专题3.3 函数的基本性质-重难点题型精讲
1.函数的单调性
(1)单调递增、单调递减:
(2)函数的单调性及单调区间:
①当函数f(x)在它的定义域上单调递增(减)时,我们就称它是增(减)函数.
②如果函数y=f(x)在区间D上单调递增或单调递减,那么就说函数y=f(x)在这一区间具有(严格的)单
调性,区间D叫做y=f(x)的单调区间.
(3)常见函数的单调性:
(4)单调函数的运算性质:
若函数f(x),g(x)在区间D上具有单调性,则在区间D上具有以下性质:
①f(x)与f(x)+C(C为常数)具有相同的单调性.
②若a为常数,则当a>0时,f(x)与a f(x)具有相同的单调性;当a<0时,f(x)与a f(x)具有相反的
单调性.
③若f(x)恒为正值或恒为负值,a为常数,则当a>0时,f(x)与具有相反的单调性;当a<0时,
f(x)与具有相同的单调性.
④若f(x)≥0,则f(x)与具有相同的单调性.
⑤在f(x),g(x)的公共单调区间上,有如下结论:
⑥当f(x),g(x)在区间D上都是单调递增(减)的,若两者都恒大于零,则f(x) g(x)在区间D上也是单调递增(减)的;若两者都恒小于零,则f(x) g(x)在区间D上单调递减(增).
(5)复合函数的单调性判定:
对于复合函数f(g(x)),设t=g(x)在(a,b)上单调,且y=f(t)在(g(a),g(b))或(g(b),g(a))上也单调.
2.函数的最大(小)值
(1)函数的最大(小)值:
(2)利用函数单调性求最值的常用结论:
①如果函数y=f(x)在区间[a,b]上单调递增,在区间[b,c]上单调递减,那么函数y=f(x),x[a,c]在x=b处有最大值f(b),如图(1)所示;
②如果函数y=f(x)在区间[a,b]上单调递减,在区间[b,c]上单调递增,那么函数y=f(x), x[a,c]在x=b处有最小值f(b),如图(2)所示.
3.函数的奇偶性
(1)定义:
(2)奇偶函数的图象特征(几何意义)
①奇函数的图象特征:若一个函数是奇函数,则这个函数的图象是以原点为对称中心的中心对称图形;反之,若一个函数的图象是以原点为对称中心的中心对称图形,则这个函数是奇函数.
②偶函数的图象特征:若一个函数是偶函数,则这个函数的图象是以y轴为对称轴的轴对称图形;反之,若一个函数的图象关于y轴对称,则这个函数是偶函数.
③奇偶函数的结论:奇函数在关于原点对称的区间上有相同的单调性,偶函数在关于原点对称的区间上有相反的单调性;偶函数在关于原点对称的区间上有相同的最大(小)值,取最值时的自变量互为相反数;奇函数在关于原点对称的区间上的最值互为相反数,取最值时的自变量也互为相反数.
(3)函数图象的对称性:
①图象关于点成中心对称图形:函数y=f(x)的图象关于点P(a,b)成中心对称图形的充要条件是函数g(x)=f(x+a)-b为奇函数.
②图象关于直线成轴对称图形:函数y=f(x)的图象关于直线x=a成轴对称图形的充要条件是函数g(x)=f(x+a)为偶函数.
【题型1 函数单调性的判断及单调区间的求解】
【方法点拨】
(1)定义法:利用函数单调性的定义讨论函数的单调性或求单调区间.
(2)图象法:根据函数解析式画出函数图象,通过函数图象研究单调性.
注:①复合函数单调性的判断方法:根据复合函数的单调性满足“同增异减”,可判断复合函数的单调性;
②抽象函数单调性的判断方法:一种是“凑”,凑定义或凑已知,从而使用定义或已知条件得出结论;另一种是“赋值”,给变量赋值要根据条件与结论的关系,有时可能要进行多次尝试.
【例1】(2021秋 邗江区期中)下列函数中,在(﹣∞,0)上为减函数的是( )
A. B.y=2x+1 C.y=x2 D.y=x0
【解题思路】根据题意,依次分析选项中函数的单调性,综合可得答案.
【解答过程】解:根据题意,依次分析选项:
对于A,y,为反比例函数,在(﹣∞,0)上为增函数,不符合题意;
对于B,y=2x+1,为一次函数,在(﹣∞,0)上为增函数,不符合题意;
对于C,y=x2,为二次函数,在(﹣∞,0)上为减函数,符合题意;
对于D,y=x0=1,(x≠0),在(﹣∞,0)上不是减函数,不符合题意;
故选:C.
【变式1-1】(2022春 天津期末)下列函数中,在(0,+∞)上为增函数的是( )
A.f(x)=3﹣x B.f(x)=x2﹣3x C. D.f(x)=﹣|x|
【解题思路】根据题意,依次分析选项中函数的单调性,综合即可得答案.
【解答过程】解:根据题意,依次分析选项:
对于A,f(x)=3﹣x为一次函数,在(0,+∞)上为减函数,不符合题意;
对于B,f(x)=x2﹣3x为二次函数,在(0,)上为减函数,不符合题意;
对于C,f(x)为反比例函数,在(0,+∞)上为增函数,符合题意;
对于D,f(x)=﹣|x|,当x>0时,f(x)=﹣x,则函数f(x)在(0,+∞)上为减函数,不符合题意;
故选:C.
【变式1-2】(2020秋 福田区校级期末)函数的单调递减区间为( )
A. B. C.[0,+∞) D.(﹣∞,﹣3]
【解题思路】确定函数的定义域,考虑内外函数的单调性,运用复合函数的单调性:同增异减,即可得到结论.
