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函数图象与函数与方程

函数图象有关知识梳理1.函数图象的变换(1)平移变换: ①水平平移:y =f (x ±a )(a >0)的图象,可由y =f (x )的图象向左(+)或向右(-)平移a 个单位而得到.②竖直平移:y =f (x )±b (b >0)的图象,可由y =f (x )的图象向上(+)或向下(-)平移b 个单位而得到.(2)对称变换:①y =f (-x )与y =f (x )的图象关于y 轴对称. ②y =-f (x )与y =f (x )的图象关于x 轴对称. ③y =-f (-x )与y =f (x )的图象关于原点对称.另:一些常用的对称结论:①若函数)(x f y =对定义域内的任意实数x 都有)()(x a f x a f -=+成立,则函数)(x f y =的图像关于直线a x =对称;(变式)2()(x a f x f -=)②一般地,若函数)(x f y =对定义域内的任意实数x 都有)()(x b f x a f -=+成立,则函数)(x f y =的图像关于直线2ba x +=对称;③若函数)(x f y =对定义域内的任意实数x 都有)2(2)(x a f b x f --=成立,则函数)(x f y =的图像关于点),(b a 对称;(特别地若)2()(x a f x f --=或)()(x a f x a f --=+成立,则关于点)0,(a 对称);④两个不同函数的对称:函数)(x a f y +=与函数)(x b f y -=的图像关于直线2ab x -=对称。

(3)伸缩变换:①y =A f (x )(A >0)的图象,可将y =f (x )图象上每点的纵坐标伸长(A >1时)或缩短(10<<A 时)到原来的A 倍,横坐标不变.②y =f (ωx )(ω>0)的图象,可将y =f (x )的图象上每点的横坐标伸(10<<ω时)或缩(ω>1时)到原来的ω1倍,纵坐标不变. (4)翻折变换:①将y =f (x )的图象位于x 轴下方的部分以x 轴为对称轴翻折到上方,其余部分不变,得到y =|f (x )|的图象;(简记为:上不动,下翻上)②将y =f (x )的图象位于y 轴右边的图像保留,位于y 轴左边的图像去掉,并作y 轴右边的图象关于y 轴对称的图象,即得y =f (|x |)的图象.(简记为:左删除,右翻左) 2.描点法作图方法步骤:(1)确定函数的定义域;(2)化简函数的解析式;(3)讨论函数的性质即奇偶性、周期性、单调性、最值(甚至变化趋势);(4)描点连线,画出函数的图象.注:数形结合的思想方法是学习函数内容的一条主线,也是高考考查的热点.作函数图象首先要明确函数图象的形状和位置,而取值、列表、描点、连线只是作函数图象的辅助手段,不可本末倒置.练习检测1.为了得到函数y =lg x +310的图象,只需把函数y =lg x 的图象上所有的点( ). A .向左平移3个单位长度,再向上平移1个单位长度 B .向右平移3个单位长度,再向上平移1个单位长度 C .向左平移3个单位长度,再向下平移1个单位长度 D .向右平移3个单位长度,再向下平移1个单位长度解析 y =lg x +310=lg(x +3)-1可由y =lg x 的图象向左平移3个单位长度,向下平移1个单位长度而得到. 答案 C2.函数y =1-1x -1的图象是( ).解析 将y =-1x 的图象向右平移1个单位,再向上平移一个单位,即可得到函数y =1-1x -1的图象.答案 B3.(2011·陕西)函数y =x 13的图象是( ).解析 该题考查幂函数的图象与性质,解决此类问题首先是考虑函数的性质,尤其是奇偶性和单调性,再与函数y =x 比较即可.由(-x )13=-x 13知函数是奇函数.同时由当0<x <1时,x 13>x ,当x >1时,x 13<x ,知只有B 选项符合. 答案 B4.已知图①中的图象对应的函数为y =f (x ),则图②的图象对应的函数为( ). A .y =f (|x |) B .y =|f (x )| C .y =f (-|x |) D .y =-f (|x |) 解析 y =f (-|x |)=⎩⎪⎨⎪⎧f (-x ),x ≥0,f (x ),x <0.答案 C5.函数f (x )=1+log 2x 与g (x )=21-x 在同一直角坐标系下的图象大致是( ).[审题视点] 在同一个坐标系中判断两个函数的图象,可根据函数图象上的特征点以及函数的单调性来判断.