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从近几年的高考试题来看,一次、二次函数图象的应用是高考的热点,重点考查数形结合与等价转化、分类讨论三种数学思想. 幂函数重点考查幂指数为1,2,3,[12],-1时的情形.下面,笔者以近几年的高考题为例归纳此部分内容的常见题型.
图象的交点个数、范围问题
例1 函数[f(x)=2lnx]的图象与函数[g(x)=][x2-4x+5]的图象的交点个数为( )
A. 3 B. 2 C. 1 D. 0
解析 作出函数[f(x)=2lnx]的图象与函数[g(x)=][x2-4x+5]的图象,结合[f(2)=2ln2=ln4>1=][g(2)],如图所示.
答案 B
例2 设函数[f(x)=1x],[g(x)=ax2+bx(a,b∈R,][a≠b)],若[y=f(x)]的图象与[y=g(x)]的图象有且仅有两个不同的公共点[A(x1,y1)],[B(x2,y2)],则下列判断正确的是( )
A. 当[a<0]时,[x1+x2<0],[y1+y2>0]
B. 当[a<0]时,[x1+x2>0],[y1+y2<0]
C. 当[a>0]时,[x1+x2<0],[y1+y2<0]
D. 当[a>0]时,[x1+x2>0],[y1+y2>0]
解析 若[y=f(x)]的图象与[y=g(x)]图象有且仅有两个不同的公共点,当[a<0]时,其图象如图.作出点[A]关于原点的对称点[C,C]点的坐标为[(-x1,-y1)]. 由图象知,[-x1y2],故[x1+x2>0,y1+y2<0],同理当[a>0]时,有[x1+x2<0,y1+y2<0].
答案 B
解读 解决图象交点问题时,首先是画出对应函数的图象(根据函数的定义域、值域、单调性、奇偶性和对称性).观察图象,结合零点的存在性定理和函数的单调性、对称性、函数值变化速度等具体特征分析交点的个数和范围.
函数零点、方程根的问题
例3 已知函数[fx=2-x, x≤2,x-22, x>2,] 函数[gx=b-f2-x],其中[b∈R],若函数[y=fx-gx]恰有4个零点,则[b]的取值范围是( )
A. [74,+∞] B. [-∞,74]
C. [0,74] D. [74,2]
解析 由[fx=2-x, x≤2,x-22, x>2]得,
[f(2-x)=2-2-x,x≥0,x2, x<0.]
[则y=f(x)+f(2-x)=2-x+x2, x<0,4-x-2-x, 0≤x≤2,2-2-x+(x-2)2, x>2.=x2+x+2, x<0,2, 0≤x≤2,x2-5x+8,x>2.]
[y=f(x)-g(x)=f(x)+f(2-x)-b],[y=fx-gx]恰 有4个零点等价于方程[f(x)+f(2-x)-b=0]有4个不同的解,即函数[y=b]与函数[y=f(x)+f(2-x)]的图象的4个公共点,由图象可知,[74 答案 D
解读 以分段函数、绝对值函数为载体考查一次函数与二次函数、幂函数等复合而成的新含参函数的零点、含参方程根的问题是高考热点. 解决这类问题可以首先分离参数,将问题转化考查[y=f(x)]和[y=k]交点个数问题;然后运用分类讨论的思想方法确定分类标准画出函数[y=f(x)]图象;最后上下移动直线[y=k],观察图象得到交点个数情况.
函数最值问题
例5 已知函数[f(x)=x2-2(a+2)x+a2,][g(x)=][-x2+2(a-2)x-a2+8].设[H1(x)=max{f(x),g(x)},][H2(x)=][min{f(x),][g(x)}][(max{p,q}]表示[p,q]中的较大值,[min{p,q}]表示[p,q]中的较小值). 记[H1(x)]的最小值为[A],[H2(x)]的最大值为[B],则[A-B=]( )
A. 16 B. -16
C. [a2-2a-16] D. [a2+2a-16]
[a-2][a+2] 解析 令[f(x)=g(x)],即[x2-2(a+2)x+a2][=-x2+2(a-2)x][-a2+8],解得[x=a+2,a-2],[f(x),g(x)]的图象如图. 由题意知,[H1(x)]的最小值为[f(a+2)],[H2(x)]的最大值为[g(a-2)].
