(-1,1); ④f (x )是奇函数,递增区间是(-∞,0).
(2)若函数y =f (2x +1)是偶函数,则函数y =f (x )图象的对称轴方程是________. 答案 (1)③ (2)x =1
解析 (1)将函数f (x )=x |x |-2x 去掉绝对值得
f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧
x 2
-2x ,x ≥0,-x 2
-2x ,x <0,
画出函数f (x )的图象,如图,观察图象可知,函数f (x )的图象关于原点对称,故函数f (x )为奇函数,且在(-1,1)上单调递减.
(2)因为f (2x +1)是偶函数,
所以f (2x +1)=f (-2x +1)⇒f (x )=f (2-x ),
所以f (x )图象的对称轴为直线x =1. 命题点2 解不等式
例4 函数f (x )是定义域为(-∞,0)∪(0,+∞)的奇函数,在(0,+∞)上单调递增,图象如图所示,若x ·[f (x )-f (-x )]<0,则x 的取值范围为________.
答案 (-3,0)∪(0,3) 解析 ∵f (x )为奇函数,
∴x ·[f (x )-f (-x )]=2x ·f (x )<0, 结合图象知x 的范围为(-3,0)∪(0,3). 命题点3 求解函数零点问题
例5 (2016·山东)已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧
|x |,x ≤m ,x 2
-2mx +4m ,x >m ,
其中m >0,若存在实数b ,使
得关于x 的方程f (x )=b 有三个不同的根,则m 的取值范围是________. 答案 (3,+∞)
解析 如图,当x ≤m 时,f (x )=|x |;当x >m 时,f (x )=x 2
-2mx +4m ,在(m ,+∞)为增函数,若存在实数b ,使方程f (x )=b 有三个不同的根,则m 2
-2m ·m +4m <|m |.∵m >0,∴m 2
-3m >0,解得m >3.
思维升华 (1)利用函数的图象研究函数的性质对于已知或易画出其在
给定区间上图象的函数,其性质(单调性、奇偶性、周期性、最值(值域)、零点)常借助于图象研究,但一定要注意性质与图象特征的对应法则.
(2)利用函数的图象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 )图象交点的横坐标;不等式f (x )<g (x )的解集是函数f (x )的图象位于g (x )图象下方的点的横坐标的集合,体现了数形结合思想.
(1)(2015·课标全国Ⅰ改编)设函数y =f (x )的图象与y =2
x +a
的图象关于直线y
=-x 对称,且f (-2)+f (-4)=1,则a =________.
(2)已知函数f (x )=|x -2|+1,g (x )=kx .若方程f (x )=g (x )有两个不相等的实根,则实数
k 的取值范围是__________.
答案 (1)2 (2)(1
2
,1)
解析 (1)设f (x )上任意一点为(x ,y ),关于y =-x 的对称点为(-y ,-x ),将(-y ,-x )代入y =2x +a
,所以y =a -log 2(-x ),由f (-2)+f (-4)=1,得a -1+a -2=1,解得a =
2.
(2)先作出函数f (x )=|x -2|+1的图象,如图所示,当直线g (x )=kx 与直线AB 平行时斜率
为1,当直线g (x )=kx 过A 点时斜率为1
2,故f (x )=g (x )有两个不相等的实根时,k 的取值
范围为(1
2
,1).
4.高考中的函数图象及应用问题
考点分析 高考中考查函数图象问题主要有以下几个方面:函数图象的识别,函数图象的变换及函数图象的应用等,多以小题形式考查、难度不大,常利用特殊点法、排除法、数形结合法等解决,熟练掌握高中涉及的几种基本初等函数是解决前提. 一、已知函数解析式确定函数图象
典例 (2015·浙江改编)函数f (x )=⎝
⎛⎭
⎪⎫x -1x cos x (-π≤x ≤π且x ≠0)的图象可能为
________.
解析 ∵f (x )=(x -1
x
)cos x (-π≤x ≤π且x ≠0),
∴f (-x )=-f (x ),
∴f (x )为奇函数,排除①,②;当x =π时,f (x )<0,排除③. 答案 ④
二、函数图象的变换问题
典例 若函数y =f (x )的图象如图所示,则函数y =-f (x +1)的图象大致为________.
解析 由y =f (x )的图象得到y =-f (x +1)的图象,需要先将y =f (x )的图象关于x 轴对称得到y =-f (x )的图象,然后再向左平移一个单位得到y =-f (x +1)的图象,根据上述步骤可知③正确. 答案 ③
三、函数图象的应用
典例 (1)已知f (x )=⎩
⎪⎨⎪⎧
|lg x |,x >0,
2|x |
,x ≤0,则函数y =2[f (x )]2
-3f (x )+1的零点个数是
________.
(2)(2015·北京改编)如图,函数f (x )的图象为折线ACB ,则不等式f (x )≥log 2(x +1)的解集是________.
(3)(2016·吉林三校联考)若函数f (x )=-m x
x 2+m
的图象如图所示,则m 的取值范围为
________.
解析 (1)由y =2[f (x )]2
-3f (x )+1=0, 得f (x )=1或f (x )=1
2