解析 f (x )=1+log 2x 的图象由函数f (x )=log 2x 的图象向上平移一个单位而得到,所以函数图象经过(1,1)点,且为单调增函数,显然,A 项中单调递增的函数经过点(1,0),而不是(1,1),故不满足;函数g (x )=21-x =2×⎝ ⎛⎭⎪⎫12x ,其图象经过(0,2)点,且为单调减函数,B 项中单调递减的函数与y 轴的交点坐标为(0,1),故不满足;D 项中两个函数都是单调递增的,故也不满足. 综上所述,排除A ,B ,D.故选C.答案 C函数图象的识辨可从以下方面入手:(1)从函数的定义域,判断图象的左右位置;从函数的值域,判断图象的上下位置; (2)从函数的单调性,判断图象的变化趋势; (3)从函数的奇偶性,判断图象的对称性; (4)从函数的周期性,判断图象的循环往复. 利用上述方法,排除、筛选错误与正确的选项. 6. (2010·山东)函数y =2x -x 2的图象大致是( ).解析 当x >0时,2x =x 2有两根x =2,4;当x <0时,根据图象法易得到y =2x 与y =x 2有一个交点,则y =2x -x 2在R 上有3个零点,故排除B 、C ;当x →-∞时,2x →0.而x 2→+∞,故y =2x -x 2<0,故选A. 答案 A7.已知函数f (x )=|x 2-4x +3|.(1)求函数f (x )的单调区间,并指出其增减性;(2)求集合M ={m |使方程f (x )=m 有四个不相等的实根}. [审题视点] 作出函数图象,由图象观察.解 f (x )=⎩⎨⎧(x -2)2-1, x ∈(-∞,1]∪[3,+∞),-(x -2)2+1, x ∈(1,3),作出图象如图所示.(1)递增区间为[1,2]和[3,+∞),递减区间为(-∞,1]和[2,3].(2)由图象可知,y=f(x)与y=m图象,有四个不同的交点,则0<m<1,∴集合M={m|0<m<1}.(1)从图象的左右分布,分析函数的定义域;从图象的上下分布,分析函数的值域;从图象的最高点、最低点,分析函数的最值、极值;从图象的对称性,分析函数的奇偶性;从图象的走向趋势,分析函数的单调性、周期性等.(2)利用函数的图象可解决方程和不等式的求解问题,比如判断方程是否有解,有多少个解?数形结合是常用的思想方法.8. (2010·湖北)若直线y=x+b与曲线y=3-4x-x2有公共点,则b的取值范围是().A.[-1,1+22] B.[1-22,1+22]C.[1-22,3] D.[1-2,3]解析在同一坐标系下画出曲线y=3-4x-x2(注:该曲线是以点C(2,3)为圆心、2为半径的圆不在直线y=3上方的部分)与直线y=x的图象,平移该直线,结合图形分析可知,当直线沿y轴正方向平移到点(0,3)的过程中的任何位置相应的直线与曲线y=3-4x-x2都有公共点;注意到与y=x平行且过点(0,3)的直线的方程是y=x+3;当直线y=x+b与以点C(2,3)为圆心、2为半径的圆相切时(圆不在直线y=3上方的部分),有|2-3+b|2=2,b=1-2 2.结合图形可知,满足题意的只有C选项.答案C9.(2011·郑州模拟)若函数f(x)=ka x-a-x(a>0且a≠1)在(-∞,+∞)上既是奇函数又是增函数,则g(x)=log a(x+k)的图象是().10.(2011·厦门质检)函数y =log 2|x |的图象大致是( ).11.(2012·汕尾模拟)下列区间中,函数f (x )=|ln(2-x )|在其上为增函数的是 ( )A .(-∞,1] B.]34,1[ C )23,0[ D .[1,2)解析 法一 当2-x ≥1,即x ≤1时,f (x )=|ln(2-x )|=ln(2-x ),此时函数f (x )在(-∞,1]上单调递减.当0<2-x ≤1,即1≤x <2时,f (x )=|ln(2-x )|=-ln(2-x ),此时函数f (x )在[1,2)上单调递增,故选D.法二 f (x )=|ln(2-x )|的图象如图所示.由图象可得,函数f(x)在区间[1,2)上为增函数,故选D.答案 D函数与方程基础梳理1.函数的零点(1)函数零点的定义:对于函数y=f(x),我们把使f(x)=0的实数x叫做函数y=f(x)的零点.(2)几个等价关系:方程f(x)=0有实数根⇔函数y=f(x)的图象与x轴有交点⇔函数y=f(x)有零点.