高考数学:求解含绝对值函数问题的基本策略
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纵观近几年的高考试卷,有关含绝对值函数的问题呈现出综合性强、立意新颖、难度大等特点,正日益成为高考的热点.
利用绝对值函数的图象和性质
在解有关含绝对值函数的客观题时,要运用好绝对值函数的图象和性质,根据题意,利用函数y=f(x)图象的翻折和平移得到y=f(x),y=f(x),y=f(x-m)等含绝对值函数的图象,然后利用图象求解.
对于常见的含绝对值的函数的图象和性质,要熟练掌握,才有利于提升解题速度.如:y=ax(a>0,a≠1),y=ax-1,y=logax,y=logax(a>0,a≠1),y=ax2+bx+c,y=,y=x+(a>0),y=ax-b,y=ax2+bx+c等.
例1 函数f(x)=2xlog0.5x-1的零点个数为 .
(A)1 (B)2 (C)3 (D)4
解析:由f(x)=2xlog0.5x-1=0可得log0.5x=x,设h(x)=x,g(x)=log0.5x,在同一坐标系中分别画出函数g(x)和h(x)的图象(如图1所示),可以发现两个函数的图象有2个交点,即函数f(x)有2个零点.所以答案选B.
点评:解例1的关键是作出g(x)=log0.5x的图象,然后观察它与函数h(x)=x 的图象的交点个数,交点个数即为函数f(x)零点的个数.
例2 已知函数f(x)=x-4+,x∈(0,4),当x=a时,f(x)取得最小值b,则函数g(x)=x+b的图象为 .
解析:f(x)=x-4+=(x+1)+-5≥2-5=1,当且仅当x+1=时函数f(x)取到最小值1,即(x+1)2=9. 因为x∈(0,4),故x=2.由题意可知:a=2,b=1,故g(x)=x+1,其图象可由函数y=x的图象先进行翻折变换得到函数y=x的图象,然后再将所得图象向左平移1个单位后得到,所以答案为B.
点评:根据均值不等式及其取等条件求得a,b的值,再根据函数图象变换得出函数g (x)的图象.
转化为分段函数,进行分类讨论
一般地,对于y=f(x)和y=f(x)这两种最典型的含绝对值的函数,可根据f(x)或x取值的正负分类,得到分段函数:y=f(x)= f(x),f(x)≥0,-f(x),f(x)<0和y=f (x)= f(x),x≥0,f(-x),x<0.
对于含有x-a的绝对值函数,可先根据x≤a和x>a进行分类,再结合函数的图象求解.对于含参数的问题,还要对参数进行分类讨论.
例3 函数f(x)=2log2x-x-的大致图象为 .
解析:函数f(x)的定义域为(0,+∞),其中1是log2x和x-的零点,所以可先根据零点将f(x)转化为分段函数:
当0
当x>1时,f(x)=2log2x-x-=.
即:f(x)=,x>1,x,0
点评:例3中虽有两个绝对值符号,但它们有共同的零点x=1,故可根据01这两种情况,将函数f(x)转化为分段函数进行求解.
例4 函数y=的图象与函数y=kx-2的图象恰好有两个交点,则实数k的取值范围是.
解析:函数y==(x≠1),其中x2-1的零点为:x=±1.
当x>1时,y=x+1;当-1≤x<1时,y=-x-1;当x<-1时,y=x+1.故函数y=x+1,x>1,-x-1,-1≤x<1x+1,x<-1.,
函数y=kx-2的图象为恒过定点(0,-2)的直线族.如图2所示.要使函数y=的图象与y=kx-2的图象有两个不同的交点,则直线族y=kx-2应在图中阴影所示的两个区域内.
边界线l1经过点(1,2)和点(0,-2),可得l1的斜率k==4,但是x≠1,函数y=kx-2的图象不经过点F(1,2),故k≠4;
l2经过点(2,0)和(0,-2),可得l2的斜率k==1,但是当k=1时直线l2与函数y=的图象只有一个交点,故k≠1.
l3与x轴平行,又x≠1,故函数y=kx-2的图象不经过点E,即k≠0.
综上所述,实数k的取值范围是(0,1)∪(1,4).
点评:例4根据x2-1的零点将函数y=分段为x>1,-1≤x<1,x<-1这三种情形,然后画出函数图象,利用数形结合的方法求解.
通过去绝对值分离参数,等价转化为求函数最值问题
对于绝对值含参恒成立问题,一般可通过去绝对值、分离参数进行等价转化. 常规解题
思路为:
a-f(x)≤g(x)恒成立?圳-g(x)≤a-f(x)≤g(x)恒成立?圳f(x)-g(x)≤a≤f(x)+g(x)恒成立?圳a≥[f(x)-g(x)]max且a≤[f(x)+g(x)]min.
a-f(x)≥g(x)恒成立?圳a-f(x)≤-g(x)恒成立或a-f(x)≥g(x)恒成立?圳a≤f (x)-g(x)恒成立或a≥f(x)+g(x)恒成立?圳a≤[f(x)-g(x)]min或a≥[f(x)+g (x)]max.
例5 已知函数f(x)=1+a·x+x.
(1)当a=1时,求函数f(x)在(-∞,0)上的值域.
(2)若对任意x∈[0,+∞),总有f(x)≤3成立,求实数a的取值范围.
解析:(1)当a=1时,f(x)=1+x+2x,令t=x,则f(t)=t+x+.因为x∈(-∞,0),所以t∈(1,+∞). 而f(t)在(1,+∞)上是增函数,又f(1)=3,所以所求值域为(3,+∞).
(2)令t=x,则f(t)=1+at+t2,由x∈[0,+∞)知t∈(0,1].因此f(x)≤3在x∈[0,+∞)上恒成立等价于f(t)≤3在t∈(0,1]上恒成立,所以-3≤f(t)≤3,整理得-4-t2≤a·t≤2-t2,即--t≤a≤-t在t∈(0,1]上恒成立.
令h(t)=--t,g(t)=-t,若要满足题意则h(t)max≤a≤g(t)min.因为h(t)在(0,1]上递增,g(t)在(0,1]上递减,所以h(t)max=h(1)=-5,g(t)min=g (1)=1,故-5≤a≤1,实数a的取值范围为[-5,1].
点评:例5的求解过程,体现了分离参数、将问题等价转化为求相关函数最值问题的思路.
例6 已知函数f(x)=x-a+(x>0).
(1)当a=1时,求f(x)的最小值.
(2)若对于任意的正数x,f(x)≥恒成立,求a的取值范围.
解析:(1)当a=1时,f(x)=x-1+=x+-1,x≥1,1+-x,0
(2)f(x)≥恒成立可转化为:a-x≥-在x>0时恒成立.
当-<0,即0