【解答过程】解:由题意,x2+3x≥0,可得x≥0或x≤﹣3,
函数的定义域为(﹣∞,﹣3]∪[0,+∞),
令t=x2+3x,则y在[0,+∞)上单调递增,
∵t=x2+3x,在(﹣∞,﹣3]上单调递减,在[0,+∞)上单调递增,
∴函数的单调递减区间为(﹣∞,﹣3],
故选:D.
【变式1-3】(2021 白山开学)函数的单调增区间为( )
A.(0,+∞) B.(﹣∞,0)
C.(﹣∞,0)∪(0,+∞) D.(﹣∞,0),(0,+∞)
【解题思路】先分离常数,再结合复合函数的单调性求解即可.
【解答过程】解:∵函数1,定义域为{x|x≠0},
且y的单调递减区间为(﹣∞,0),(0,+∞),
故函数的单调增区间为(﹣∞,0),(0,+∞),
故选:D.
【题型2 利用函数的单调性求参数】
【方法点拨】
(1)已知函数的单调性求参数的取值范围的方法是视参数为已知数,依据函数的图象或单调性的定义,确定函数的单调区间,与已知单调区间比较求参数.
(2)借助常见函数(如一次函数、反比例函数、二次函数等)的单调性求解.
需注意,若一个函数在区间[a,b]上是单调的,则该函数在此区间的任意子集上也是单调的.
【例2】(2021 河北区学业考试)已知函数f(x)=x2﹣kx﹣8在区间[5,20]上具有单调性,则实数k的取值范围是( )
A.(﹣∞,10]∪[40,+∞) B.(﹣∞,﹣40]∪[﹣10,+∞)
C.[10,+∞) D.[40,+∞)
【解题思路】根据题意,求出二次函数f(x)=x2﹣kx﹣8的对称轴,结合函数单调性的定义可得5或20,再求出k的取值范围即可.
【解答过程】解:根据题意,函数f(x)=x2﹣kx﹣8为二次函数,其开口向上,对称轴为x,
若函数f(x)=x2﹣kx﹣8在区间[5,20]上具有单调性,
则5或20,解得k≤10或k≥40,
所以实数k的取值范围是(﹣∞,10]∪[40,+∞);
故选:A.
【变式2-1】(2021秋 怀仁市校级月考)若函数y=x2+2mx+1在[2,+∞)上单调递增,则实数m的取值范围是( )
A.[﹣2,+∞) B.[2,+∞) C.(﹣∞,2) D.(﹣∞,2]
【解题思路】根据题意,求出二次函数的对称轴,结合二次函数的性质可得﹣m≤2,解可得m的取值范围,即可得答案.
【解答过程】解:根据题意,函数y=x2+2mx+1为开口向上的抛物线,对称轴为x=﹣m,
函数y=x2+2mx+1在[2,+∞)上单调递增,
则﹣m≤2,解得m≥﹣2,即m的取值范围为[﹣2,+∞);
故选:A.
【变式2-2】(2021秋 河北期中)若函数f(x)=2x2+(x﹣a)|x﹣a|在区间[﹣3,0]上不是单调函数,则实数a的取值范围是( )
A.(﹣3,0)∪(0,9) B.(﹣9,0)∪(0,3)
C.(﹣9,3) D.(﹣3,9)
【解题思路】化简f(x)的解析式,利用二次函数的性质得出f(x)的单调性,从而得出单调区间端点与区间[0,3]的关系,从而得出a的范围.
【解答过程】解:f(x).
(1)若a=0,当x<0时,f(x)=x2在[﹣3,0]上单调递减,不符合题意;
(2)若a>0,在f(x)在(﹣∞,﹣a)上单调递减,在(﹣a,+∞)上单调递增,
若f(x)在[﹣3,0]上不是单调函数,则﹣3<﹣a<0,即0<a<3;
(3)若a<0,则f(x)在(﹣∞,a)上单调递减,在(a,)上单调递减,在(,+∞)上单调递增,
若f(x)在[﹣3,0]上不是单调函数,则﹣3,即﹣9<a<0.
综上,a的取值范围是(﹣9,0)∪(0,3).
故选:B.
【变式2-3】(2022 湖南模拟)定义在R的函数f(x)=﹣x3+m与函数g(x)=f(x)+x3+x2﹣kx在[﹣1,1]上具有相同的单调性,则k的取值范围是( )
A.(﹣∞,﹣2] B.[2,+∞)
C.[﹣2,2] D.(﹣∞,﹣2]∪[2,+∞)
【解题思路】根据题意,分析易得f(x)在R上为减函数,求出g(x)的解析式,分析可得g(x)在[﹣1,1]上为减函数,结合二次函数的性质分析可得答案.
【解答过程】解:根据题意,函数f(x)=﹣x3+m,其定义域为R,则R上f(x)为减函数,
g(x)=f(x)+x3+x2﹣kx=x2﹣kx+m在[﹣1,1]上为减函数,
必有x1,解可得k≥2,
即k的取值范围为[2,+∞);
故选:B.
【题型3 利用函数的单调性比较大小、解不等式】
【方法点拨】
(1)利用函数的单调性可以比较函数值或自变量的大小.在解决比较函数值的问题时,要注意将对应的自变量的值转化到同一个单调区间上.
(2)解关于的不等式时,可利用函数的单调性脱去“f”,转化不等式,进行求解即可.
