(1)=________.
解析
(1)f(x)为偶函数,则ln(x+)为奇函数,
所以ln(x+)+ln(-x+)=0,
即ln(a+x2-x2)=0,∴a=1.
(2)因为f(x)是周期为2的奇函数,
所以f
(1)=f(-1)=-f
(1),即f
(1)=0,
又f=f=-f=-4=-2,
从而f+f
(1)=-2.
答案
(1)1
(2)-2
热点二 函数图象的问题
[微题型1] 函数图象的变换与识别
【例2-1】
(1)(2016·成都诊断)已知f(x)=2x-1,g(x)=1-x2,规定:
当|f(x)|≥g(x)时,h(x)=|f(x)|;当|f(x)|<g(x)时,h(x)=-g(x),则h(x)( )
A.有最小值-1,最大值1
B.有最大值1,无最小值
C.有最小值-1,无最大值
D.有最大值-1,无最小值
(2)函数f(x)=sinx的大致图象为( )
解析
(1)由题意得,利用平移变换的知识画出函数|f(x)|,g(x)的图象如图,而h(x)=
故h(x)有最小值-1,无最大值.
(2)由y1=-x为奇函数,
y2=sinx为奇函数,可得函数f(x)=sinx为偶函数,因此排除C、D.又当x=时,y1<0,y2>0,f<0,因此选B.
答案
(1)C
(2)B
探究提高
(1)作图:
常用描点法和图象变换法.图象变换法常用的有平移变换、伸缩变换和对称变换.尤其注意y=f(x)与y=f(-x)、y=-f(x)、y=-f(-x)、y=f(|x|)、y=|f(x)|及y=af(x)+b的相互关系.
(2)识图:
从图象与x轴的交点及值域、单调性、变化趋势、对称性、特殊值等方面找准解析式与图象的对应关系.
[微题型2] 函数图象的应用
【例2-2】
(1)已知函数f(x)=若|f(x)|≥ax,则实数a的取值范围是( )
A.(-∞,0]B.(-∞,1)
C.[-2,1]D.[-2,0]
(2)(2015·全国Ⅰ卷)设函数f(x)=ex(2x-1)-ax+a,其中a<1,若存在唯一的整数x0使得f(x0)<0,则实数a的取值范围是( )
A.B.
C.D.
解析
(1)函数y=|f(x)|的图象如图.y=ax为过原点的一条直线,
当a>0时,与y=|f(x)|在y轴右侧总有交点,不合题意;当a=0时成立;当a<0时,找与y=|-x2+2x|(x≤0)相切的情况,即y′=2x-2,切线方程为y=(2x0-2)(x-x0),由分析可知x0=0,所以a=-2,综上,a∈[-2,0].
(2)设
g(x)=ex(2x-1),h(x)=ax-a,由题知存在唯一的整数x0,使得g(x0)<ax0-a,
因为g′(x)=ex(2x+1),可知g(x)在上单调递减,在上单调递增,作出g(x)与h(x)的大致图象如图所示,
故
即所以≤a<1,故选D.
答案
(1)D
(2)D
探究提高
(1)涉及到由图象求参数问题时,常需构造两个函数,借助两函数图象求参数范围.
(2)图象形象地显示了函数的性质,因此,函数性质的确定与应用及一些方程、不等式的求解常与图象数形结合研究.
【训练2】(2016·安庆二模)已知函数f(x)=|x-2|+1,g(x)=kx.若方程f(x)=g(x)有两个不相等的实根,则实数k的取值范围是( )
A.B.
C.(1,2)D.(2,+∞)
解析 由f(x)=g(x),∴|x-2|+1=kx,即|x-2|=kx-1,所以原题等价于函数y=|x-2|与y=kx-1的图象有2个不同交点.
如图:
∴y=kx-1在直线y=x-1与y=x-1之间,
∴<k<1,故选B.
答案 B
热点三 函数的零点与方程根的问题
[微题型1] 函数零点的判断
【例3-1】
(1)函数f(x)=log2x-的零点所在的区间为( )
A.B.
C.(1,2)D.(2,3)
(2)(2016·武汉二模)函数f(x)=4cos2cos-2sinx-|ln(x+1)|的零点个数为________.