①若f (x )=1,则⎩
⎪⎨
⎪⎧
x >0,
|lg x |=1或⎩
⎪⎨⎪⎧
x ≤0,
2|x |
=1,
解得x =10或x =1
10
或x =0.
②若f (x )=1
2,则⎩
⎪⎨⎪⎧
x >0,|lg x |=1
2或⎩
⎪⎨⎪

x ≤0,2|x |=1
2,
解得x =10或x =
110,
综上,共有5个零点.
(2)令g (x )=y =log 2(x +1),作出函数g (x )图象如图.
由⎩⎪⎨⎪⎧
x +y =2,
y =log 2x +

得⎩⎪⎨⎪⎧
x =1,
y =1.
∴结合图象知不等式f (x )≥log 2(x +1)的解集为{x |-1<x ≤1}. (3)根据图象可知,函数图象过原点, 即f (0)=0,∴m ≠0.
当x >0时,f (x )>0,∴2-m >0,
即m <2,函数f (x )在[-1,1]上是单调递增的, ∴f ′(x )>0在[-1,1]上恒成立,
f ′(x )=
-m
x 2+m -2x -m x
x 2+m 2

m -
x 2-m
x 2+m 2
>0,
∵m -2<0,∴只需要x 2
-m <0在[-1,1]上恒成立, ∴(x 2
-m )max <0,∴m >1, 综上所述,1<m <2.
答案 (1)5 (2){x |-1<x ≤1} (3)(1,2)
1.如图,函数f (x )的图象是曲线OAB ,其中点O ,A ,B 的坐标分别为(0,0),(1,2),(3,1),则f (
1
f
)=______.
答案 2
解析 由题意,f (3)=1,∴f (
1
f
)=f (1)=2.
2.函数f (x )的图象向右平移1个单位长度,所得图象与曲线y =e x
关于y 轴对称,则f (x )的解析式为______________. 答案 f (x )=e
-x -1
解析 与y =e x 的图象关于y 轴对称的函数为y =e -x
.依题意,f (x )的图象向右平移一个单位,得y =e -x
的图象.∴f (x )的图象由y =e -x
的图象向左平移一个单位得到.∴f (x )=e
-(x +1)
=e
-x
-1
.
3.(2016·淮安调研)已知函数f (x )=log a (x +b )(a >0且a ≠1,b ∈R )的图象如图所示,则a +b =________.
答案 92
解析 由图象可知,函数过点(-3,0),(0,-2),
所以得⎩⎪⎨
⎪⎧
0=log a -3+b ,
-2=log a b ,
解得⎩⎪⎨⎪⎧
a =12

