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13函数的基本性质

1.3 函数的基本性质

1.3.1 单调性与最大(小)值第一课时 函数的单调性

1.增函数和减函数

增函数

减函数

定义

一般地,设函数f(x)的定义域为I,如果对于定义域I内某个区间D上的任意两个自变量的值x1,x2,当x1<x2时,都有

f(x1)__<__f(x2)

f(x1)__>__f(x2)

那么就说函数f(x)在区间D上是增函数.区间D称为函数f(x)的单调递增区间

那么就说函数f(x)在区间D上是减函数.区间D称为函数f(x)的单调递减区间

图象

特征

函数f(x)在区间D上的图象是__上升__的

函数f(x)在区间D上的图象是__下降__的

图示

[知识点拨] 

(1)函数f(x)在区间D上是增函数,x1,x2∈D,则x1

(2)函数f(x)在区间D上是减函数,x1,x2∈D,则x1f(x2).

2.单调性

(1)定义:

如果函数y=f(x)在区间D上是__增函数__或__减函数__,那么就说函数y=f(x)在区间D上具有(严格的)单调性,区间D叫做函数y=f(x)的__单调区间__.

(2)图象特征:

函数y=f(x)在区间D上具有单调性,则函数y=f(x)在区间D上的图象是上升的或下降的.

[归纳总结] 基本初等函数的单调区间如下表所示:

函数

条件

单调递增区间

单调递减区间

正比例函数

(y=kx,k≠0)

与一次函数

(y=kx+b,k≠0)

k>0

k<0

反比例函数

(y=

,k≠0)

k>0

k<0

二次函数

(y=ax2+bx+c,a≠0)

a>0

a<0

1.函数y=f(x)在区间(a,b)上是减函数,x1,x2∈(a,b),且x1<x2,则有(  )

A.f(x1)

C.f(x1)=f(x2)  D.以上都有可能

2.下列函数中,在区间(0,2)上为增函数的是(  )

A.y=3-x  B.y=x2+1C.y=

  D.y=-x2

3.下列命题正确的是(  )

A.定义在(a,b)上的函数f(x),若存在x1,x2∈(a,b),使得x1

B.定义在(a,b)上的函数f(x),若有无穷多对x1,x2∈(a,b),使得x1

C.若f(x)在区间I1上为减函数,在区间I2上也为减函数,那么f(x)在I1∪I2上也一定为减函数

D.若f(x)在区间I上为增函数且f(x1)

4.如果函数f(x)在[a,b]上是增函数,对于任意的x1,x2∈[a,b](x1≠x2),下列结论中不正确的是(  )

A.

>0B.(x1-x2)[f(x1)-f(x2)]>0

C.f(a)

>0

5.我们已知反比例函数y=

的图象如图,它在区间(-∞,0)和(0,+∞)都是减函数,能否说它在定义域上是减函数?

为什么?

命题方向1 ⇨利用图象求函数的单调区间

典题1如图为函数y=f(x),x∈[-4,7]的图象,指出它的单调区间.

〔跟踪练习1〕据下列函数图象,指出函数的单调增区间和单调减区间.

典题2证明函数f(x)=

在x∈[3,5]为增函数.

利用定义法证明或判断函数单调性的步骤是:

2.用定义证明函数单调性时,作差f(x1)-f(x2)后,若f(x)为多项式函数,则“合并同类项”,再因式分解;若f(x)是分式函数,则“先通分”,再因式分解;若f(x)解析式是根式,则先“分子有理化”再分解因式.

〔跟踪练习2〕

(1)用单调性定义证明函数f(x)=2x2+4x在(-∞,-1]上是单调减函数.

(2)用定义证明,函数y=

在(-1,+∞)上为增函数.

命题方向3 ⇨求函数的单调区间

典题3

(1)f(x)=-2x2+4x-3的增区间为____.

(2)f(x)=

的减区间为___.

(3)作出函数f(x)=|x-3|+

的图象,并指出其单调区间.

『规律方法』 求函数单调区间的两个方法及三个关注点

(1)两个方法

方法一:

定义法,即先求定义域,再用定义法进行判断求解.

方示二:

图象法,首先画出图象,根据函数图象求单调区间.

(2)三个关注点:

关注一:

求函数的单调区间时,要先求函数的定义域.

关注二:

对于一次函数、二次函数、反比例函数的单调区间作为常识性的知识,可以直接使用.

关注三:

函数图象不连续的单调区间要分开写,用“和”或“,”连接,不能用“∪”连接.

〔跟踪练习3〕画出函数y=-x2+2|x|+3的图象,并指出函数的单调区间.

[分析] 函数解析式中含有绝对值号,因而需先去掉绝对值号写成分段函数形式,然后,逐段画图.根据图象指出单调区间.

 对单调区间和在区间上单调两个概念理解错误

典题4若函数f(x)=x2+2ax+4的单调递减区间是(-∞,2],则实数a的取值范围是____.

[错解] 函数f(x)的图象的对称轴为直线x=-a,由于函数在区间(-∞,2]上单调递减,因此-a≥2,即a≤-2.