【例3】(2021秋 福田区校级期末)已知函数f(x)是定义在[2,+∞)的单调递增函数,若f(2a2﹣5a+4)<f(a2+a+4),则实数a的取值范围是( )
A. B.[2,6)
C. D.(0,6)
【解题思路】由函数的定义域和单调性可得2≤2a2﹣5a+4<a2+a+4,再求出a的取值范围.
【解答过程】解:函数f(x)是定义在[2,+∞)的单调递增函数,
若f(2a2﹣5a+4)<f(a2+a+4),则2≤2a2﹣5a+4<a2+a+4,
解得0<a或2≤a<6,
所以实数a的取值范围为(0,]∪[2,6),
故选:C.
【变式3-1】(2020秋 泸县校级月考)已知定义在[0,+∞)上的单调减函数f(x),若f(2a﹣1)>f(),则a的取值范围是( )
A. B. C. D.
【解题思路】根据题意,由函数的定义域和单调性,分析可得0≤2a﹣1,解可得a的取值范围,即可得答案.
【解答过程】解:根据题意,f(x)是定义在[0,+∞)上的单调减函数,
若f(2a﹣1)>f(),则有0≤2a﹣1,解可得a,
即a的取值范围为[,),
故选:D.
【变式3-2】(2021秋 金凤区校级月考)已知函数f(x)是区间(0,+∞)内的减函数,则f(a2﹣a+1)与的大小关系为( )
A. B.
C. D.不确定
【解题思路】由已知结合二次函数的性质及函数的单调性即可比较大小.
【解答过程】解:因为a2﹣a+1=(a)2,
又f(x)是区间(0,+∞)内的减函数,
所以f(a2﹣a+1).
故选:B.
【变式3-3】(2021秋 滨海新区期中)定义在R上函数y=f(x)满足以下条件:①函数y=f(x)图像关于x=1轴对称,②对任意x1,x2∈(﹣∞,1],当x1≠x2时都有0,则f(0),,f(3)的大小关系为( )
A. B.
C. D.
【解题思路】根据已知条件判断函数单调性,利用单调性比较函数值大小.
【解答过程】解:∵函数y=f(x)图像关于x=1轴对称,且对任意x1,x2∈(﹣∞,1],当x1≠x2时都有0,
∴f(x)在(﹣∞,1],上单调递减,在[1,+∞)单调递增,
f(0)=f(2),
∴f(3)>f(0)>f().
故选:B.
【题型4 求函数的最值】
【方法点拨】
(1)配方法,主要适用于二次函数或可化为二次函数的函数,要特别注意自变量的取值范围;
(2)换元法,用换元法时一定要注意新元的取值范围;
(3)数形结合法,对于图象较容易画出的函数的最值问题,可借助图象直观求出;
(4)利用函数的单调性,要注意函数的单调性对函数最值的影响,特别是闭区间上函数的最值.
【例4】(2021 白山开学)函数在区间[1,2]上的最大值与最小值分别是( )
A. B.2,5 C.1,2 D.
【解题思路】先简单判断函数的单调性,进而求解结论.
【解答过程】解:∵y=x2+1在(0,+∞)上单调递增,且y>1,
∴在区间[1,2]上单调递减,
∴函数在区间[1,2]上的最大值与最小值分别是f(1),f(2),
故选:A.
【变式4-1】(2022春 铜鼓县校级期末)若函数,则函数g(x)=f(x)﹣4x的最小值为( )
A.﹣1 B.﹣2 C.﹣3 D.﹣4
【解题思路】由已知求得函数解析式,代入g(x)=f(x)﹣4x,整理后再由配方法求最值.
【解答过程】解:∵,
令t,则t≠1,
∴f(x)=x2(x≠1).
从而g(x)=f(x)﹣4x=x2﹣4x=(x﹣2)2﹣4,
当x=2时,g(x)取得最小值,且最小值为﹣4.
故选:D.
【变式4-2】(2022春 阎良区期末)设函数在区间[3,4]上的最大值和最小值分别为M,m,则M+m=( )
A.4 B.6 C.10 D.24
【解题思路】将函数f(x)分离常数变形后,判断出其单调性,根据单调性求出最值即可得解.
【解答过程】解:因为,
所以f(x)在[3,4]上是减函数.
所以m=f(4)=4,M=f(3)=6.
所以M+m=6+4=10.
故选:C.
【变式4-3】(2021秋 杭州期末)已知,设f(x)=min{x﹣2,﹣x2+4x﹣2},则函数f(x)的最大值是( )
A.﹣2 B.1 C.2 D.3
【解题思路】由题意可得函数f(x)的解析式,作出图象,数形结合得答案.
【解答过程】解:由x﹣2=﹣x2+4x﹣2,得x2﹣3x=0,解得x=0或x=3.
∴当0≤x≤3时,x﹣2≤﹣x2+4x﹣2,当x<0或x>3时,x﹣2>﹣x2+4x﹣2,
则f(x)=min{x﹣2,﹣x2+4x﹣2}.
作出f(x)的图象如图所示,
由图可知,当x=3时,函数f(x)取得最大值为1.
故选:B.
【题型5 由函数的最值求参数】
【方法点拨】
在求参数a的取值范围时,可将参数a单独分离出来求解.
若对于区间D上的任意x,a>f(x)恒成立,则a>;若对于区间D上的任意x,a;若在区间D上存在x使a>f(x)成立,则a>;若在区间D上存在x使a【例5】(2022春 爱民区校级期末)若函数在区间[0,1]上的最大值为,则实数m=( )
A.3 B. C.2 D.或3
【解题思路】将函数化为f(x)=2,x∈[0,1],讨论m=2,m>2和m<2时函数的单调性,运用单调性可得最小值,解方程即可得到所求值.
