新人教A版必修第一册2023年秋高中数学第3章函数的概念与性质 微专题1-2学生+教师用书(含答案)(4份打包)

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名称 新人教A版必修第一册2023年秋高中数学第3章函数的概念与性质 微专题1-2学生+教师用书(含答案)(4份打包)
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文件大小 210.9KB
资源类型 教案
版本资源 人教A版(2019)
科目 数学
更新时间 2023-11-14 21:13:22

文档简介

微专题1 二次函数的最值问题
  与二次函数有关的最值问题是高中教学的一个重难点,其可以较全面的体现直观想象、逻辑推理及数学运算的素养.本专题主要训练几种常见的二次函数最值的求解方法.
类型1 不含参数的二次函数最值问题
【例1】 已知函数f (x)=3x2-12x+5,当自变量x在下列范围内取值时,求函数的最大值和最小值.
(1)R;(2)[0,3];(3)[-1,1].
[解] f (x)=3x2-12x+5=3(x-2)2-7,作出函数y=f (x)的图象,如图所示.
(1)当x∈R时,f (x)=3(x-2)2-7≥-7,当x=2时,等号成立.
故当x∈R时,函数f (x)的最小值为-7,无最大值.
(2)由图可知,在[0,3]上,函数f (x)在x=0处取得最大值,最大值为5;在x=2处取得最小值,最小值为-7.
(3)由图可知,函数f (x)在[-1,1]上单调递减,在x=-1处取得最大值,最大值为20;在x=1处取得最小值,最小值为-4.
类型2 含参数的二次函数最值问题
【例2】 求函数f (x)=x2-2ax-1(a为常数)在[0,2]上的最值.
[解] f (x)=(x-a)2-1-a2,对称轴为直线x=a.
(1)当a<0时,由图①可知,f (x)min=f (0)=-1,f (x)max=f (2)=3-4a.
图①       图②
(2)当0≤a<1时,由图②可知,f (x)min=f (a)=-1-a2,f (x)max=f (2)=3-4a.
(3)当1≤a≤2时,由图③可知,f (x)min=f (a)=-1-a2,f (x)max=f (0)=-1.
图③         图④
(4)当a>2时,由图④可知,f (x)min=f (2)=3-4a,f (x)max=f (0)=-1.
综上,f (x)min=
f (x)max=
【例3】 求函数f (x)=x2-2x+2在区间[t,t+1]上的最小值g(t).
[解] f (x)=x2-2x+2=(x-1)2+1,x∈[t,t+1],t∈R,对称轴为直线x=1.
图①     图②     图③
当t+1<1,即t<0时,函数图象如图①所示,函数f (x)在区间[t,t+1]上单调递减,所以最小值为f (t+1)=t2+1;
当t≤1≤t+1,即0≤t≤1时,函数图象如图②所示,最小值为f (1)=1;
当t>1时,函数图象如图③所示,函数f (x)在区间[t,t+1]上单调递增,所以最小值为f (t)=t2-2t+2.
综上可得,g(t)=
类型3 与二次函数有关的恒成立、能成立问题
【例4】 (2022·福建省厦门第二中学月考)在① x∈[-2,2],② x∈[1,3]这两个条件中任选一个,补充到下面问题的横线中,并求解该问题.已知函数f (x)=x2+ax+4.
(1)当a=-2时,求函数f (x)在区间[-2,2]上的值域;
(2)若________,f (x)≥0,求实数a的取值范围.
[解] (1)当a=-2时,f (x)=x2-2x+4=(x-1)2+3,
∴f (x)在[-2,1]上单调递减,在[1,2]上单调递增,
∴f (x)min=f (1)=3,f (x)max=f (-2)=12,
∴函数f (x)在区间[-2,2]上的值域为[3,12].
(2)方案一:选条件①.
由题意,得f (x)=+4-
若-≤-2,即a≥4,则函数f (x)在区间[-2,2]上单调递增,
∴f (x)min=f (-2)=8-2a≥0,解得a≤4,
又a≥4,∴a=4.
若-2<-<2,即-4∴f (x)min=f =4-≥0,
解得-4≤a≤4,∴-4若-≥2,即a≤-4,则函数f (x)在区间[-2,2]上单调递减,
∴f (x)min=f (2)=8+2a≥0,
解得a≥-4,
又a≤-4,∴a=-4.
综上所述,实数a的取值范围为[-4,4].
方案二:选条件②.
∵ x∈[1,3],f (x)≥0,
∴f (x)max≥0,
∵函数f (x)的图象是开口向上的抛物线,最大值只可能在区间端点处取得.
∴f (1)≥0或f (3)≥0,解得a≥-5或a≥-,
∴a≥-5.
故实数a的取值范围为[-5,+∞).微专题1 二次函数的最值问题
与二次函数有关的最值问题是高中教学的一个重难点,其可以较全面的体现直观想象、逻辑推理及数学运算的素养.本专题主要训练几种常见的二次函数最值的求解方法.
类型1 不含参数的二次函数最值问题
【例1】 已知函数f (x)=3x2-12x+5,当自变量x在下列范围内取值时,求函数的最大值和最小值.
