高考数学总复习 2-2函数的单调性与最值 新人教B版

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2-2函数的单调性与最值
基础巩固强化
1.(2012·陕西文)集合M ={x |lg x >0},N ={x |x 2
≤4},则M ∩N =( ) A .(1,2) B .[1,2) C .(1,2] D .[1,2]
[答案] C
[解析] 本题考查对数不等式、一元二次不等式的解法及集合的交集运算.M ={x |x >1},
N ={x |-2≤x ≤2},所以M ∩N ={x |1<x ≤2}=(1,2].
[点评] 对于对数方程或对数不等式的求解一定不要忽略要使函数有意义,应有真数>0.
2.(2011·安徽省“江南十校”高三联考)已知函数f (x )是R 上的单调增函数且为奇函数,则f (1)的值( )
A .恒为正数
B .恒为负数
C .恒为0
D .可正可负
[答案] A
[解析] ∵f (x )在R 上有意义,且f (x )为奇函数,∴f (0)=0.∵f (x )为增函数,∴
f (1)>f (0)=0.
3.(文)若f (x )=x 3
-6ax 的单调递减区间是(-2,2),则a 的取值范围是( ) A .(-∞,0] B .[-2,2] C .{2} D .[2,+∞)
[答案] C
[解析] f ′(x )=3x 2-6a ,
若a ≤0,则f ′(x )≥0,∴f (x )单调增,排除A ;
若a >0,则由f ′(x )=0得x =±2a ,当x <-2a 和x >2a 时,f ′(x )>0,f (x )单调增,当-2a <x <2a 时,f (x )单调减,
∴f (x )的单调减区间为(-2a ,2a ),从而2a =2, ∴a =2.
[点评] f (x )的单调递减区间是(-2,2)和f (x )在(-2,2)上单调递减是不同的,应加以区分.本例亦可用x =±2是方程f ′(x )=3x 2
-6a =0的两根解得a =2.
(理)函数f (x )=ln(4+3x -x 2
)的单调递减区间是( ) A .(-∞,32]
B .[3
2,+∞)
C .(-1,3
2
]
D .[3
2
,4)
[答案] D
[解析] 由4+3x -x 2
>0得,函数f (x )的定义域是(-1,4),u (x )=-x 2
+3x +4=-(x -32)2+254的减区间为[32,4),∵e>1,∴函数f (x )的单调减区间为[3
2
,4).
[点评] 可用筛选法求解,显然x =±100时,f (x )无意义,排除A 、B ;f (0)=ln4,
f (1)=ln6,f (0)<f (1),排除C ,故选D.
4.(文)(2012·天津文)已知a =21.2
,b =(12)-0.8,c =2log 52,则a 、b 、c 的大小关系
为( )
A .c <b <a
B .c <a <b
C .b <a <c
D .b <c <a
[答案] A
[解析] 本题考查指数、对数值的大小比较.
a =21.2>21=2,
b =(12
)-0.8=20.8<21=2,b =20.8>20=1,c =2log 52=log 522=log 54<log 55
=1,所以c <b <a .
(理)(2012·大纲全国理)已知x =ln π,y =log 52,z =e -
12 ,则( ) A .x <y <z B .z <x <y C .z <y <x D .y <z <x
[答案] D
[解析]∵y =log 52=1log 25,z =e -12 =1
e 且e<2<log 25,
∴y <z <1,又ln π>1,∴y <z <x ,故选D.
[点评] 比较两数的大小通常是利用中介值法或函数的单调性求解.解题时,应注意观察判断数的正负,正数区分大于1还是小于1,再找出同底数的、同指数的、同真数的,区别不同情况采用不同函数的单调性或图象与性质进行比较,有时需要先进行变形再比较.
5.给定函数①y =x 12
,②y =log 12(x +1),③y =|x -1|,④y =2x +1
,其中在区间(0,1)
上单调递减的函数的序号是( )
A .①②
B .②③
C .③④
D .①④
[答案] B
[解析] ①y =x 12
为增函数,排除A 、D ;④y =2
x +1
为增函数,排除C ,故选B.
6.已知偶函数y =f (x )对任意实数x 都有f (x +1)=-f (x ),且在[0,1]上单调递减,则( )
A .f ⎝ ⎛⎭⎪⎫72<f ⎝ ⎛⎭⎪⎫73<f ⎝ ⎛⎭⎪⎫75
B .f ⎝ ⎛⎭⎪⎫75<f ⎝ ⎛⎭⎪⎫72<f ⎝ ⎛⎭⎪⎫73
C .f ⎝ ⎛⎭⎪⎫73<f ⎝ ⎛⎭⎪⎫72<f ⎝ ⎛⎭⎪⎫75
D .f ⎝ ⎛⎭⎪⎫75<f ⎝ ⎛⎭⎪⎫73<f ⎝ ⎛⎭
⎪⎫72 [答案] B
[解析] 由条件知f (x +2)=-f (x +1)=f (x ), ∴f (x )是周期为2的周期函数,∵f (x )为偶函数,
∴f ⎝ ⎛⎭⎪⎫72=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫72-4=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫-12=f ⎝ ⎛⎭
⎪⎫12, f ⎝ ⎛⎭⎪⎫73=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫73-2=f ⎝ ⎛⎭