解析
(1)函数f(x)的定义域为(0,+∞),且函数f(x)在(0,+∞)上为增函数.
f=log2-=-1-2=-3<0,
f
(1)=log21-=0-1<0,
f
(2)=log22-=1-=>0,
f(3)=log23->1-=>0,即f
(1)·f
(2)<0,
∴函数f(x)=log2x-的零点在区间(1,2)内.
(2)f(x)=4cos2sinx-2sinx-|ln(x+1)|=2sinx·-|ln(x+1)|=sin2x-|ln(x+1)|,令f(x)=0,得sin2x=|ln(x+1)|.在同一坐标系中作出两个函数y=sin2x与函数y=|ln(x+1)|的大致图象如图所示.
观察图象可知,两函数图象有2个交点,故函数f(x)有2个零点.
答案
(1)C
(2)2
探究提高 函数零点(即方程的根)的确定问题,常见的有①函数零点值大致存在区间的确定;②零点个数的确定;③两函数图象交点的横坐标或有几个交点的确定.解决这类问题的常用方法有解方程法、利用零点存在的判定或数形结合法,尤其是求解含有绝对值、分式、指数、对数、三角函数式等较复杂的函数零点问题,常转化为熟悉的两个函数图象的交点问题求解.
[微题型2] 由函数的零点(或方程的根)求参数
【例3-2】
(1)(2016·郑州二模)若方程ln(x+1)=x2-x+a在区间[0,2]上有两个不同的实数根,则实数a的取值范围是( )
A.B.[ln2-1,ln3-1)
C.[ln2-1,ln2]D.
(2)已知函数f(x)=函数g(x)=b-f(2-x),其中b∈R,若函数y=f(x)-g(x)恰有4个零点,则b的取值范围是( )
A.B.
C.D.
解析
(1)令f(x)=ln(x+1)-x2+x-a,则f′(x)=-2x+=.当x∈[0,1)时,f′(x)>0,f(x)单调递增,当x∈(1,2]时,f′(x)<0,f(x)单调递减.由于方程ln(x+1)=x2-x+a在区间[0,2]上有两个不同的实数根,即f(x)=0在区间[0,2]上有两个不同的实数根,其充要条件为
解得ln3-1≤a<ln2+.所以方程ln(x+1)=x2-x+a在区间[0,2]上有两个不同的实数根时,实数a的取值范围是.
(2)函数y=f(x)-g(x)恰有4个零点,即方程f(x)-g(x)=0,即b=f(x)+f(2-x)有4个不同实数根,即直线y=b与函数y=f(x)+f(2-x)的图象有4个不同的交点,又y=f(x)+f(2-x)=作出该函数的图象如图所示,
由图可知,当<b<2时,直线y=b与函数y=f(x)+f(2-x)的图象有4个不同的交点,故函数y=f(x)-g(x)恰有4个零点时,b的取值范围是.
答案
(1)A
(2)D
探究提高 利用函数零点的情况求参数值或取值范围的方法
(1)利用零点存在的判定定理构建不等式求解.
(2)分离参数后转化为函数的值域(最值)问题求解.
(3)转化为两熟悉的函数图象的上、下关系问题,从而构建不等式求解.
【训练3】设函数f(x)=x2+3x+3-a·ex(a为非零实数),若f(x)有且仅有一个零点,则a的取值范围为________.
解析
令f(x)=0,可得=a,
令g(x)=,
则g′(x)==-,令g′(x)>0,可得x∈(-1,0),令g′(x)<0,可得x∈(-∞,-1)∪(0,+∞),所以g(x)在(-1,0)上单调递增,在(-∞,-1)和(0,+∞)上单调递减.由题意知函数y=g(x)的图象与直线y=a有且仅有一个交点,结合y=g(x)及y=a的图象可得a∈(0,e)∪(3,+∞).
答案 (0,e)∪(3,+∞)
1.解决函数问题忽视函数的定义域或求错函数的定义域,如求函数f(x)=的定义域时,只考虑x>0,忽视lnx≠0的限制.
2.如果一个奇函数f(x)在原点处有意义,即f(0)有意义,那么一定有f(0)=0.
3.三招破解指数、对数、幂函数值的大小比较.
(1)底数相同,指数不同的幂用指数函数的单调性进行比较;
(2)底数相同,真数不同的对数值用对数函数的单调性比较;
(3)底数不同、指数也不同,或底数不同,真数也不同的两个数,常引入中间量或结合图象比较大小.