(1)R;(2)[0,3];(3)[-1,1].
[尝试解答]                                     
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
类型2 含参数的二次函数最值问题
【例2】 求函数f (x)=x2-2ax-1(a为常数)在[0,2]上的最值.
[尝试解答]                                     
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
【例3】 求函数f (x)=x2-2x+2在区间[t,t+1] 上的最小值g(t).
[尝试解答]                                     
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
类型3 与二次函数有关的恒成立、能成立问题
【例4】 (2022·福建省厦门第二中学月考)在① x∈[-2,2],② x∈[1,3]这两个条件中任选一个,补充到下面问题的横线中,并求解该问题.已知函数f (x)=x2+ax+4.
(1)当a=-2时,求函数f (x)在区间[-2,2]上的值域;
(2)若________,f (x)≥0,求实数a的取值范围.
[尝试解答]                                     
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    微专题2 函数性质的综合问题
函数的性质(包括函数的定义域、值域、单调性、奇偶性、对称性等)是高中数学的核心内容,也是日常考试的核心命题点之一,命题时常将多种性质结合在一起进行考查,或是探求函数性质,或是应用性质解决问题,侧重于函数性质的理解和应用.
类型1 函数的奇偶性与对称性
性质:函数的对称轴与对称中心
(1)若函数f (x)的定义域为D,对 x∈D都有f (a+x)=f (a-x)(a为常数),则x=a是f (x)的对称轴.
(2)若函数f (x)的定义域为D,对 x∈D都有f (a+x)+f (a-x)=2b(a,b为常数),则点(a,b)是f (x)的对称中心.
【例1】 (1)定义在R上的偶函数y=f (x),其图象关于点对称,且x∈[0,1]时,f (x)=-x+,则f 等于(  )
A.-1   B.0   C.1   D.
(2)(多选)(2022·浙江杭州学军中学月考)已知y=f (x+4)是定义域为R的奇函数,y=g(x-2)是定义域为R的偶函数,且y=f (x)与y=g(x)的图象关于y轴对称,则(  )
A.y=f (x)是奇函数
B.y=g(x)是偶函数
C.y=f (x)关于直线x=2对称
D.y=g(x)关于点(4,0)对称
(1)B (2)ACD [(1)∵y=f (x)的图象关于点对称,∴f +f =0,
即f (1+x)+f (-x)=0.
又∵y=f (x)为偶函数,∴f (-x)=f (x),
∴f (1+x)+f (x)=0,即f (1+x)=-f (x),
∴f =-f =0.
(2)由于y=f (x+4)是定义域为R的奇函数,则y=f (x)的图象关于点(4,0)成中心对称,y=g(x-2)是定义域为R的偶函数,则y=g(x)的图象关于x=-2对称,因为y=f (x)与y=g(x)的图象关于y轴对称,则y=f (x)的图象关于x=2对称,
又y=f (x)的图象关于点(4,0)成中心对称,则y=f (x)的图象关于点(0,0)成中心对称,
故y=f (x)为奇函数,A正确;
因为y=f (x)为奇函数,故f (-x)=-f (x),
由y=f (x)与y=g(x)的图象关于y轴对称,可得f (x)=g(-x),g(x)=f (-x),
故g(-x)=f (x)=-f (-x)=-g(x) ,故y=g(x)为奇函数,B错误;由A的分析可知y=f (x)的图象关于x=2对称,故C正确;由A的分析可知y=f (x)的图象关于点(4,0)成中心对称,y=f (x)为奇函数,
则y=f (x)的图象也关于点(-4,0)成中心对称,
而y=f (x)与y=g(x)的图象关于y轴对称,
则y=g(x)的图象关于点(4,0)成中心对称,故D正确,故选ACD.]
类型2 函数的奇偶性、单调性与最值
性质:已知函数f (x)是定义在区间D上的奇函数,则对任意的x∈D,都有f (x)+f (-x)=0.特别地,若奇函数f (x)在D上有最值,则f (x)max+f (x)min=0,且若0∈D,则f (0)=0.
【例2】 (1)设函数f (x)=在区间[-2,2]上的最大值为M,最小值为N,则(M+N-1)2 024的值为________.
(2)奇函数f (x)在区间[3,6]上是增函数,且在区间[3,6]上的最大值是4,最小值是-1,则2f (-6)+f (-3)=________.
(1)1 (2)-7 [(1)f (x)=+1,
设g(x)=,则g(-x)==-g(x),可知函数g(x)为奇函数,
g(x)在区间[-2,2]上的最大值与最小值的和为0,
故M+N=2,∴(M+N-1)2 024=(2-1)2 024=1.
