【精品版】2021版高考数学苏教版一轮教师用书:2.1 函数及其表示 Word版含答案

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全国卷五年考情图解高考命题规律把握
1.考查形式
本章在高考中一般为2~3
个客观题.
2.考查内容
高考中基础题主要考查对
基础知识和基本方法的掌
握.主要涉及函数奇偶性
的判断,函数的图象,函
数的奇偶性、单调性及周
期性综合,指数、对数运
算以及指数、对数函数的
图象与性质,分段函数求
函数值等.
3.备考策略
(1)重视函数的概念和基本
性质的理解:深刻把握函
数的定义域、值域、单调
性、奇偶性、零点等概
念.研究函数的性质,注
意分析函数解析式的特
征,同时注意函数图象的
作用.
(2)重视对基本初等函数的
研究,复习时通过选择、
填空题加以训练和巩固,
将问题和方法进行归纳整

.
第一节函数及其表示
[最新考纲] 1.了解构成函数的要素,会求一些简单函数的定义域和值域.2.在实际情境中,会根据不同的需要选择恰当的方法(如图象法、列表法、解析法)表示函数.3.了解简单的分段函数,并能简单应用(函数分段不超过三段).
1.函数的概念
函数映射
两集合A,
B
设A,B是非空的数集设A,B是非空的集合
对应关系f:A→B 如果按照某种确定的对应关系f,
使对于集合A中的任意一个数x,
在集合B中都有唯一确定的数f(x)
和它对应
如果按某一个确定的对应关系f,
使对于集合A中的任意一个元素
x,在集合B中都有唯一确定的元
素y与之对应
名称称f:A→B为从集合A到集合B
的一个函数
称对应f:A→B为从集合A到集合
B的一个映射
记法y=f(x),x∈A 映射f:A→B
(1)函数的定义域、值域:
在函数y=f(x),x∈A中,所有的输入值x组成的集合A叫做函数y=f(x)的定义域.若A是函数y=f(x)的定义域,则对于A中的每一个x,都有一个输出值y 与之对应.所有输出值y组成的集合称为函数的值域.函数的值域可以用集合{y|y =f(x),x∈A}表示.
(2)函数的三要素:定义域、值域和对应关系.
(3)相等函数:如果两个函数的定义域和对应关系完全一致,则这两个函数相等,这是判断两函数相等的依据.
(4)函数的表示法
表示函数的常用方法有:解析法、图象法、列表法. 3.分段函数
若函数在其定义域内不同部分上,有不同的解析表达式,这样的函数叫做分段函数.分段函数虽然由几部分组成,但是它表示的是一个函数.
[常用结论]
1.常见函数的定义域 (1)分式函数中分母不等于0.
(2)偶次根式函数的被开方式大于或等于0. (3)一次函数、二次函数的定义域为R . (4)零次幂的底数不能为0.
(5)y =a x (a >0且a ≠1),y =sin x ,y =cos x 的定义域均为R . (6)y =log a x (a >0,a ≠1)的定义域为{x |x >0}. (7)y =tan x 的定义域为.
2.基本初等函数的值域 (1)y =kx +b (k ≠0)的值域是R .
(2)y =ax 2
+bx +c (a ≠0)的值域:当a >0时,值域为⎣⎢⎡⎭
⎪⎫
4ac -b 24a ,+∞
;当a <0时,值域为⎝
⎛⎦⎥⎤
-∞,
4ac -b 24a . (3)y =k
x (k ≠0)的值域是{y |y ≠0}.
(4)y =a x (a >0且a ≠1)的值域是(0,+∞). (5)y =log a x (a >0且a ≠1)的值域是R .
一、思考辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)对于函数f :A →B ,其值域是集合B . ( )
(2)若两个函数的定义域与值域相同,则这两个函数是相等函数.
( )
(3)函数f (x )=x 2,x ∈[-1,2]的值域为[0,4]. ( )
(4)若A =R ,B =(0,+∞),f :x →y =|x |,则对应f 可看作从A 到B 的映射.