4.三种作函数图象的基本思想方法
(1)通过函数图象变换利用已知函数图象作图;
(2)对函数解析式进行恒等变换,转化为已知方程对应的曲线;
(3)通过研究函数的性质,明确函数图象的位置和形状.
5.对于给定的函数不能直接求解或画出图形,常会通过分解转化为两个函数图象,然后数形结合,看其交点的个数有几个,其中交点的横坐标有几个不同的值,就有几个不同的零点.
一、选择题
1.(2016·临沂模拟)下列函数中,既是奇函数,又在区间(-1,1)上单调递减的函数是( )
A.f(x)=sinxB.f(x)=2cosx+1
C.f(x)=2x-1D.f(x)=ln
解析 由函数f(x)为奇函数排除B、C,又f(x)=sinx在(-1,1)上单调递增,排除A,故选D.
答案 D
2.(2015·湖南卷)设函数f(x)=ln(1+x)-ln(1-x),则f(x)是( )
A.奇函数,且在(0,1)上是增函数
B.奇函数,且在(0,1)上是减函数
C.偶函数,且在(0,1)上是增函数
D.偶函数,且在(0,1)上是减函数
解析 易知函数定义域为(-1,1),f(-x)=ln(1-x)-ln(1+x)=-f(x),故函数f(x)为奇函数,又f(x)=ln=ln,由复合函数单调性判断方法知,f(x)在(0,1)上是增函数,故选A.
答案 A
3.
已知二次函数f(x)=x2-bx+a的部分图象如图所示,则函数g(x)=ex+f′(x)的零点所在的区间是( )
A.(-1,0) B.(0,1)
C.(1,2) D.(2,3)
解析 由函数f(x)的图象可知,0<f(0)=a<1,f
(1)=1-b+a=0,所以1<b<2.又f′(x)=2x-b,所以g(x)=ex+2x-b,所以g′(x)=ex+2>0,即g(x)在R上单调递增,又g(0)=1-b<0,g
(1)=e+2-b>0,根据函数的零点存在性定理可知,函数g(x)的零点所在的区间是(0,1),故选B.
答案 B
4.(2016·西安八校联考)函数y=的图象大致是( )
解析 由3x-1≠0得x≠0,
∴函数y=的定义域为{x|x≠0},可排除A;
当x=-1时,y==>0,可排除B;
当x=2时,y=1,当x=4时,y=,
但从D中函数图象可以看出函数在(0,+∞)上是单调递增函数,两者矛盾,可排除D.故选C.
答案 C
5.(2015·全国Ⅱ卷)如图
,长方形ABCD的边AB=2,BC=1,O是AB的中点,点P沿着边BC,CD与DA运动,记∠BOP=x.将动点P到A,B两点距离之和表示为x的函数f(x),则y=f(x)的图象大致为( )
解析 当点P沿着边BC运动,即0≤x≤时,在Rt△POB中,|PB|=|OB|
tan∠POB=tanx,在Rt△PAB中,|PA|==,则f(x)=|PA|+|PB|=+tanx,它不是关于x的一次函数,图象不是线段,故排除A和C;当点P与点C重合,即x=时,由以上得f=+tan=+1,又当点P与边CD的中点重合,即x=时,△PAO与△PBO是全等的腰长为1的等腰直角三角形,故f=|PA|+|PB|=+=2,知f<f,故又可排除D.综上,选B.
答案 B
二、填空题
6.(2016·浙江卷)已知a>b>1.若logab+logba=,ab=ba,则a=________,b=________.
解析 设logba=t,则t>1,因为t+=,解得t=2,所以a=b2,因此ab=(b2)b=b2b=ba,∴a=2b,b2=2b,又b>1,解得b=2,a=4.
答案 4 2
7.已知函数f(x)=其中[x]表示不超过x的最大整数.若直线y=k(x+1)(k>0)与函数y=f(x)的图象恰有三个不同的交点,则实数k的取值范围是________.
解析 根据[x]表示的意义可知,当0≤x<1时,f(x)=x,当1≤x<2时,f(x)=x-1,当2≤x<3时,f(x)=x-2,以此类推,当k≤x<k+1时,f(x)=x-k,k∈Z,当-1≤x<0时,f(x)=x+1,作出函数f(x)的图象如图,直线y=k(x+1)过点(-1,0),当直线经过点(3,1)时恰有三个交点,当直线经过点(2,1)时恰好有两个交点,在这两条直线之间时有三个交点,故k∈.