(2)由题意,函数f (x)在[3,6]上是增函数,在区间[3,6]上的最大值为4,最小值为-1,
故f (3)=-1,f (6)=4.
∵f (x)是奇函数,
∴2f (-6)+f (-3)=-2f (6)-f (3)=-2×4+1=-7.]
类型3 函数的奇偶性、单调性与不等式
性质:具有奇偶性的函数的单调性的特点:
(1)奇函数在[a,b]和[-b,-a]上具有相同的单调性.
(2)偶函数在[a,b]和[-b,-a]上具有相反的单调性.
【例3】 (1)设定义在R上的奇函数f (x)满足对任意x1,x2∈(0,+∞),且x1≠x2都有0,且f (2)=0,则不等式≥0的解集为(  )
A.(-∞,-2]∪(0,2]
B.[-2,0]∪[2,+∞)
C.(-∞,-2]∪[2,+∞)
D.[-2,0)∪(0,2]
(2)(多选)定义在R上的奇函数f (x)为减函数,偶函数g(x)在区间[0,+∞)上的图象与f (x)的图象重合,设a>b>0,则下列不等式中成立的为(  )
A.f (b)-f (-a)g(a)-g(-b)
B.f (b)-f (-a)>g(a)-g(-b)
C.f (a)+f (-b)g(b)-g(-a)
D.f (a)+f (-b)>g(b)-g(-a)
(1)C (2)AC [(1)由题意可得,函数的图象关于原点对称,
对任意x1,x2∈(0,+∞),且x1≠x2,
都有0,
故函数在(0,+∞)上单调递减,
故函数在(-∞,0)上也单调递减.
由不等式≥0可得≤0.
再由f (2)=0可得f (-2)=0,故由不等式结合图象可得x≥2,或x≤-2,故选C.
(2)函数f (x)为R上的奇函数,且为减函数,
偶函数g(x)在区间[0,+∞)上的图象与f (x)的图象重合,由a>b>0,得f (a)f (b)0,f (a)=g(a),f (b)=g(b);
对于A,f (b)-f (-a)g(a)-g(-b) f (b)+f (a)-g(a)+g(b)=2f (b)0(因为在a>0上f (a)=g(a)),所以A正确;
对于B,f (b)-f (-a)>g(a)-g(-b) f (b)+f (a)-g(a)+g(b)=2f (b)>0,这与f (b)0矛盾,所以B错误;
对于C,f (a)+f (-b)g(b)-g(-a) f (a)-f (b)-g(b)+g(a)=2[f (a)-f (b)]0,这与f (a)f (b)符合,所以C正确;
对于D,f (a)+f (-b)>g(b)-g(-a) f (a)-f (b)-g(b)+g(a)=2[f (a)-f (b)]>0,这与f (a)f (b)矛盾,所以D错误.故选AC.]
【例4】 定义在R上的函数f (x)满足对任意x,y∈R恒有f (xy)=f (x)+f (y),且f (x)不恒为0.
(1)求f (1)和f (-1)的值;
(2)试判断f (x)的奇偶性,并加以证明;
(3)若当x≥0时,f (x)为增函数,求满足不等式f (x+1)-f (2-x)≤0的x的取值集合.
[解] (1)令x=y=1,得f (1)=f (1)+f (1).
∴f (1)=0.令x=y=-1,得f (1)=f (-1)+f (-1),
∴f (-1)=0.
(2)f (x)为偶函数.证明如下:
令y=-1,由f (xy)=f (x)+f (y),
得f (-x)=f (x)+f (-1),
又f (-1)=0,
∴f (-x)=f (x),
又f (x)不恒为0,
∴f (x)为偶函数.
(3)由f (x+1)-f (2-x)≤0,知f (x+1)≤f (2-x).
又由(2)知f (x)=f (|x|),
∴f (|x+1|)≤f (|2-x|).
又∵f (x)在[0,+∞)上为增函数,
∴|x+1|≤|2-x|,解得x≤.
故x的取值集合为.微专题2 函数性质的综合问题
函数的性质(包括函数的定义域、值域、单调性、奇偶性、对称性等)是高中数学的核心内容,也是日常考试的核心命题点之一,命题时常将多种性质结合在一起进行考查,或是探求函数性质,或是应用性质解决问题,侧重于函数性质的理解和应用.
类型1 函数的奇偶性与对称性
性质:函数的对称轴与对称中心
(1)若函数f (x)的定义域为D,对 x∈D都有f (a+x)=f (a-x)(a为常数),则x=a是f (x)的对称轴.
(2)若函数f (x)的定义域为D,对 x∈D都有f (a+x)+f (a-x)=2b(a,b为常数),则点(a,b)是f (x)的对称中心.
【例1】 (1)定义在R上的偶函数y=f (x),其图象关于点对称,且x∈[0,1]时,f (x)=-x+,则f 等于(  )
A.-1   B.0   C.1   D.
(2)(多选)(2022·浙江杭州学军中学月考)已知y=f (x+4)是定义域为R的奇函数,y=g(x-2)是定义域为R的偶函数,且y=f (x)与y=g(x)的图象关于y轴对称,则(  )
A.y=f (x)是奇函数
B.y=g(x)是偶函数
C.y=f (x)关于直线x=2对称
D.y=g(x)关于点(4,0)对称
[尝试解答]                                     
                                    