( )
(5)分段函数是由两个或几个函数组成的. ( ) [答案](1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× 二、教材改编
1.若函数y =f (x )的定义域为M ={x |-2≤x ≤2},值域为N ={y |0≤y ≤2},则函数y =f (x )的图象可能是( )
A B C D
B [由函数定义可知,选项B 正确.] 2.函数y =2x -3+
1
x -3
的定义域为( ) A.⎣⎢⎡⎭⎪⎫
32,+∞ B .(-∞,3)∪(3,+∞) C.⎣⎢⎡⎭⎪⎫
32,3∪(3,+∞) D .(3,+∞)
C [由题意知⎩⎪⎨⎪⎧
2x -3≥0,x -3≠0,
解得x ≥3
2且x ≠3.]
3.下列函数中,与函数y =x +1是相等函数的是( ) A .y =(x +1)2 B .y =3
x 3+1 C .y =x 2
x +1
D .y =x 2+1
B [y =3
x 3+1=x +1,且函数定义域为R ,故选B.]
4.设函数f (x )=⎩⎪⎨⎪

x 2+1,x ≤1,2
x
,x >1,则f (f (3))=________.
139 [f (3)=23,f (f (3))=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫23=⎝ ⎛⎭
⎪⎫232
+1=49+1=139.] 5.已知函数f (x )=2x +1,若f (a )=5,则实数a 的值为________. 12 [由f (a )=5得
2a +1=5,解得a =12.]
考点1 求函数的定义域 已知函数解析式求定义域
已知函数的具体解析式求定义域的方法
(1)若f (x )是由一些基本初等函数通过四则运算构成的,则它的定义域为各基本初等函数的定义域的交集.
(2)复合函数的定义域:先由外层函数的定义域确定内层函数的值域,从而确定对应的内层函数自变量的取值范围,还需要确定内层函数的定义域,两者取交集即可.
1.(2019·济南模拟)函数y =x ln(2-x )的定义域为( ) A .(0,2) B .[0,2) C .(0,1]
D .[0,2]
B [由题意知,x ≥0且2-x >0,解得0≤x <2, 故其定义域是[0,2).] 2.函数f (x )=
1
(log 2x )2-1
的定义域为________.
⎝ ⎛⎭⎪⎫
0,12∪(2,+∞) [要使函数f (x )有意义,则(log 2x )2-1>0,即log 2x >1或log 2x <-1,解得x >2或0<x <12,故所求函数的定义域是⎝ ⎛

⎪⎫0,12∪(2,+∞).] [逆向问题] 若函数f (x )=ax 2+abx +b 的定义域为{x |1≤x ≤2},则a +b 的值为________.
-9
2
[∵函数f (x )=ax 2+abx +b 的定义域为{x |1≤x ≤2}.
∴不等式ax 2+abx +b ≥0的解集为{x |1≤x ≤2}. 可知a <0,不等式化为a (x -1)(x -2)≥0, 即ax 2-3ax +2a ≥0.
∴⎩⎨⎧
-3a =ab ,
2a =b ,即⎩
⎪⎨⎪⎧
b =-3,a =-3
2.
∴a +b =-9
2.]
求函数定义域时,对函数解析式先不要化简,求出定义域后,一定要
将其写成集合或区间的形式.若用区间表示,不能用“或”连接,而应该用并集符合“∪”连接.(如T 2).
抽象函数的定义域 抽象函数的定义域的求法
(1)若已知函数f (x )的定义域为[a ,b ],则复合函数f (g (x ))的定义域由a ≤g (x )≤b 求出.
(2)若已知函数f (g (x ))的定义域为[a ,b ],则f (x )的定义域为g (x )在x ∈[a ,b ]时的值域.
已知函数f (x )的定义域是[0,4],则f (x +1)+f (x -1)的定义域是
________.
[1,3] [由题意知⎩⎪⎨⎪⎧
0≤x +1≤4,0≤x -1≤4,
解得1≤x ≤3.
故f (x +1)+f (x -1)的定义域为[1,3].]
[逆向问题] 已知函数y =f (x 2-1)的定义域为[-3,3],则函数y =f (x )的定义域为________.