⎪⎫13, f ⎝ ⎛⎭
⎪⎫75=f ⎝
⎛⎭
⎪⎫75-2=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫-35=f ⎝ ⎛⎭
⎪⎫35
, ∵f (x )在[0,1]上单调递减,∴f ⎝ ⎛⎭⎪⎫13>f ⎝ ⎛⎭⎪⎫12>f ⎝ ⎛⎭⎪⎫35, ∴f ⎝ ⎛⎭⎪⎫73>f ⎝ ⎛⎭⎪⎫72>f ⎝ ⎛⎭
⎪⎫75. 7.(2012·湖北八校联考)若函数f (x )=log a (x 2
-ax +5)(a >0且a ≠1)满足对任意的x 1、
x 2,当x 1<x 2≤a
2
时,f (x 2)-f (x 1)<0,则实数a 的取值范围为________.
[答案] 1<a <2 5
[解析] 由题意知函数f (x )=log a (x 2
-ax +5)在(-∞,a
2]上递减,又因为函数y =x
2
-ax +5在(-∞,a
2]上递减,由对数函数的性质可知a >1.又真数大于零,所以函数y =x
2
-ax +5的最小值大于零,即(a
2)2
-a ×a
2
+5>0,所以-25<a <25,综上1<a <2 5.
8.(2011·德州月考)已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧
12
x x ≤0,
log 2x +
x >0.若f (x 0)≥2,则x 0
的取值范围是____________.
[答案] (-∞,-1]∪[2,+∞).
[解析] 当x 0≤0时,f (x 0)≥2化为(1
2)x 0≥2,
即:(12)x 0≥(12
)-1
,∴x 0≤-1,
当x 0>0时,f (x 0)≥2化为log 2(x 0+2)≥2, 即log 2(x 0+2)≥log 24,∴x 0+2≥4,∴x 0≥2, ∴x 0的取值范围是(-∞,-1]∪[2,+∞).
9.(2011·淮南一模)已知函数f (x )=⎩⎪⎨
⎪⎧
e -x
-2,x ≤0,2ax -1,x >0,
(a 是常数且a >0).对于下列
命题:
①函数f (x )的最小值是-1;②函数f (x )在R 上是单调函数;③若f (x )>0在[1
2,+∞)
上恒成立,则a 的取值范围是a >1;④对任意的x 1<0,x 2<0且x 1≠x 2,恒有
f (x 1+x 22
)<f x 1+f x 22
.
其中正确命题的序号是________(写出所有正确命题的序号). [答案] ①③④ [解析]
(数形结合法)根据题意可画出草图,由图象可知,①显然正确;函数f (x )在R 上不是单调函数,故②错误;若f (x )>0在[12,+∞)上恒成立,则2a ×1
2-1>0,a >1,故③正确;
由图象可知在(-∞,0)上对任意的x 1>0,x 2<0且x 1≠x 2,恒有f (x 1+x 22
)<
f x 1+f x 2
2
成立,故④正确.
10.(文)(2012·南通市调研)经市场调查,某商品在过去100天内的销售量和价格均为
时间t (天)的函数,且日销售量近似地满足g (t )=-13t +112
3(1≤t ≤100,t ∈N ).前40天
价格为f (t )=14t +22(1≤t ≤40,t ∈N ),后60天价格为f (t )=-1
2t +52(41≤t ≤100,t
∈N ),试求该商品的日销售额S (t )的最大值和最小值.
[解析] 当1≤t ≤40,t ∈N 时,
S (t )=g (t )f (t )=(-13t +
1123)(14t +22)=-112t 2+2t +112×223=-112
(t -12)2
+2500
3
, 所以768=S (40)≤S (t )≤S (12)=112×223+12=2500
3.
当41≤t ≤100,t ∈N 时,
S (t )=g (t )f (t )=(-1
3t +
1123)(-12t +52)=16t 2-36t +112×523=16(t -108)2
-83
, 所以8=S (100)≤S (t )≤S (41)=1491
2.
所以,S (t )的最大值为2500
3
,最小值为8.
(理)(2012·安徽名校联考)已知一家公司生产某种商品的年固定成本为10万元,每生产1千件需另投入2.7万元.设该公司一年内共生产该商品x 千件并全部销售完,若每千件的销售收入为R (x )万元,且R (x )=⎩⎪⎨⎪⎧
10.8-1
30
x 2, 0<x ≤10,108x -1000
3x 2
, x >10.
(1)写出年利润W (万元)关于年产量x (千件)的函数解析式;
(2)年产量为多少千件时,该公司在这一商品的生产中所获得利润最大?(注:年利润=年销售收入-年总成本)
[解析] (1)当0<x ≤10时,W =xR (x )-(10+2.7x )=8.1x -x 3
30-10;
当x >10时,W =xR (x )-(10+2.7x )=98-1000
3x
-2.7x .
∴W =⎩⎪⎨⎪⎧
8.1x -x 3
30-10, 0<x ≤10,98-1000
3x -2.7x , x >10.
(2)①当0<x <10时,由W ′=8.1-x 2
10
=0,得x =9,且当x ∈(0,9)时,W ′>0;当x ∈
(9,10)时,W ′<0,
∴当x =9时,W 取极大值,且W =8.1×9-130·93
-10=38.6.
②当x >10时,W =98-⎝ ⎛⎭