【解答过程】解:函数,即f(x)=2,x∈[0,1],
当m=2时,f(x)=2不成立;
当m﹣2>0,即m>2时,f(x)在[0,1]递减,可得f(0)为最大值,
即f(0),解得m,成立;
当m﹣2<0,即m<2时,f(x)在[0,1]递增,可得f(1)为最大值,
即f(1),解得m=3,不成立;
综上可得m.
故选:B.
【变式5-1】(2021秋 香坊区校级期中)已知函数f(x)=|x2﹣2x+a|+a在区间[0,2]上的最大值是1,则a的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【解题思路】首先将函数的图象进行左移,使函数的关系式变得简单,进一步利用分类讨论思想的应用去掉绝对值,进一步利用函数的值域建立关系式,最后求出参数a的取值范围.
【解答过程】解:将函数f(x)=|x2﹣2x+a|+a=|(x﹣1)2+(a﹣1)|+a的图象向左平移1个单位,得到函数g(x)=|x2+a﹣1|+a,
则由﹣1≤x≤1,故0≤x2≤1,
①当a﹣1≥0时,即a≥1时,g(x)=x2+a﹣1+a=x2+2a﹣1≥2a﹣1≥1,此时函数g(x)的最小值为1,不合题意;
②当a﹣1≤﹣1时,即a≤0时,g(x)=﹣(x2+a﹣1+a=﹣x2+1≤1,符合题意;故a≤0;
③当﹣1<a﹣1<0,即0<a<1时,g(x),化简得:.
又由0≤x2≤1﹣a,根据二次函数的性质,g(x)的值域满足1﹣(1﹣a)2≤g(x)≤1,
当1﹣a<x2≤1时,(1﹣a)2+2a﹣1≤g(x)≤2a,必有2a≤1,可得;
综上所述:实数a的取值范围为(.
故选:B.
【变式5-2】(2021秋 浉河区校级期末)函数f(x)=x(|x|﹣1)在[m,n]上的最小值为,最大值为2,则n﹣m的最大值为( )
A. B. C. D.2
【解题思路】根据二次函数的图象和性质,求出最大值和最小值对应的x的取值,然后利用数形结合即可得到结论.
【解答过程】解:当x≥0时,f(x)=x(|x|﹣1)=x2﹣x=(x)2,
当x<0时,f(x)=x(|x|﹣1)=﹣x2﹣x=﹣(x)2,
作出函数f(x)的图象如图:
当x≥0时,由f(x)=x2﹣x=2,解得x=2.
当x时,f().
当x<0时,由f(x)=)=﹣x2﹣x.
即4x2+4x﹣1=0,解得x,
∴此时x,
∵[m,n]上的最小值为,最大值为2,
∴n=2,,
∴n﹣m的最大值为2,
故选:B.
【变式5-3】(2021秋 松山区校级月考)若关于x的函数的最大值为M,最小值为N,且M+N=4,则实数a的值为( )
A.﹣4 B.﹣2 C.2 D.1
【解题思路】根据函数奇偶性求解即可.
【解答过程】解:a,
令g(x)=f(x)﹣a,
g(﹣x)g(x),
∴g(x)为奇函数,
∴g(x)max+g(x)min=0,
∴M+N=g(x)max+a+g(x)min+a=4,
∴a=2.
故选:C.
【题型6 函数奇偶性的判断】
【方法点拨】
(1)定义法:先求函数的定义域,再进行函数奇偶性的判断.
(2)图象法:根据解析式画出函数图象,根据函数的对称性进行函数奇偶性的判断.
(3)性质法:利用奇、偶函数的和、差、积、商的奇偶性,以及复合函数的奇偶性判断.
【例6】(2021秋 海安市校级月考)设函数f(x),则下列函数中为奇函数的是( )
A.f(x﹣2)﹣1 B.f(x﹣2)+1 C.f(x+2)﹣1 D.f(x+2)+1
【解题思路】化简函数f(x)=1,分别写出每个选项对应的解析式,利用奇函数的定义判断.
【解答过程】解:由题意得,f(x)=1.
对A,f(x﹣2)﹣1是奇函数;
对B,f(x﹣)+1=2,关于(0,2)对称,不是奇函数;
对C,f(x+2)﹣1,定义域为(﹣∞,﹣4)∪(﹣4,+∞),不关于原点对称,不是奇函数;
对D,f(x+2)+1=2,定义域为(﹣∞,﹣4)∪(﹣4,+∞),不关于原点对称,不是奇函数;
故选:A.
【变式6-1】(2022春 杨陵区校级期末)若函数f(x)=ax2+bx+8(a≠0)是偶函数,则g(x)=2ax3+bx2+9x是( )
A.奇函数 B.偶函数
C.非奇非偶函数 D.既奇又偶函数
【解题思路】根据题意,由二次函数的性质求出b的值,即可得g(x)的解析式,分析其奇偶性可得答案.
【解答过程】解:根据题意,函数f(x)=ax2+bx+8(a≠0)是偶函数,而f(x)为二次函数,
则有b=0,
则g(x)=2ax3+9x,其定义域为R,有g(﹣x)=﹣g(x),g(x)为奇函数,
故选:A.
【变式6-2】(2022春 祁东县期末)设函数,则下列函数中为偶函数的是( )
A.f(x+1) B.f(x)+1 C.f(x﹣1) D.f(x)﹣1
【解题思路】根据题意,依次分析选项中函数的奇偶性,即可得答案.