答案 B
解读 与一次函数、二次函数、幂函数有关的分段函数求最值的常用方法是画出分段函数的图象,观察图象的最高点和最低点,即函数取最大值和最小值之处;然后用代数法找到对应的最高、最低点的坐标.
解不等式、不等式恒成立问题
例6 已知函数[f(x)=x2+4x,x≥0,4x-x2,x<0,]若[f(2-a2)][>f(a),]则实数[a]的取值范围为( )
A. [(-∞,-1)?(2.+∞)]
B. [(-1,2)]
C. [(-2,1)]
D. [(-∞,-2)?(1.+∞)]
解析 由函数图象知,[f(x)]为增函数,则[2-a2>a],所以[a∈(-2,1)].
答案 C
例7 已知函数[f(x)]是定义在[R]上的奇函数,当[x≥0]时,[f(x)=12(x-a2+x-2a2-3a2)]. 若[?x∈R, f(x-1)][≤f(x)],则实数[a]的取值范围为( )
A. [[-16,16]] B. [[-66,66]]
C. [[-13,13]] D. [[-33,33]]
解析 当[0≤x≤a2]时,[f(x)=-x];
当[a2 当[x≥2a2]时,[f(x)=x-3a2].
综上,[f(x)=-x, 0≤x≤a2,-a2, a2 因此,根据奇函数的图象关于原点对称作出函数[f(x)]在[R]上的大致图象如下,要使[?x∈R, f(x-1)≤f(x)],则需满足[2a2-(-4a2)≤1,∴a∈[-66,66]].
答案 B
解读 (1)运用图象法可以解一些比较复杂的不等式. 思路一:从图象中得到函数的单调性,运用函数的单调性解不等式. 思路二:从函数图象中找到分界点的大致位置,联立相关方程解方程得到分界点的坐标,再结合图象写出不等式的解集. (2)运用函数图象可以解决含参不等式恒成立问题. 如[f(x)
图象的交点个数、范围问题
例1 函数[f(x)=2lnx]的图象与函数[g(x)=][x2-4x+5]的图象的交点个数为( )
A. 3 B. 2 C. 1 D. 0
解析 作出函数[f(x)=2lnx]的图象与函数[g(x)=][x2-4x+5]的图象,结合[f(2)=2ln2=ln4>1=][g(2)],如图所示.
答案 B
例2 设函数[f(x)=1x],[g(x)=ax2+bx(a,b∈R,][a≠b)],若[y=f(x)]的图象与[y=g(x)]的图象有且仅有两个不同的公共点[A(x1,y1)],[B(x2,y2)],则下列判断正确的是( )
A. 当[a<0]时,[x1+x2<0],[y1+y2>0]
B. 当[a<0]时,[x1+x2>0],[y1+y2<0]
C. 当[a>0]时,[x1+x2<0],[y1+y2<0]
D. 当[a>0]时,[x1+x2>0],[y1+y2>0]
解析 若[y=f(x)]的图象与[y=g(x)]图象有且仅有两个不同的公共点,当[a<0]时,其图象如图.作出点[A]关于原点的对称点[C,C]点的坐标为[(-x1,-y1)]. 由图象知,[-x1
答案 B
解读 解决图象交点问题时,首先是画出对应函数的图象(根据函数的定义域、值域、单调性、奇偶性和对称性).观察图象,结合零点的存在性定理和函数的单调性、对称性、函数值变化速度等具体特征分析交点的个数和范围.