⎫10003x +2.7x
≤98-2
1000
3x
·2.7x =38, 当且仅当10003x =2.7x ,即x =100
9时,W =38,
故当x =100
9时,W 取极大值38.
又当x =10时,W =113
3
.
综合①②知当x =9时,W 取最大值38.6万元,故当年产量为9千件时,该公司在这一商品的生产中所获年利润最大.
能力拓展提升
11.(2012·陕西)下列函数中,既是奇函数又是增函数的为( ) A .y =x +1 B .y =-x 3
C .y =1x
D .y =x |x |
[答案] D
[解析] 本题考查了函数的奇偶性、单调性等性质的应用.
A 中y =x +1是非奇非偶函数;
B 中y =-x 3
是减函数;C 中y =1x
在(-∞,0)和(0,+
∞)上分别递减,但在整个定义域上不是单调函数;D 中函数y =x |x |可化为y =

⎪⎨⎪⎧
x 2
x ,
-x 2 x <0.
可画出其图象如图所示:
显然该函数为奇函数且为增函数.
12.(文)若函数y =f (x )的导函数...
在区间[a ,b ]上是增函数,则函数y =f (x )在区间[a ,b ]上的图象可能是( )
[答案] A
[解析] ∵导函数f ′(x )是增函数,
∴切线的斜率随着切点横坐标的增大,逐渐增大, 故选A.
[点评] B 图中切线斜率逐渐减小,C 图中f ′(x )为常数,D 图中切线斜率先增大后减小.
(理)如果函数y =a -x
(a >0,且a ≠1)是减函数,那么函数f (x )=log a
1
x +1
的图象大致是( )
[答案] C
[解析] 解法一:由函数y =a -x
(a >0,且a ≠1)是减函数知a >1,∴0<1a
<1,
f (x )=lo
g a
1x +1=-log a (x +1)=log 1
a
(x +1). 函数f (x )的图象可以看作由函数y =log 1
a
x 的图象向左平移1个单位长度得到,
又y =log 1
a
x 是减函数,∴f (x )为减函数,故选C.
解法二:由于f (0)=0,故排除A 、B ;由y =a -x
,即y =⎝ ⎛⎭
⎪⎫1a x 是减函数知a >1,∴x >0
时,f (x )<0,排除D ,选C.
13.已知函数y =2sin(ωx +θ)为偶函数(0<θ<π),其图象与直线y =2某两个交点的横坐标分别为x 1、x 2,若|x 2-x 1|的最小值为π,则该函数在区间( )上是增函数.( )
A.⎝ ⎛⎭⎪⎫-π
2
,-π4
B.⎝ ⎛⎭
⎪⎫-π4,π4
C.⎝
⎛⎭⎪⎫0,π2
D.⎝
⎛⎭⎪⎫π4
,3π4
[答案] A
[解析] ∵y =2sin(ωx +θ)为偶函数,0<θ<π,∴θ=π
2,∴y =2cos ωx ,由条件
知,此函数的周期为π,∴ω=2,
∴y =2cos2x ,由2k π-π≤2x ≤2k π,(k ∈Z )得,k π-π
2
≤x ≤k π(k ∈Z ),令k =0
知,函数在⎣⎢⎡⎦
⎥⎤-π2,0上是增函数,故A 正确. 14.(文)若函数f (x )=-x 2
+2ax 与g (x )=a
x +1
在区间[1,2]上都是减函数,则a 的取
值范围是________.
[答案] (0,1]
[解析] 由f (x )=-x 2
+2ax 得函数对称轴为x =a , 又在区间[1,2]上是减函数,所以a ≤1, 又g (x )=
a
x +1
在[1,2]上减函数,所以a >0,
综上a 的取值范围为(0,1].
(理)若函数f (x )=x 2
+2x +a ln x 在(0,1)上单调递减,则实数a 的取值范围是________. [答案] a ≤-4