【解答过程】解:根据题意,,
由此分析选项:
对于A,,是偶函数,符合题意;
对于B,f(x)+11,既不是奇函数又不是偶函数,不符合题意;
对于C,f(x﹣1),既不是奇函数又不是偶函数,不符合题意;
对于D,f(x)﹣11,既不是奇函数又不是偶函数,不符合题意;
故选:A.
【变式6-3】(2022春 云浮期末)已知f(x)为R上的奇函数,g(x)为R上的偶函数,且g(x)≠0,则下列说法正确的是( )
A.f(x)+g(x)为R上的奇函数
B.f(x)﹣g(x)为R上的奇函数
C.为R上的偶函数
D.|f(x)g(x)|为R上的偶函数
【解题思路】由已知结合函数奇偶性的定义即可判断.
【解答过程】解:因为f(x)为R上的奇函数,g(x)为R上的偶函数,且g(x)≠0,
所以f(﹣x)=﹣f(x),g(﹣x)=g(x),
所以f(﹣x)+g(﹣x)=﹣f(x)+g(x)≠﹣[f(x)+g(x)],
故f(x)+g(x)为非奇非偶函数,A错误;
同理,f(x)﹣g(x)为非奇非偶函数,B错误;
设F(x),则F(﹣x)F(x),
所以F(x)为奇函数,C错误;
设函数H(x)=|f(x)g(x)|,
因为f(x)为R上的奇函数,g(x)为R上的偶函数,且g(x)≠0,
所以f(﹣x)=﹣f(x),g(﹣x)=g(x),
则由函数奇偶性的定义得,H(﹣x)=|f(﹣x)g(﹣x)|=|﹣f(x)g(x)|=|f(x)g(x)|=H(x),D正确.
故选:D.
【题型7 函数奇偶性的应用】
【方法点拨】
(1)求函数值、函数解析式:利用函数的奇偶性,进行转化求解.
(2)求参数值:①若表示定义域的区间含有参数,则可利用对称性列出关于参数的方程.
②一般化策略:对x取定义域内的任一个值,利用f(-x)与f(x)的关系式恒成立来确定参数的值.
【例7】(2022春 北京期末)f(x)是定义域为R的奇函数,且f(1+x)﹣f(x)=0,若,则( )
A. B. C. D.
【解题思路】由f(1+x)﹣f(x)=0可得函数的周期为1,然后利用周期和奇函数的性质可求得结果.
【解答过程】解:因为f(1+x)﹣f(x)=0,所以f(1+x)=f(x),
所以函数的周期为1,
因为f(x)是定义域为R的奇函数,,
所以,
故选:C.
【变式7-1】(2022 成都开学)若定义在R上的偶函数f(x)满足f(2﹣x)=﹣f(x),且当1≤x≤2时,f(x)=x﹣1,则f()的值等于( )
A. B. C. D.
【解题思路】根据题意,先分析函数的周期性,结合函数的解析式分析可得答案.
【解答过程】解:根据题意,定义在R上的偶函数f(x)满足f(2﹣x)=﹣f(x),则有f(2﹣x)=﹣f(﹣x),变形可得f(x+2)=﹣f(x),
则有f(x+4)=﹣f(x+2)=f(x),函数f(x)是周期为4的周期函数,
则f()=f()=﹣f(),
当1≤x≤2时,f(x)=x﹣1,f(),
故f(),
故选:D.
【变式7-2】(2022春 长春期末)设函数f(x)的定义域为R,f(x﹣1)为奇函数,f(x+2)为偶函数,当x∈[﹣1,2]时,f(x)=ax2+b.若f(1)=0,f(﹣4)+f(3)=﹣3,则( )
A. B. C. D.
【解题思路】由已知可得出f(﹣x﹣1)=﹣f(x﹣1),f(﹣x+2)=f(x+2),分别令x=1、x=3,结合已知条件可得出关于a、b的方程组,解出a、b的值,即可得出函数f(x)在[﹣1,2]上的解析式,再利用函数的对称性求得结果.
【解答过程】解:由f(x﹣1)是奇函数,得f(﹣x﹣1)=﹣f(x﹣1),①
由f(x+2)是偶函数,得f(﹣x+2)=f(x+2),②
令x=1,由①得f(﹣2)=﹣f(0)=﹣b,由②得:f(1)=f(3)=a+b,
令x=3,由①得:f(﹣4)=﹣f(2)=﹣4a﹣b,
由f(1)=0,f(﹣4)+f(3)=﹣3,得,则a=1,b=﹣1,
∴x∈[﹣1,2]时,f(x)=x2﹣1.
则f()=f()=f()=f()=f()
=﹣f()=﹣f()=﹣[1].
故选:A.
【变式7-3】(2022春 辽宁期末)设f(x)的定义域为R,f(x﹣2)是奇函数,f(x﹣1)是偶函数,则f(﹣4)+f(﹣3)+f(﹣2)+f(﹣1)+f(0)+f(1)+f(2)+f(3)+f(4)=( )
A.﹣4 B.0 C.4 D.不确定
【解题思路】根据给定条件,可得函数f(x)的性质f(x﹣2)+f(x)=0,且f(﹣2)=0,借助此性质计算作答.