                                    
                                    
类型2 函数的奇偶性、单调性与最值
性质:已知函数f (x)是定义在区间D上的奇函数,则对任意的x∈D,都有f (x)+f (-x)=0.特别地,若奇函数f (x)在D上有最值,则+f (x)min=0,且若0∈D,则f (0)=0.
【例2】 (1)设函数f (x)=在区间[-2,2]上的最大值为M,最小值为N,则(M+N-1)2 024的值为________.
(2)奇函数f (x)在区间[3,6]上是增函数,且在区间[3,6]上的最大值是4,最小值是-1,则2f (-6)+f (-3)=________.
[尝试解答]                                     
                                    
                                    
                                    
类型3 函数的奇偶性、单调性与不等式
性质:具有奇偶性的函数的单调性的特点:
(1)奇函数在[a,b]和[-b,-a]上具有相同的单调性.
(2)偶函数在[a,b]和[-b,-a]上具有相反的单调性.
【例3】 (1)设定义在R上的奇函数f (x)满足对任意x1,x2∈(0,+∞),且x1≠x2都有<0,且f (2)=0,则不等式≥0的解集为(  )
A.(-∞,-2]∪(0,2]
B.[-2,0]∪[2,+∞)
C.(-∞,-2]∪[2,+∞)
D.[-2,0)∪(0,2]
(2)(多选)定义在R上的奇函数f (x)为减函数,偶函数g(x)在区间[0,+∞)上的图象与f (x)的图象重合,设a>b>0,则下列不等式中成立的为(  )
A.f (b)-f (-a)B.f (b)-f (-a)>g(a)-g(-b)
C.f (a)+f (-b)D.f (a)+f (-b)>g(b)-g(-a)
[尝试解答]                                     
                                    
                                    
                                    
【例4】 定义在R上的函数f (x)满足对任意x,y∈R恒有f (xy)=f (x)+f (y),且f (x)不恒为0.
(1)求f (1)和f (-1)的值;
(2)试判断f (x)的奇偶性,并加以证明;
(3)若当x≥0时,f (x)为增函数,求满足不等式f (x+1)-f (2-x)≤0的x的取值集合.
[尝试解答]