[解析] ∵函数f (x )=x 2
+2x +a ln x 在(0,1)上单调递减,∴当x ∈(0,1)时,f ′(x )
=2x +2+a x =2x 2+2x +a x
≤0,∴g (x )=2x 2
+2x +a ≤0在x ∈(0,1)时恒成立,
∵g (x )的对称轴x =-1
2,x ∈(0,1),
∴g (1)≤0,即a ≤-4.
15.已知函数f (x )=log a (x +1)-log a (1-x ),a >0且a ≠1. (1)求f (x )的定义域;
(2)判断f (x )的奇偶性并予以证明;
(3)当a >1时,求使f (x )>0的x 的取值范围.
[解析] (1)要使f (x )=log a (x +1)-log a (1-x )有意义,则⎩⎪⎨
⎪⎧
x +1>0,
1-x >0.
解得-1<x <1.
故所求定义域为{x |-1<x <1}.
(2)由(1)知f (x )的定义域为{x |-1<x <1},
且f (-x )=log a (-x +1)-log a (1+x )=-[log a (x +1)-log a (1-x )]=-f (x ),故f (x )为奇函数.
(3)因为当a >1时,f (x )在定义域{x |-1<x <1}内是增函数,
所以f (x )>0⇔x +1
1-x
>1.
解得0<x <1.
所以使f (x )>0的x 的取值范围是{x |0<x <1}.
16.(文)已知函数f (x )对任意的a 、b ∈R 都有f (a +b )=f (a )+f (b )-1,且当x >0时,
f (x )>1.
(1)求证:f (x )是R 上的增函数;
(2)若f (4)=5,解不等式f (3m 2
-m -2)<3. [解析] (1)证明:任取x 1、x 2∈R 且x 1<x 2, ∴x 2-x 1>0. ∴f (x 2-x 1)>1.
∴f (x 2)=f [x 1+(x 2-x 1)] =f (x 1)+f (x 2-x 1)-1>f (x 1), ∴f (x )是R 上的增函数.
(2)解:f (4)=f (2)+f (2)-1=5,∴f (2)=3. ∴f (3m 2
-m -2)<3化为f (3m 2
-m -2)<f (2). 又由(1)的结论知f (x )是R 上的增函数, ∴3m 2
-m -2<2,∴-1<m <43.
∴原不等式的解集为{x |-1<x <4
3}.
(理)设函数f (x )=ax
2
+bx +c (a 、b 、c 为实数,且a ≠0),F (x )=⎩
⎪⎨
⎪⎧
f x
x >0,
-f x x <0.
(1)若f (-1)=0,曲线y =f (x )通过点(0,2a +3),且在点(-1,f (-1))处的切线垂直于y 轴,求F (x )的表达式;
(2)在(1)的条件下,当x ∈[-1,1]时,g (x )=kx -f (x )是单调函数,求实数k 的取值范围;
(3)设mn <0,m +n >0,a >0,且f (x )为偶函数,证明F (m )+F (n )>0. [解析] (1)因为f (x )=ax 2
+bx +c ,所以f ′(x )=2ax +b .
又曲线y =f (x )在点(-1,f (-1))处的切线垂直于y 轴,故f ′(-1)=0, 即-2a +b =0,因此b =2a .① 因为f (-1)=0,所以b =a +c .② 又因为曲线y =f (x )通过点(0,2a +3), 所以c =2a +3.③
解由①,②,③组成的方程组得,a =-3,b =-6,c =-3. 从而f (x )=-3x 2
-6x -3.
所以F (x )=⎩
⎪⎨
⎪⎧