[-1,2] [因为y =f (x 2-1)的定义域为[-3,3],所以x ∈[-3,3],x 2
-1∈[-1,2],所以y =f (x )的定义域为[-1,2].]
函数f (g (x ))的定义域指的是自变量x 的取值范围,而不是g (x )的取值
范围.(如本例[逆向问题])
1.函数f (x )=3x 2
1-x +lg(3x +1)的定义域是( ) A.⎝ ⎛⎭⎪⎫-13,1 B.⎝ ⎛⎭⎪⎫
-13,+∞ C.⎝ ⎛⎭
⎪⎫-13,13 D.⎝ ⎛

⎪⎫-∞,13 A [由题意可知⎩⎪⎨⎪⎧
1-x >0,
3x +1>0,解得⎩⎨⎧
x <1,x >-1
3,
∴-1
3<x <1,故选A.]
2.函数f (x -1)的定义域为[0,2 020],则函数g (x )=f (x +1)
x -1的定义域为________.
[-2,1)∪(1,2 018] [∵函数f (x -1)的定义域为[0,2 020],∴-1≤x -1≤2 019. ∴要使函数g (x )有意义,则⎩⎪⎨⎪⎧
-1≤x +1≤2 019,x -1≠0,
解得-2≤x ≤2 018且x ≠1.
∴函数g (x )的定义域为[-2,1)∪(1,2 018].]
3.若函数f (x )=x 2+ax +1的定义域为实数集R ,则实数a 的取值范围为________.
[-2,2] [∵函数f (x )=
x 2+ax +1的定义域为R ,
∴a 2-4≤0,即-2≤a ≤2.]
考点2 求函数的解析式
求函数解析式的4种方法及适用条件 (1)待定系数法
先设出含有待定系数的解析式,再利用恒等式的性质,或将已知条件代入,建立方程(组),通过解方程(组)求出相应的待定系数.
(2)换元法
对于形如y =f (g (x ))的函数解析式,令t =g (x ),从中求出x =φ(t ),然后代入表达式求出f (t ),再将t 换成x ,得到f (x )的解析式,要注意新元的取值范围.
(3)配凑法
由已知条件f (g (x ))=F (x ),可将F (x )改写成关于g (x )的表达式,然后以x 替代g (x ),便得f (x )的解析式.
(4)解方程组法
已知关于f (x )与f ⎝ ⎛⎭⎪⎫
1x 或f (-x )的表达式,可根据已知条件再构造出另外一个等
式组成方程组,通过解方程组求出f (x ).
(1)[一题多解]已知二次函数f (2x +1)=4x 2-6x +5,求f (x ); (2)已知函数f (x )满足f (-x )+2f (x )=2x ,求f (x ). [解](1)法一:(待定系数法)
因为f (x )是二次函数,所以设f (x )=ax 2+bx +c (a ≠0),则f (2x +1)=a (2x +1)2+b (2x +1)+c =4ax 2+(4a +2b )x +a +b +c .
因为f (2x +1)=4x 2-6x +5, 所以⎩⎪⎨⎪

4a =4,4a +2b =-6,
a +
b +
c =5,
解得⎩⎪⎨⎪

a =1,
b =-5,
c =9,
所以f (x )=x 2-5x +9(x ∈R ). 法二:(换元法)
令2x +1=t (t ∈R ),则x =t -1
2,
所以f (t )=4⎝
⎛⎭
⎪⎫
t -122
-6·t -12+5=t 2-5t +9(t ∈R ), 所以f (x )=x 2-5x +9(x ∈R ). 法三:(配凑法)
因为f (2x +1)=4x 2-6x +5=(2x +1)2-10x +4=(2x +1)2-5(2x +1)+9,所以f (x )=x 2-5x +9(x ∈R ).
(2)(解方程组法) 由f (-x )+2f (x )=2x , ① 得f (x )+2f (-x )=2-x ,

①×2-②,得3f (x )=2x +1-2-x , 即f (x )=2x +1-2-x
3
.