(3)函数零点的判定(零点存在性定理)如果函数y=f(x)在区间[a,b]上的图象是连续不断的一条曲线,并且有f(a)·f(b)<0,那么,函数y=f(x)在区间(a,b)内有零点,即存在c∈(a,b),使得f(c)=0,这个c也就是方程f(x)=0的根.2.二分法求方程的近似解(1)二分法的定义对于在区间[a,b]上连续不断且f(a)·f(b)<0的函数y=f(x),通过不断地把函数f(x)的零点所在的区间一分为二,使区间的两个端点逐步逼近零点,进而得到零点近似值的方法叫做二分法.(2)给定精确度ε,用二分法求函数f(x)零点近似值的步骤如下:①确定区间[a,b],验证f(a)·f(b)<0,给定精确度ε;②求区间(a,b)的中点c;③计算f(c);(ⅰ)若f(c)=0,则c就是函数的零点;(ⅱ)若f(a)·f(c)<0,则令b=c(此时零点x0∈(a,c));(ⅲ)若f(c)·f(b)<0,则令a=c(此时零点x0∈(c,b)).④判断是否达到精确度ε.即:若|a-b|<ε,则得到零点近似值a(或b);否则重复②③④.用二分法求函数零点近似值的口诀为:定区间,找中点,中值计算两边看.同号去,异号算,零点落在异号间.周而复始怎么办?精确度上来判断.函数零点个数的判断方法:(1)直接求零点:令f(x)=0,如果能求出解,则有几个解就有几个零点;(2)零点存在性定理:利用定理不仅要求函数在区间[a ,b ]上是连续不断的曲线,且f (a )·f (b )<0,还必须结合函数的图象与性质(如单调性、奇偶性)才能确定函数有多少个零点;(3)利用图象交点的个数:画出两个函数的图象,看其交点的个数,其中交点的横坐标有几个不同的值,就有几个不同的零点.练习检测1.若函数y =f (x )在R 上递增,则函数y =f (x )的零点( ). A .至少有一个 B .至多有一个 C .有且只有一个 D .可能有无数个答案 B2.如图所示的函数图象与x 轴均有交点,其中不能用二分法求图中交点横坐标的是( ).A .①②B .①③C .①④D .③④ 答案 B3.(2011·新课标全国)在下列区间中,函数f (x )=e x +4x -3的零点所在的区间为 ( )A.)0,41(-B.)41,0(C.)21,41(D.)43,21(解析 因为f ⎝ ⎛⎭⎪⎫14=e 14+4×14-3=e 14-2<0,f ⎝ ⎛⎭⎪⎫12=e 12+4×12-3=e 12-1>0,所以f (x )=e x +4x-3的零点所在的区间为⎝ ⎛⎭⎪⎫14,12.答案 C4.已知函数f (x )=x 2+x +a 在区间(0,1)上有零点,则实数a 的取值范围是________.解析 函数f (x )=x 2+x +a 在(0,1)上递增.由已知条件f (0)f (1)<0,即a (a +2)<0,解得-2<a <0. 答案 (-2,0)5.(2010·福建)函数f (x )=⎩⎨⎧x 2+2x -3,x ≤0-2+ln x ,x >0的零点个数为( ).A .3B .2C .7D .0[审题视点] 函数零点的个数⇔f (x )=0解的个数⇔函数图象与x 轴交点的个数.解析 法一 由f (x )=0得⎩⎪⎨⎪⎧ x ≤0,x 2+2x -3=0或⎩⎪⎨⎪⎧x >0,-2+ln x =0,解得x =-3,或x =e 2. 因此函数f (x )共有两个零点. 法二 函数f (x )的图象如图所示可观察函数f (x )共有两个零点. 答案 B对函数零点个数的判断可从以下几个方面入手考虑:(1)结合函数图象;(2)根据零点存在定理求某些点的函数值;(3)利用函数的单调性判断函数的零点是否唯一等. 6.函数f (x )=log 3x +x -3的零点一定在区间( ). A .(0,1) B .(1,2) C .(2,3) D .(3,4)解析 法一 函数f (x )=log 3x +x -3的定义域为(0,+∞),并且在(0,+∞)上递增连续,又f (2)=log 32-1<0,f (3)=1>0,∴函数f (x )=log 3x +x -3有唯一的零点且零点在区间(2,3)内. 法二 方程log 3x +x -3=0可化为log 3x =3-x ,在同一坐标系中作出y =log 3x 和y =3-x 的图象如图所示,可观察判断出两图象交点横坐标在区间(2,3)内.答案 C7.是否存在这样的实数a ,使函数f (x )=x 2+(3a -2)x +a -1在区间[-1,3]上与x 轴恒有一个零点,且只有一个零点.若存在,求出a 的取值范围,若不存在,说明理由.[审题视点] 可用零点定理去判断,注意对函数端点值的检验. 