x +2
x >0,
x +
2
x <0.
(2)由(1)知f (x )=-3x 2
-6x -3, 所以g (x )=kx -f (x )=3x 2
+(k +6)x +3. 由g (x )在[-1,1]上是单调函数知: -
k +6
6
≤-1或-
k +6
6
≥1,得k ≤-12或k ≥0.
(3)因为f (x )是偶函数,可知b =0. 因此f (x )=ax 2
+c .
又因为mn <0,m +n >0,可知m 、n 异号. 若m >0,则n <0.
则F (m )+F (n )=f (m )-f (n )=am 2
+c -an 2
-c =a (m +n )(m -n )>0. 若m <0,则n >0. 同理可得F (m )+F (n )>0. 综上可知F (m )+F (n )>0.
1.(2012·新课标全国文)当0<x ≤12时,4x
<log a x ,则a 的取值范围是( )
A .(0,
2
2
) B .(
2
2
,1) C .(1,2) D .(2,2)
[答案] B
[解析] ∵0<x ≤12时,log a x >4x >0,∴0<a <1,排除C 、D ;当x =12时,log a 12>412
=2=log a a 2

∴⎩⎪⎨⎪

a >1,a 2<1
2
,或⎩⎪⎨⎪

0<a <1,a 2>1
2
,∴a >
2
2
,排除A ,选B. 2.(2012·山东聊城模拟)设函数y =f (x )在R 上有定义,对于给定的正数k ,定义函数
f k (x )=⎩
⎪⎨
⎪⎧
f x
,f x k ,
k ,f x
k .
若函数f (x )=⎩
⎪⎨⎪⎧
2-x
,x ≥0,
2x
,x <0,则函数f 1
2
(x )的单调递减
区间为( )
A .(-∞,-1]
B .(-∞,0]
C .[0,+∞)
D .[1,+∞)
[答案] D
[解析] 由题意知,f 1
2(x )=⎩⎪⎨⎪⎧
f x ,f x
1
2
,1
2,f x
12