故f (x )的解析式是f (x )=2x +1-2-x
3
(x ∈R ).
谨防求函数解析式的2种失误
(1)在求函数解析式时,一定要注意自变量的范围,也就是定义域问题.求出解析式后要标注x 的取值范围.
(2)利用换元法求解析式时要注意新元的取值范围.
如已知f (x )=x +1,求函数f (x )的解析式,可通过换元的方法得f (x )=x 2+1,函数f (x )的定义域是[0,+∞),而不是(-∞,+∞).
1.如果f ⎝ ⎛⎭⎪⎫
1x =x 1-x ,则当x ≠0且x ≠1时,f (x )等于( ) A.1
x B.1x -1
C.11-x
D.1x -1
B [(换元法求解)令1x =t ,得x =1
t (t ≠0且t ≠1),
∴f (t )=
1t
1-1t

1
t -1
(t ≠0且t ≠1), ∴f (x )=
1
x -1
(x ≠0且x ≠1).]
2.已知f ⎝
⎛⎭⎪⎫1+x x =x 2+1x 2+1
x ,则f (x )=( ) A .(x +1)2 B .(x -1)2 C .x 2-x +1
D .x 2+x +1
C [(配凑法求解)f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1+x x =x 2+1x 2+1x =⎝ ⎛⎭
⎪⎫x +1x 2
-x +1
x +1,所以f (x )=x 2-x +1.]
3.已知f (x )满足2f (x )+f ⎝ ⎛⎭⎪⎫
1x =3x ,则f (x )=________.
2x -1x (x ≠0) [(解方程组法求解)∵2f (x )+f ⎝ ⎛⎭⎪⎫
1x =3x ,①
把①中的x 换成1x ,得2f ⎝ ⎛⎭⎪⎫
1x +f (x )=3x .② 联立①②可得⎩⎪⎨⎪⎧
2f (x )+f ⎝ ⎛⎭
⎪⎫
1x =3x ,2f ⎝ ⎛⎭⎪⎫
1x +f (x )=3x ,
解此方程组可得f (x )=2x -1
x (x ≠0).]
4.已知f (x )是二次函数,且f (0)=0,f (x +1)=f (x )+x +1,求f (x )的解析式. [解] (待定系数法求解)设f (x )=ax 2+bx +c (a ≠0),由f (0)=0,知c =0,f (x )=ax 2+bx ,
又由f (x +1)=f (x )+x +1,
得a (x +1)2+b (x +1)=ax 2+bx +x +1, 即ax 2+(2a +b )x +a +b =ax 2+(b +1)x +1, 所以⎩⎪⎨⎪⎧
2a +b =b +1,a +b =1,解得a =b =12.
所以f (x )=12x 2+1
2x (x ∈R ).
考点3 分段函数 求函数值
解决分段函数有关问题的关键是“分段归类”,即自变量的取值属于哪一段范围,就用哪一段的解析式来解决问题.
(1)(2019·合肥模拟)已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧ x +1x -2,x >2,x 2+2,x ≤2,
则f (f (1))=( )
A .-12
B .2
C .4
D .11
(2)(2019·石家庄模拟)已知f (x )=⎩⎨⎧ log 3x ,x >0,a x +b ,x ≤0
(0<a <1),且f (-2)=5,f (-1)=3,则f (f (-3))=( )
A .-2
B .2
C .3
D .-3
(1)C (2)B [(1)因为f (1)=12+2=3,所以f (f (1))=f (3)=3+
13-2=4.故选C. (2)由题意得,f (-2)=a -2+b =5, ①
f (-1)=a -1+b =3, ②
联立①②,结合0<a <1,得a =12,b =1,
所以f (x )=⎩⎨⎧ log 3x ,x >0,
⎝ ⎛⎭
⎪⎫12x +1,x ≤0,
则f (-3)=⎝ ⎛⎭
⎪⎫12-3+1=9,f (f (-3))=f (9)=log 39=2,故选B.] 求分段函数的函数值的策略
(1)求分段函数的函数值时,要先确定要求值的自变量属于哪一区间,然后代入该区间对应的解析式求值.