函数零点、方程根的问题
例3 已知函数[fx=2-x, x≤2,x-22, x>2,] 函数[gx=b-f2-x],其中[b∈R],若函数[y=fx-gx]恰有4个零点,则[b]的取值范围是( )
A. [74,+∞] B. [-∞,74]
C. [0,74] D. [74,2]
解析 由[fx=2-x, x≤2,x-22, x>2]得,
[f(2-x)=2-2-x,x≥0,x2, x<0.]
[则y=f(x)+f(2-x)=2-x+x2, x<0,4-x-2-x, 0≤x≤2,2-2-x+(x-2)2, x>2.=x2+x+2, x<0,2, 0≤x≤2,x2-5x+8,x>2.]
[y=f(x)-g(x)=f(x)+f(2-x)-b],[y=fx-gx]恰 有4个零点等价于方程[f(x)+f(2-x)-b=0]有4个不同的解,即函数[y=b]与函数[y=f(x)+f(2-x)]的图象的4个公共点,由图象可知,[74 答案 D
解读 以分段函数、绝对值函数为载体考查一次函数与二次函数、幂函数等复合而成的新含参函数的零点、含参方程根的问题是高考热点. 解决这类问题可以首先分离参数,将问题转化考查[y=f(x)]和[y=k]交点个数问题;然后运用分类讨论的思想方法确定分类标准画出函数[y=f(x)]图象;最后上下移动直线[y=k],观察图象得到交点个数情况.
函数最值问题
例5 已知函数[f(x)=x2-2(a+2)x+a2,][g(x)=][-x2+2(a-2)x-a2+8].设[H1(x)=max{f(x),g(x)},][H2(x)=][min{f(x),][g(x)}][(max{p,q}]表示[p,q]中的较大值,[min{p,q}]表示[p,q]中的较小值). 记[H1(x)]的最小值为[A],[H2(x)]的最大值为[B],则[A-B=]( )
A. 16 B. -16
C. [a2-2a-16] D. [a2+2a-16]
[a-2][a+2] 解析 令[f(x)=g(x)],即[x2-2(a+2)x+a2][=-x2+2(a-2)x][-a2+8],解得[x=a+2,a-2],[f(x),g(x)]的图象如图. 由题意知,[H1(x)]的最小值为[f(a+2)],[H2(x)]的最大值为[g(a-2)].
答案 B
解读 与一次函数、二次函数、幂函数有关的分段函数求最值的常用方法是画出分段函数的图象,观察图象的最高点和最低点,即函数取最大值和最小值之处;然后用代数法找到对应的最高、最低点的坐标.
解不等式、不等式恒成立问题
例6 已知函数[f(x)=x2+4x,x≥0,4x-x2,x<0,]若[f(2-a2)][>f(a),]则实数[a]的取值范围为( )
A. [(-∞,-1)?(2.+∞)]
B. [(-1,2)]
C. [(-2,1)]
D. [(-∞,-2)?(1.+∞)]
解析 由函数图象知,[f(x)]为增函数,则[2-a2>a],所以[a∈(-2,1)].
答案 C
例7 已知函数[f(x)]是定义在[R]上的奇函数,当[x≥0]时,[f(x)=12(x-a2+x-2a2-3a2)]. 若[?x∈R, f(x-1)][≤f(x)],则实数[a]的取值范围为( )
A. [[-16,16]] B. [[-66,66]]
C. [[-13,13]] D. [[-33,33]]
解析 当[0≤x≤a2]时,[f(x)=-x];
当[a2
综上,[f(x)=-x, 0≤x≤a2,-a2, a2
答案 B
解读 (1)运用图象法可以解一些比较复杂的不等式. 思路一:从图象中得到函数的单调性,运用函数的单调性解不等式. 思路二:从函数图象中找到分界点的大致位置,联立相关方程解方程得到分界点的坐标,再结合图象写出不等式的解集. (2)运用函数图象可以解决含参不等式恒成立问题. 如[f(x)
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