b =4,
故a +b =9
2.
4.函数y =1
1-x
的图象与函数y =2sin πx (-2≤x ≤4)的图象所有交点的横坐标之和等于________.
答案 8
解析 如图,两个函数图象都关于点(1,0)成中心对称,两个图象在[-2,4]上共8个公共点,每两个对应交点横坐标之和为2,故所有交点的横坐标之和为8.
5.已知函数f (x )=e
|ln x |
,则函数y =f (x +1)的大致图象为________.
答案 ④
解析 当x ≥1时,f (x )=e ln x
=x ,其图象为一条直线;当0<x <1时,f (x )=e -ln x
=1
x
.函数y
=f (x +1)的图象为函数y =f (x )的图象向左平移1个单位长度后得到的. 6.对于函数f (x )=lg(|x -2|+1),给出如下三个命题:
①f (x +2)是偶函数;②f (x )在区间(-∞,2)上是减函数,在区间(2,+∞)上是增函数;③f (x )没有最小值.其中正确的个数为________. 答案 2
解析 因为函数f (x )=lg(|x -2|+1), 所以函数f (x +2)=lg(|x |+1)是偶函数; 因为y =lg x ―――――――――――→图象向左平移1个单位长度y =lg(x +1) ―――――――――――――――――――――――――→去掉y 轴左侧的图象,以y 轴为对称轴,作y 轴右侧的对称图象
y =lg(|x |+1)
―――――――――――→图象向右平移2个单位长度y =lg(|x -2|+1),如图,可知f (x )在(-∞,2)
上是减函数,在(2,+∞)上是增函数;由图象可知函数存在最小值0.所以①②正确.
7.设函数y =f (x +1)是定义在(-∞,0)∪(0,+∞)上的偶函数,在区间(-∞,0)上是减函数,且图象过点(1,0),则不等式(x -1)f (x )≤0的解集为___________________________. 答案 {x |x ≤0或1<x ≤2}
解析 y =f (x +1)向右平移1个单位得到y =f (x )的图象,由已知可得f (x )的图象的对称轴为x =1,过定点(2,0),且函数在(-∞,1)上递减,在(1,+∞)上递增,则f (x )的大致图象如图所示.
不等式(x -1)f (x )≤0可化为⎩
⎪⎨
⎪⎧
x >1,f x 或⎩
⎪⎨
⎪⎧
x <1,
f x
由图可知符合条件的解集为{x |x ≤0或1<x ≤2}.
8.设f (x )=|lg(x -1)|,若0<a <b 且f (a )=f (b ),则ab 的取值范围是________. 答案 (4,+∞)
解析 画出函数f (x )=|lg(x -1)|的图象如图所示.
由f (a )=f (b )可得-lg(a -1)=lg(b -1),解得ab =a +b >2ab (由于a <b ),所以ab >4. 9.如图,定义在[-1,+∞)上的函数f (x )的图象由一条线段及抛物线的一部分组成,则f (x )的解析式为________________.
答案 f (x )=⎩⎪⎨⎪

x +1,-1≤x ≤0,1
4
x -2-1,x >0
解析 当-1≤x ≤0时,设函数f (x )的解析式为y =kx +b ,
则⎩
⎪⎨
⎪⎧
-k +b =0,
b =1,得⎩
⎪⎨
⎪⎧
k =1,
b =1.
∴y =x +1.
当x >0时,设函数f (x )的解析式为y =a (x -2)2
-1, ∵图象过点(4,0),∴0=a (4-2)2
-1,解得a =14.
∴y =14
(x -2)2
-1.
综上,f (x )=⎩⎪⎨⎪

x +1,-1≤x ≤0,1
4
x -2-1,x >0.
*10.已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪

-x 2
+x , x ≤1,1
3
log x ,x >1,
g (x )=|x -k |+|x -1|,若对任意的x 1,x 2∈R ,
都有f (x 1)≤g (x 2)成立,则实数k 的取值范围为________________. 答案 (-∞,34]∪[5
4,+∞)
解析 对任意的x 1,x 2∈R , 都有f (x 1)≤g (x 2)成立, 即f (x )max ≤g (x )min , 观察f (x )=⎩⎪⎨⎪

-x 2
+x ,x ≤1,1
3log x ,x >1
的图象可知,
当x =1
2时,
函数f (x )max =1
4

因为g (x )=|x -k |+(x -1)≥|x -k -|x -1||=|k -1|, 所以g (x )min =|k -1|,
所以|k -1|≥14,解得k ≤34或k ≥5
4
.
故实数k 的取值范围是(-∞,34]∪[5
4
,+∞).
11.(2016·徐州模拟)设函数f (x )=|x +a |,g (x )=x -1,对于任意的x ∈R ,不等式f (x )≥g (x )恒成立,则实数a 的取值范围是________. 答案 [-1,+∞)
解析 如图,要使f (x )≥g (x )恒成立,则-a ≤1,∴a ≥-1.
12.(2016·泰州调研)已知f(x)是定义在R上的偶函数,且对于任意的
x∈[0,+∞),满足f(x+2)=f(x).若当x∈[0,2)时,f(x)=|x2-x-1|,
则函数y=f(x)-1在区间[-2,4]上的零点个数为________.
答案7
解析作出函数f(x)的图象(如图),则它与直线y=1在[-2,4]上的交点的个数,即为函数y=f(x)-1在[-2,4]的零点的个数,由图象观察知共有7个交点,从而函数y=f(x)-1在[-2,4]上的零点有7个.。

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