【解答过程】解:R上的函数f(x),由f(x﹣2)是奇函数,得f(﹣x﹣2)=﹣f(x﹣2),f(﹣2)=0,
由f(x﹣1)是偶函数,得f(﹣x﹣1)=f(x﹣1),即f(﹣x﹣2)=f(x),于是得f(x﹣2)+f(x)=0,
因此f(﹣3)+f(﹣1)=0,f(1)+f(3)=0,由f(x﹣)+f(x)=0得f(x)=﹣f(x﹣2),
则f(4)=﹣f(2)=f(0)=﹣f(﹣2)=f(﹣4)=0,
所以f(﹣4)+f(﹣3)+f(﹣2)+f(﹣1)+f(0)+f(1)+f(2)+f(3)+f(4)=0.
故选:B.
【题型8 函数图象的识别、判断】
【方法点拨】
①排除法:利用特殊点的值来排除;
②利用函数的奇偶性、单调性来判断.
【例8】下列四个函数图象中,当x<0时,函数值y随自变量x的增大而减小的是( )
A. B.
C. D.
【解题思路】当x<0时,函数值y随自变量x的增大而减小的是应是(﹣∞,0)上的减函数,逐个观察图象,得出结论即可.
【解答过程】解:当x<0时,函数值y随自变量x的增大而减小的是应是(﹣∞,0)上的减函数,
对于A,在(﹣∞,0)上是增函数;对于B,在(﹣∞,0)上是增函数;
对于C,在(﹣∞,0)上不单调,先增后减;对于D,在(﹣∞,0)上是减函数;
故选:D.
【变式8-1】根据下列函数图象,既是奇函数又是增函数的是( )
A. B.
C. D.
【解题思路】结合图象根据函数的奇偶性以及单调性判断即可.
【解答过程】解:对于A,是奇函数且递增,符合题意;
对于B,C,是非奇非偶函数,不合题意;
对于D,不是奇函数,不合题意;
故选:A.
【变式8-2】已知f(x)则关于图中的函数图象正确的是( )
A.是f(x﹣1)的图象 B.是f(﹣x)的图象
C.是f(|x|)或|f(x)|的图象 D.以上答案都不对
【解题思路】画出f(x)的图象,根据图象的变换可得答案.
【解答过程】解:画f(x)的图象
f(x﹣1)的图象是由f(x)的图象向右移一个单位,与题目中的图不一样,故A不正确
而f(﹣x)与f(x)的图象关于y轴对称,与题目中的图不一样,故B不正确
f(|x|)是偶函数或|f(x)|的图象与f(x)的图象一样,故选项C不正确,
故选:D.
【变式8-3】反比例函数f(x)的图象,如图,则( )
A.常数k<﹣1
B.函数f(x)在定义域范围内,y随x的增大而减小
C.若点A(﹣1,m),B(2,n)在f(x)上,则m<n
D.函数f(x)图象对称轴的直线方程y=x
【解题思路】根据反比例函数f(x)的图象与性质,对题目中的选项进行分析判断即可.
【解答过程】解:根据反比例函数f(x)的图象在一、三象限知,k>0,A错误;
又函数f(x)在(﹣∞,0)和(0,+∞)上是单调减函数,B错误;
当点A(﹣1,m),B(2,n)在f(x)上时,
m=﹣k<0,n0,∴m<n,C正确;
函数f(x)图象对称轴的直线方程为y=±x,∴D错误.
故选:C.专题3.3 函数的基本性质-重难点题型精讲
1.函数的单调性
(1)单调递增、单调递减:
(2)函数的单调性及单调区间:
①当函数f(x)在它的定义域上单调递增(减)时,我们就称它是增(减)函数.
②如果函数y=f(x)在区间D上单调递增或单调递减,那么就说函数y=f(x)在这一区间具有(严格的)单
调性,区间D叫做y=f(x)的单调区间.
(3)常见函数的单调性:
(4)单调函数的运算性质:
若函数f(x),g(x)在区间D上具有单调性,则在区间D上具有以下性质:
①f(x)与f(x)+C(C为常数)具有相同的单调性.
②若a为常数,则当a>0时,f(x)与a f(x)具有相同的单调性;当a<0时,f(x)与a f(x)具有相反的
单调性.
③若f(x)恒为正值或恒为负值,a为常数,则当a>0时,f(x)与具有相反的单调性;当a<0时,
f(x)与具有相同的单调性.
④若f(x)≥0,则f(x)与具有相同的单调性.
⑤在f(x),g(x)的公共单调区间上,有如下结论:
⑥当f(x),g(x)在区间D上都是单调递增(减)的,若两者都恒大于零,则f(x) g(x)在区间D上也是单调递增(减)的;若两者都恒小于零,则f(x) g(x)在区间D上单调递减(增).
(5)复合函数的单调性判定:
对于复合函数f(g(x)),设t=g(x)在(a,b)上单调,且y=f(t)在(g(a),g(b))或(g(b),g(a))上也单调.
2.函数的最大(小)值
(1)函数的最大(小)值:
(2)利用函数单调性求最值的常用结论:
①如果函数y=f(x)在区间[a,b]上单调递增,在区间[b,c]上单调递减,那么函数y=f(x),x[a,c]在x=b处有最大值f(b),如图(1)所示;
②如果函数y=f(x)在区间[a,b]上单调递减,在区间[b,c]上单调递增,那么函数y=f(x), x[a,c]在x=b处有最小值f(b),如图(2)所示.
3.函数的奇偶性
(1)定义:
(2)奇偶函数的图象特征(几何意义)
①奇函数的图象特征:若一个函数是奇函数,则这个函数的图象是以原点为对称中心的中心对称图形;反之,若一个函数的图象是以原点为对称中心的中心对称图形,则这个函数是奇函数.
②偶函数的图象特征:若一个函数是偶函数,则这个函数的图象是以y轴为对称轴的轴对称图形;反之,若一个函数的图象关于y轴对称,则这个函数是偶函数.