答案
8.(2016·海淀二模)设函数f(x)=
(1)若a=1,则f(x)的最小值为________;
(2)若f(x)恰有2个零点,则实数a的取值范围是________.
解析
(1)当a=1时,f(x)=
当x<1时,f(x)=2x-1∈(-1,1),
当x≥1时,f(x)=4(x2-3x+2)=4≥-1,
∴f(x)min=-1.
(2)由于f(x)恰有2个零点,分两种情况讨论:
当f(x)=2x-a,x<1没有零点时,a≥2或a≤0.
当a≥2时,f(x)=4(x-a)(x-2a),x≥1时,有2个零点;
当a≤0时,f(x)=4(x-a)(x-2a),x≥1时无零点.
因此a≥2满足题意.
当f(x)=2x-a,x<1有一个零点时,0f(x)=4(x-a)(x-2a),x≥1有一个零点,此时a<1,2a≥1,因此≤a<1.
综上知实数a的取值范围是.
答案
(1)-1
(2)∪[2,+∞)
三、解答题
9.已知函数f(x)=mx2-2x+1有且仅有一个正实数的零点,求实数m的取值范围.
解 当m=0时,f(x)=-2x+1,它显然有一个为正实数的零点.
当m≠0时,函数f(x)=mx2-2x+1的图象是抛物线,且与y轴的交点为(0,1),由f(x)有且仅有一个正实数的零点,则得:
①或②x=<0,
解①,得m=1;解②,得m<0.
综上所述,m的取值范围是(-∞,0]∪{1}.
10.已知函数f(x)=x2-2lnx,h(x)=x2-x+a.
(1)求函数f(x)的极值;
(2)设函数k(x)=f(x)-h(x),若函数k(x)在[1,3]上恰有两个不同零点,求实数a的取值范围.
解
(1)函数f(x)的定义域为(0,+∞),令f′(x)=2x-=0,得x=1.
当x∈(0,1)时,f′(x)<0,当x∈(1,+∞)时,f′(x)>0,
所以函数f(x)在x=1处取得极小值为1,无极大值.
(2)k(x)=f(x)-h(x)=x-2lnx-a(x>0),
所以k′(x)=1-,令k′(x)>0,得x>2,
所以k(x)在[1,2)上单调递减,在(2,3]上单调递增,
所以当x=2时,函数k(x)取得最小值,k
(2)=2-2ln2-a,
因为函数k(x)=f(x)-h(x)在区间[1,3]上恰有两个不同零点.
即有k(x)在[1,2)和(2,3]内各有一个零点,
所以即有
解得2-2ln2<a≤3-2ln3.
所以实数a的取值范围为(2-2ln2,3-2ln3].
11.已知函数f(x)=ex-m-x,其中m为常数.
(1)若对任意x∈R有f(x)≥0成立,求m的取值范围;
(2)当m>1时,判断f(x)在[0,2m]上零点的个数,并说明理由.
解
(1)f′(x)=ex-m-1,
令f′(x)=0,得x=m.
故当x∈(-∞,m)时,ex-m<1,f′(x)<0,f(x)单调递减;
当x∈(m,+∞)时,ex-m>1,f′(x)>0,f(x)单调递增.
∴当x=m时,f(m)为极小值,也是最小值.
令f(m)=1-m≥0,得m≤1,
即若对任意x∈R有f(x)≥0成立,则m的取值范围是(-∞,1].
(2)由
(1)知f(x)在[0,2m]上至多有两个零点,当m>1时,f(m)=1-m<0.
∵f(0)=e-m>0,f(0)f(m)<0,
∴f(x)在(0,m)上有一个零点.
∵f(2m)=em-2m,令g(m)=em-2m,
∵当m>1时,g′(m)=em-2>0,
∴g(m)在(1,+∞)上单调递增,
∴g(m)>g
(1)=e-2>0,即f(2m)>0.
∴f(m)·f(2m)<0,
∴f(x)在(m,2m)上有一个零点.
∴故f(x)在[0,2m]上有两个零点.
第2讲 不等式问题
高考定位 1.利用不等式性质比较大小,不等式的求解,利用基本不等式求最值及线性规划问题是高考的热点,主要以选择题、填空题为主;2.但在解答题中,特别是在解析几何中求最值、范围问题或在解决导数问题时常利用不等式进行求解,难度较大.
真题感悟
1.(2016·全国Ⅰ卷)若a>b>1,0A.acC.alogbc