∴f 1
2
(x )=⎩⎪⎨⎪⎧
2x
,x ≤-

12,-1<x

2-x
,x
作图不难发现,函数f 1
2
(x )在区间[1,+∞)上单调递减.故选D.
3.定义在R 上的偶函数f (x )满足:对任意的x 1、x 2∈(-∞,0](x 1≠x 2),有(x 2-x 1)(f (x 2)-f (x 1))>0,则当n ∈N *
时,有( )
A .f (-n )<f (n -1)<f (n +1)
B .f (n -1)<f (-n )<f (n +1)
C .f (n +1)<f (-n )<f (n -1)
D .f (n +1)<f (n -1)<f (-n ) [答案] C
[解析] 由(x 2-x 1)(f (x 2)-f (x 1))>0得f (x )在(-∞,0]上为增函数. 又f (x )为偶函数,所以f (x )在[0,+∞)上为减函数. 又f (-n )=f (n )且0≤n -1<n <n +1,
∴f (n +1)<f (n )<f (n -1),即f (n +1)<f (-n )<f (n -1).故选C.
4.已知函数f (x )图象的两条对称轴x =0和x =1,且在x ∈[-1,0]上f (x )单调递增,设a =f (3),b =f (2),c =f (2),则a 、b 、c 的大小关系是( )
A .a >b >c
B .a >c >b
C .b >c >a
D .c >b >a
[答案] D
[解析] ∵f (x )在[-1,0]上单调增,f (x )的图象关于直线x =0对称,∴f (x )在[0,1]上单调减;又f (x )的图象关于直线x =1对称,
∴f (x )在[1,2]上单调增,在[2,3]上单调减. 由对称性f (3)=f (-1)=f (1)<f (2)<f (2), 即c >b >a .
5.函数y =f (x )(x ∈R )的图象如右图所示,则函数g (x )=f (log 1
2x )的单调减区间是
( )
A .[1,2]
B .[
2
2
,1] C .(0,1]和[2,+∞) D .(-∞,1]和[2,+∞) [答案] C
[解析] 令t =log 12x ,则此函数为减函数,由图知y =f (t )在⎝ ⎛⎦⎥⎤-∞,-12和[0,+∞)上都是增函数,当t ∈-∞,-1
2时,x ∈[2,+∞),当t ∈[0,+∞)时,x ∈(0,1],∴
函数g (x )=f (log 1
2
x )在(0,1]和[2,+∞)上都是减函数,故选C.
6.(2013·陕西西工大附中第三次适应性训练)已知可导函数f (x )(x ∈R )满足
f ′(x )>f (x ),则当a >0时,f (a )和e a f (0)的大小关系为( )
A .f (a )<e a
f (0) B .f (a )>e a
f (0) C .f (a )=e a f (0) D .f (a )≤e a
f (0)
[答案] B [解析] 令F (x )=
f x e x ,则F ′(x )=f
x -f x
e x
>0,
∴F (x )为增函数, ∵a >0,∴F (a )>F (0),即
f a
e a
>f (0), ∴f (a )>e a
f (0),故选B.
7.若函数y =log 2(x 2
-ax +3a )在[2,+∞)上是增函数,则实数a 的取值范围为( ) A .(-∞,4]
B .(-4,4]
C .(-∞,-4)∪[2,+∞)
D .(-4,2)
[答案] B
[解析] 本题考查含参数的函数的讨论及复合函数的应用.由题知:y =log 2x 为单调增函数,y =log 2(x 2
-ax +3a )的单调增区间为y =x 2
-ax +3a 的增区间的一个子区间,由y =
x 2-ax +3a ⇒y ′=2x -a ,又在[2,+∞)是单调增函数,即在x ∈[2,+∞),2x -a >0恒
成立,即只需2×2-a >0即可⇒a <4,又y =x 2
-ax +3a 在x ∈[2,+∞)上恒大于0,则22
-2a +3a >0⇒a >-4,综上可得:-4<a <4,当a =4时同样成立.故选B.
[点评] 本题还可以根据二次函数的对称轴讨论求解.欲满足题中条件,只需a
2≤2,且
22-a ×2+3a >0⇒a ≤4且a >-4即-4<a ≤4.
8.函数y =x
sin x
,x ∈(-π,0)∪(0,π)的图象可能是下列图象中的(
)
[答案] C
[解析] ∵y =x
sin x 是偶函数,排除A ,
当x =2时,y =
2
sin2>2,排除D , 当x =π6时,y =π6
sin
π6
=π3
>1,排除B ,故选C.。

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