③奇偶函数的结论:奇函数在关于原点对称的区间上有相同的单调性,偶函数在关于原点对称的区间上有相反的单调性;偶函数在关于原点对称的区间上有相同的最大(小)值,取最值时的自变量互为相反数;奇函数在关于原点对称的区间上的最值互为相反数,取最值时的自变量也互为相反数.
(3)函数图象的对称性:
①图象关于点成中心对称图形:函数y=f(x)的图象关于点P(a,b)成中心对称图形的充要条件是函数g(x)=f(x+a)-b为奇函数.
②图象关于直线成轴对称图形:函数y=f(x)的图象关于直线x=a成轴对称图形的充要条件是函数g(x)=f(x+a)为偶函数.
【题型1 函数单调性的判断及单调区间的求解】
【方法点拨】
(1)定义法:利用函数单调性的定义讨论函数的单调性或求单调区间.
(2)图象法:根据函数解析式画出函数图象,通过函数图象研究单调性.
注:①复合函数单调性的判断方法:根据复合函数的单调性满足“同增异减”,可判断复合函数的单调性;
②抽象函数单调性的判断方法:一种是“凑”,凑定义或凑已知,从而使用定义或已知条件得出结论;另一种是“赋值”,给变量赋值要根据条件与结论的关系,有时可能要进行多次尝试.
【例1】(2021秋 邗江区期中)下列函数中,在(﹣∞,0)上为减函数的是( )
A. B.y=2x+1 C.y=x2 D.y=x0
【变式1-1】(2022春 天津期末)下列函数中,在(0,+∞)上为增函数的是( )
A.f(x)=3﹣x B.f(x)=x2﹣3x C. D.f(x)=﹣|x|
【变式1-2】(2020秋 福田区校级期末)函数的单调递减区间为( )
A. B. C.[0,+∞) D.(﹣∞,﹣3]
【变式1-3】(2021 白山开学)函数的单调增区间为( )
A.(0,+∞) B.(﹣∞,0)
C.(﹣∞,0)∪(0,+∞) D.(﹣∞,0),(0,+∞)
【题型2 利用函数的单调性求参数】
【方法点拨】
(1)已知函数的单调性求参数的取值范围的方法是视参数为已知数,依据函数的图象或单调性的定义,确定函数的单调区间,与已知单调区间比较求参数.
(2)借助常见函数(如一次函数、反比例函数、二次函数等)的单调性求解.
需注意,若一个函数在区间[a,b]上是单调的,则该函数在此区间的任意子集上也是单调的.
【例2】(2021 河北区学业考试)已知函数f(x)=x2﹣kx﹣8在区间[5,20]上具有单调性,则实数k的取值范围是( )
A.(﹣∞,10]∪[40,+∞) B.(﹣∞,﹣40]∪[﹣10,+∞)
C.[10,+∞) D.[40,+∞)
【变式2-1】(2021秋 怀仁市校级月考)若函数y=x2+2mx+1在[2,+∞)上单调递增,则实数m的取值范围是( )
A.[﹣2,+∞) B.[2,+∞) C.(﹣∞,2) D.(﹣∞,2]
【变式2-2】(2021秋 河北期中)若函数f(x)=2x2+(x﹣a)|x﹣a|在区间[﹣3,0]上不是单调函数,则实数a的取值范围是( )
A.(﹣3,0)∪(0,9) B.(﹣9,0)∪(0,3)
C.(﹣9,3) D.(﹣3,9)
【变式2-3】(2022 湖南模拟)定义在R的函数f(x)=﹣x3+m与函数g(x)=f(x)+x3+x2﹣kx在[﹣1,1]上具有相同的单调性,则k的取值范围是( )
A.(﹣∞,﹣2] B.[2,+∞)
C.[﹣2,2] D.(﹣∞,﹣2]∪[2,+∞)
【题型3 利用函数的单调性比较大小、解不等式】
【方法点拨】
(1)利用函数的单调性可以比较函数值或自变量的大小.在解决比较函数值的问题时,要注意将对应的自变量的值转化到同一个单调区间上.
(2)解关于的不等式时,可利用函数的单调性脱去“f”,转化不等式,进行求解即可.
【例3】(2021秋 福田区校级期末)已知函数f(x)是定义在[2,+∞)的单调递增函数,若f(2a2﹣5a+4)<f(a2+a+4),则实数a的取值范围是( )
A. B.[2,6)
C. D.(0,6)
【变式3-1】(2020秋 泸县校级月考)已知定义在[0,+∞)上的单调减函数f(x),若f(2a﹣1)>f(),则a的取值范围是( )
A. B. C. D.
【变式3-2】(2021秋 金凤区校级月考)已知函数f(x)是区间(0,+∞)内的减函数,则f(a2﹣a+1)与的大小关系为( )
A. B.
C. D.不确定
【变式3-3】(2021秋 滨海新区期中)定义在R上函数y=f(x)满足以下条件:①函数y=f(x)图像关于x=1轴对称,②对任意x1,x2∈(﹣∞,1],当x1≠x2时都有0,则f(0),,f(3)的大小关系为( )
A. B.
C. D.
【题型4 求函数的最值】
【方法点拨】
(1)配方法,主要适用于二次函数或可化为二次函数的函数,要特别注意自变量的取值范围;
(2)换元法,用换元法时一定要注意新元的取值范围;
(3)数形结合法,对于图象较容易画出的函数的最值问题,可借助图象直观求出;
(4)利用函数的单调性,要注意函数的单调性对函数最值的影响,特别是闭区间上函数的最值.