(2)当出现f (f (a ))的形式时,应从内到外依次求值.
(3)当自变量的值所在区间不确定时,要分类讨论,分类标准应参照分段函数不同段的端点.
[教师备选例题]
已知函数f (x )=⎩⎨⎧ 2cos πx ,x ≤0,f (x -1)+1,x >0,
则f ⎝ ⎛⎭⎪⎫43的值为( ) A .-1 B .1 C.32 D.52
B [依题意得f ⎝ ⎛⎭⎪⎫43=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫13+1=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫-23+1+1=2cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫-2π3+2=2×⎝ ⎛⎭
⎪⎫-12+2=1.故选B.]
求参数或自变量的值
解决此类问题时,先在分段函数的各段上分别求解,然后将求出的值或范围与该段函数的自变量的取值范围求交集,最后将各段的结果合起来(取并集)即可.
(1)已知函数f (x )=⎩⎨⎧ 2x -2,x ≤1,
-log 2(x +1),x >1,且f (a )=-3,则f (6-a )=________.
(2)设函数f (x )=⎩
⎨⎧
x 2+2x +2,x ≤0,-x 2,x >0.若f (f (a ))=2,则a =________. (1)-32 (2)2 [(1)当a ≤1时,f (a )=2a -2=-3,无解;
当a >1时,由f (a )=-log 2(a +1)=-3,得a +1=8,
解得a =7,
所以f (6-a )=f (-1)=2-1-2=-32.
(2)当a >0时,f (a )=-a 2<0,f (f (a ))=a 4-2a 2+2=2,得a =2(a =0与a =-2舍去).当a ≤0时,f (a )=a 2+2a +2=(a +1)2+1>0,f (f (a ))=-(a 2+2a +2)2=2,此方程无解.故a = 2.]
求解本题的关键是就a 的取值讨论f (a )的情形,另本题也可作出f (x )的图象,数形结合求解,即f (a )=0或f (a )=-2,从而求得a 的值.
分段函数与方程、不等式问题
解由分段函数构成的不等式,一般要根据分段函数的不同分段区间进行分类讨论.如果分段函数的图象比较容易画出,也可以画出函数图象后,结合图象求解.
(2019·深圳模拟)已知函数f (x )=⎩⎨⎧ x -4,x ≥2,
x 2-4x +3,x <2.则不等式f (x )<0的解集是________.
(1,4) [不等式f (x )<0等价于
⎩⎪⎨⎪⎧ x ≥2,x -4<0或⎩⎪⎨⎪⎧ x <2,x 2-4x +3<0,
即2≤x <4或1<x <2,
故不等式f (x )<0的解集为(1,4).]
本例借助图象较直观地求解得出不等式的解集,另注意求解时要思考全面,需考虑变量可能落在同一区间,也可能落在不同区间的情况.
[教师备选例题]
设函数f (x )=⎩⎨⎧ x +1,x ≤0,2x ,x >0
则满足f (x )+f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x -12>1的x 的取值范围是________.
⎝ ⎛⎭⎪⎫-14,+∞ [根据分段函数的性质分情况讨论,当x ≤0时,则f (x )+f ⎝ ⎛⎭
⎪⎫x -12=x +1+x -12+1>1,解得-14<x ≤0.当x >0时,根据指数函数的图象和性质以
及一次函数的性质与图象可得,f (x )+f ⎝ ⎛⎭
⎪⎫x -12>1恒成立,所以x 的取值范围是⎝ ⎛⎭
⎪⎫-14,+∞.] 1.已知f (x )=⎩⎨⎧
2x ,x >0,f (x +1),x ≤0,则f ⎝ ⎛⎭⎪⎫43+f ⎝ ⎛⎭⎪⎫-43的值等于( )
A .-2
B .4
C .2
D .-4
B [由题意得f ⎝ ⎛⎭⎪⎫43=2×43=83,
f ⎝ ⎛⎭⎪⎫-43=f ⎝
⎛⎭⎪⎫-13=f ⎝ ⎛⎭
⎪⎫23=2×23=43, 所以f ⎝ ⎛⎭⎪⎫43+f ⎝ ⎛⎭
⎪⎫-43=4.] 2.已知函数f (x )=⎩⎨⎧ 2x ,x ≤0,|log 2
x |,x >0,则使f (x )=2的x 的集合是( ) A.⎩⎨⎧⎭⎬⎫14,4 B .{1,4}
C.⎩⎨⎧⎭
⎬⎫1,14 D.⎩⎨⎧⎭⎬⎫1,14,4 A [由f (x )=2得①⎩⎪⎨⎪⎧ 2x =2,x ≤0或②⎩⎪⎨⎪⎧ |log 2x |=2,x >0.