解 ∵Δ=(3a -2)2-4(a -1)=9a 2-16a +8=9⎝ ⎛⎭⎪⎫a -892+89>0∴若实数a 满足条件,则只需f (-1)·f (3)≤0即可. f (-1)·f (3)=(1-3a +2+a -1)·(9+9a -6+a -1) =4(1-a )(5a +1)≤0. 所以a ≤-15或a ≥1.检验:(1)当f (-1)=0时,a =1.所以f (x )=x 2+x . 令f (x )=0,即x 2+x =0,得x =0或x =-1. 方程在[-1,3]上有两根,不合题意,故a ≠1. (2)当f (3)=0时,a =-15,此时f (x )=x 2-135x -65. 令f (x )=0,即x 2-135x -65=0,解之得x =-25或x =3.方程在[-1,3]上有两根,不合题意,故a ≠-15. 综上所述,a <-15或a >1.解决二次函数的零点问题:(1)可利用一元二次方程的求根公式;(2)可用一元二次方程的判别式及根与系数之间的关系;(3)利用二次函数的图象列不等式组. 8. 关于x 的一元二次方程x 2-2ax +a +2=0,当a 为何实数时 (1)有两不同正根; (2)不同两根在(1,3)之间; (3)有一根大于2,另一根小于2; (4)在(1,3)内有且只有一解 解 设f (x )=x 2-2ax +a +2,Δ=4a 2-4(a +2)=4(a 2-a -2)=4(a -2)(a +1).(1)由已知条件⎩⎨⎧Δ> 0,x 1+x 2=2a >0,x 1·x 2=a +2>0,解得a >2.(2)由已知条件⎩⎨⎧ Δ>0,1<a <3,f (1)>0,f (3)>0,解得2<a <115.(3)由已知条件f (2)<0,解得a >2.(4)由已知条件f (1)f (3)<0解得115<a <3.检验:当f (3)=0,a =115时,方程的两解为x =75,x =3,当f (1)=0,即a =3时,方程的两解为x =1,x =5,可知115≤a <3.当⎩⎨⎧ Δ=0,1<a <3⇒a =2.即a =2时f (x )=x 2-4x +4=(x -2)2方程的解x 1=x 2=2∴a =2,综上有a =2或115≤a <3.9.已知函数f (x )=-x 2+2e x +t -1,g (x )=x +e 2x (x >0,其中e 表示自然对数的底数).(1)若g (x )=m 有零点,求m 的取值范围;(2)确定t 的取值范围,使得g (x )-f (x )=0有两个相异实根.分析:(1)可结合图象也可解方程求之.(2)利用图象求解.[审题视点] 画出函数图象,利用数形结合法求函数范围.解 (1)法一 ∵g (x )=x +e 2x ≥2e 2=2e ,等号成立的条件是x =e.故g (x )的值域是[2e ,+∞),因而只需m ≥2e ,则g (x )=m 就有零点.法二 作出g (x )=x +e 2x 的图象如图:可知若使g (x )=m 有零点,则只需m ≥2e.法三 解方程由g (x )=m ,得x 2-mx +e 2=0.此方程有大于零的根,故⎩⎪⎨⎪⎧ m 2>0Δ=m 2-4e 2≥0等价于⎩⎨⎧m >0m ≥2e 或m ≤-2e ,故m ≥2e.(2)若g (x )-f (x )=0有两个相异的实根,即g (x )=f (x )中函数g (x )与f (x )的图象有两个不同的交点,作出g (x )=x +e 2x (x >0)的图象.∵f (x )=-x 2+2e x +t -1=-(x -e)2+t -1+e 2.其对称轴为x =e ,开口向下,最大值为t -1+e 2.故当t -1+e 2>2e ,即t >-e 2+2e +1时,g (x )与f (x )有两个交点,即g (x )-f (x )=0有两个相异实根.∴t 的取值范围是(-e 2+2e +1,+∞).此类利用零点求参数的范围的问题,可利用方程,但有时不易甚至不可能解出,而转化为构造两函数图象求解,使得问题简单明了,这也体现了,当不是求零点,而是利用零点的个数,或有零点时求参数的范围,一般采用数形结合法求解.10. (2011·陕西)函数f (x )=x -cos x 在[0,+∞)内( ).A .没有零点B .有且仅有一个零点C .有且仅有两个零点D .有无穷多个零点log+x-b(a>0,且a≠1).当2<a<3<b<4时,函数f(x)的零a点x0∈(n,n+1),n∈N*,则n=________.。

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