【例4】(2021 白山开学)函数在区间[1,2]上的最大值与最小值分别是( )
A. B.2,5 C.1,2 D.
【变式4-1】(2022春 铜鼓县校级期末)若函数,则函数g(x)=f(x)﹣4x的最小值为( )
A.﹣1 B.﹣2 C.﹣3 D.﹣4
【变式4-2】(2022春 阎良区期末)设函数在区间[3,4]上的最大值和最小值分别为M,m,则M+m=( )
A.4 B.6 C.10 D.24
【变式4-3】(2021秋 杭州期末)已知,设f(x)=min{x﹣2,﹣x2+4x﹣2},则函数f(x)的最大值是( )
A.﹣2 B.1 C.2 D.3
【题型5 由函数的最值求参数】
【方法点拨】
在求参数a的取值范围时,可将参数a单独分离出来求解.
若对于区间D上的任意x,a>f(x)恒成立,则a>;若对于区间D上的任意x,a;若在区间D上存在x使a>f(x)成立,则a>;若在区间D上存在x使a【例5】(2022春 爱民区校级期末)若函数在区间[0,1]上的最大值为,则实数m=( )
A.3 B. C.2 D.或3
【变式5-1】(2021秋 香坊区校级期中)已知函数f(x)=|x2﹣2x+a|+a在区间[0,2]上的最大值是1,则a的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【变式5-2】(2021秋 浉河区校级期末)函数f(x)=x(|x|﹣1)在[m,n]上的最小值为,最大值为2,则n﹣m的最大值为( )
A. B. C. D.2
【变式5-3】(2021秋 松山区校级月考)若关于x的函数的最大值为M,最小值为N,且M+N=4,则实数a的值为( )
A.﹣4 B.﹣2 C.2 D.1
【题型6 函数奇偶性的判断】
【方法点拨】
(1)定义法:先求函数的定义域,再进行函数奇偶性的判断.
(2)图象法:根据解析式画出函数图象,根据函数的对称性进行函数奇偶性的判断.
(3)性质法:利用奇、偶函数的和、差、积、商的奇偶性,以及复合函数的奇偶性判断.
【例6】(2021秋 海安市校级月考)设函数f(x),则下列函数中为奇函数的是( )
A.f(x﹣2)﹣1 B.f(x﹣2)+1 C.f(x+2)﹣1 D.f(x+2)+1
【变式6-1】(2022春 杨陵区校级期末)若函数f(x)=ax2+bx+8(a≠0)是偶函数,则g(x)=2ax3+bx2+9x是( )
A.奇函数 B.偶函数
C.非奇非偶函数 D.既奇又偶函数
【变式6-2】(2022春 祁东县期末)设函数,则下列函数中为偶函数的是( )
A.f(x+1) B.f(x)+1 C.f(x﹣1) D.f(x)﹣1
【变式6-3】(2022春 云浮期末)已知f(x)为R上的奇函数,g(x)为R上的偶函数,且g(x)≠0,则下列说法正确的是( )
A.f(x)+g(x)为R上的奇函数
B.f(x)﹣g(x)为R上的奇函数
C.为R上的偶函数
D.|f(x)g(x)|为R上的偶函数
【题型7 函数奇偶性的应用】
【方法点拨】
(1)求函数值、函数解析式:利用函数的奇偶性,进行转化求解.
(2)求参数值:①若表示定义域的区间含有参数,则可利用对称性列出关于参数的方程.
②一般化策略:对x取定义域内的任一个值,利用f(-x)与f(x)的关系式恒成立来确定参数的值.
【例7】(2022春 北京期末)f(x)是定义域为R的奇函数,且f(1+x)﹣f(x)=0,若,则( )
A. B. C. D.
【变式7-1】(2022 成都开学)若定义在R上的偶函数f(x)满足f(2﹣x)=﹣f(x),且当1≤x≤2时,f(x)=x﹣1,则f()的值等于( )
A. B. C. D.
【变式7-2】(2022春 长春期末)设函数f(x)的定义域为R,f(x﹣1)为奇函数,f(x+2)为偶函数,当x∈[﹣1,2]时,f(x)=ax2+b.若f(1)=0,f(﹣4)+f(3)=﹣3,则( )
A. B. C. D.
【变式7-3】(2022春 辽宁期末)设f(x)的定义域为R,f(x﹣2)是奇函数,f(x﹣1)是偶函数,则f(﹣4)+f(﹣3)+f(﹣2)+f(﹣1)+f(0)+f(1)+f(2)+f(3)+f(4)=( )
A.﹣4 B.0 C.4 D.不确定
【题型8 函数图象的识别、判断】
【方法点拨】
①排除法:利用特殊点的值来排除;
②利用函数的奇偶性、单调性来判断.
【例8】下列四个函数图象中,当x<0时,函数值y随自变量x的增大而减小的是( )
A. B.
C. D.
【变式8-1】根据下列函数图象,既是奇函数又是增函数的是( )
A. B.
C. D.
【变式8-2】已知f(x)则关于图中的函数图象正确的是( )
A.是f(x﹣1)的图象 B.是f(﹣x)的图象
C.是f(|x|)或|f(x)|的图象 D.以上答案都不对
【变式8-3】反比例函数f(x)的图象,如图,则( )
A.常数k<﹣1
B.函数f(x)在定义域范围内,y随x的增大而减小
C.若点A(﹣1,m),B(2,n)在f(x)上,则m<n
D.函数f(x)图象对称轴的直线方程y=x