由①知无解.由②得x =14或x =4.故选A.]
3.(2018·全国卷Ⅰ)设函数f (x )=⎩⎨⎧
2-x ,x ≤0,1,x >0,则满足f (x +1)<f (2x )的x 的取值范围是( )
A .(-∞,-1]
B .(0,+∞)
C .(-1,0)
D .(-∞,0)
D [当x ≤0时,函数f (x )=2-x 是减函数,则f (x )≥f (0)=1.作出f (x )的大致图象如图所示,
结合图象可知,要使f (x +1)<f (2x ),
则需⎩⎪⎨⎪⎧ x +1<0,2x <0,
2x <x +1或⎩⎪⎨⎪⎧
x +1≥0,2x <0,
所以x <0,故选D.]
引出新的概念,然后在快速理解的基础上,解决新问题.
【典例】 (2019·深圳模拟)在平面直角坐标系中,横坐标、纵坐标均为整数的点称为整点,若函数f (x )的图象恰好经过n (n ∈N *)个整点,则称函数f (x )为n 阶整点函数.给出下列函数:
①f (x )=sin 2x ;②g (x )=x 3;
③h (x )=⎝ ⎛⎭
⎪⎫13x
;④φ(x )=ln x . 其中是一阶整点函数的是( )
A .①②③④
B .①③④
C .①④
D .④ C [对于函数f (x )=sin 2x ,它的图象(图略)只经过一个整点(0,0),所以它是一阶整点函数,排除D ;
对于函数g (x )=x 3,它的图象(图略)经过整点(0,0),(1,1),…,所以它不是一阶整点函数,排除A ;
对于函数h (x )=⎝ ⎛⎭
⎪⎫13x
,它的图象(图略)经过整点(0,1),(-1,3),…,所以它不是一阶整点函数,排除B.故选C.]
[评析] 本题意在考查考生的数学抽象、逻辑推理、数学运算、直观想象等核心素养.破解新定义函数题的关键是:紧扣新定义的函数的含义,学会语言的翻译、新旧知识的转化,便可使问题顺利获解.如本例,若能把新定义的一阶整点函数转化为函数f (x )的图象恰好经过1个整点,问题便迎刃而解.
【素养提升练习】 1.若一系列函数的解析式相同,值域相同,但定义域不同,则称这些函数为“同族函数”,则函数解析式为y =x 2+1,值域为{1,3}的同族函数有( )
A .1个
B .2个
C .3个
D .4个
C[由x2+1=1得x=0,由x2+1=3得x=±2,所以函数的定义域可以是{0,2},{0,-2},{0,2,-2},故值域为{1,3}的同族函数共有3个.] 2.若定义在R上的函数f(x)当且仅当存在有限个非零自变量x,使得f(-x)=f(x),则称f(x)为“类偶函数”,则下列函数中为类偶函数的是() A.f(x)=cos x B.f(x)=sin x
C.f(x)=x2-2x D.f(x)=x3-2x
D[A中函数为偶函数,则在定义域内均满足f(x)=f(-x),不符合题意;B 中,当x=kπ(k∈Z)时,满足f(x)=f(-x),不符合题意;C中,由f(x)=f(-x),得x2-2x=x2+2x,解得x=0,不符合题意;D中,由f(x)=f(-x),得x3-2x=-x3+2x,解得x=0或x=±2,满足题意,故选D.]。

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