〔跟踪练习〕已知函数f(x)=2x2-mx+3,当x∈(-2,+∞)时是增函数,当x∈(-∞,-2)时是减函数,则f

(1)等于(  )

A.-3  B.13

C.7  D.由m决定的常数

1.等价转化思想

f(x)在区间D上单调递增,x1,x2∈D,则x1f(x2).

典题5已知函数g(x)在R上为增函数,且g(t)>g(1-2t),求t的取值范围.

〔跟踪练习4〕已知函数f(x)的定义域为[-2,2],且f(x)在区间[-2,2]上是减函数,且f(1-m)>f(m),求实数m的取值范围.

2.函数与方程思想、数形结合思想

函数、方程、不等式三者相互依存、相互转化.

典题6已知不等式

+x-a>0的解集为(4,+∞),则实数a的值为____.

1.函数y=f(x)的图象如图所示,其增区间是(  )

A.[0,1]  B.[-4,-3]∪[1,4]

C.[-3,1]  D.[-3,4]

2.已知f(x)=(3a-1)x+b在(-∞,+∞)上是增函数,则a的取值范围是(  )

A.(-∞,

)  B.(

,+∞)C.(-∞,

]  D.[

,+∞)

3.已知函数f(x)=8+2x-x2,那么下列结论正确的是(  )

A.f(x)在(-∞,1]上是减函数B.f(x)在(-∞,1]上是增函数

C.f(x)在[-1,+∞)上是减函数D.f(x)在[-1,+∞)上是增函数

4.写出下列函数的单调区间.

(1)y=|x|+1____.

(2)y=-x2+ax____.

(3)y=|2x-1|____.

(4)y=-

____.

5.求证:

函数f(x)=

在区间(0,+∞)上是减函数,在区间(-∞,0)上是增函数.

A级 基础巩固

一、选择题

1.下列函数在区间(0,1)上是增函数的是(  )

A.y=1-2x   B.y=

C.y=

  D.y=-x2+2x

2.下图中是定义在区间[-5,5]上的函数y=f(x),则下列关于函数f(x)的说法错误的是(  )

A.函数在区间[-5,-3]上单调递增B.函数在区间[1,4]上单调递增

C.函数在区间[-3,1]∪[4,5]上单调递减D.函数在区间[-5,5]上没有单调性

3.函数f(x)=

的单调性为(  )

A.在(0,+∞)上为减函数B.在(-∞,0)上为增函数,在(0,+∞)上为减函数

C.不能判断单调性D.在(-∞,+∞)上是增函数

4.定义在R上的函数y=f(x)的图象关于y轴对称,且在[0,+∞)上是增函数,则下列关系成立的是(  )

A.f(3)

C.f(-4)

5.函数y=x2+x+1(x∈R)的单调递减区间是(  )

A.[-

,+∞)  B.[-1,+∞)C.(-∞,-

]  D.(-∞,+∞)

6.(2016~2017黄冈中学月考)函数y=f(x)在R上为增函数,且f(2m)>f(-m+9),则实数m的取值范围是(  )

A.(-∞,-3)  B.(0,+∞)

C.(3,+∞)  D.(-∞,-3)∪(3,+∞)

二、填空题

7.已知f(x)=

是定义在R上的减函数,那么a的取值范围是____.

8.若函数f(x)=4x2-kx-8在[5,8]上是单调函数,则k的取值范围是____.

三、解答题

9.(2016~2017·东营高一检测)证明函数f(x)=x+

在(2,+∞)上是增函数.

10.若函数f(x)=

在R上为增函数,求实数b的取值范围.

B级 素养提升

一、选择题

1.已知f(x)为R上的减函数,则满足f(2x)>f

(1)的实数x的取值范围是(  )

A.(-∞,1)  B.(1,+∞)

C.(

,+∞)  D.(-∞,

2.设(a,b),(c,d)都是函数f(x)的单调增区间,且x1∈(a,b),x2∈(c,d),x1<x2,则f(x1)与f(x2)的大小关系是(  )

A.f(x1)<f(x2)  B.f(x1)>f(x2)

C.f(x1)=f(x2)  D.不能确定

3.已知函数y=ax和y=-

在(0,+∞)上都是减函数,则函数f(x)=bx+a在R上是(  )

A.减函数且f(0)<0  B.增函数且f(0)<0

C.减函数且f(0)>0  D.增函数且f(0)>0

4.下列有关函数单调性的说法,不正确的是(  )

A.若f(x)为增函数,g(x)为增函数,则f(x)+g(x)为增函数

B.若f(x)为减函数,g(x)为减函数,则f(x)+g(x)为减函数

C.若f(x)为增函数,g(x)为减函数,则f(x)+g(x)为增函数

D.若f(x)为减函数,g(x)为增函数,则f(x)-g(x)为减函数

二、填空题

5.函数y=-(x-3)|x|的递增区间为____.

6.已知函数f(x)是区间(0,+∞)上的减函数,那么f(a2-a+1)与f(

)的大小关系为____.

三、解答题

7.(2016~2017·临汾高一检测)已知y=f(x)在定义域(-1,1)上是减函数,且f(1-a)

C级 能力拔高

1.函数f(x)是定义在(0,+∞)上的减函数,对任意的x,y∈(0,+∞),都有f(x+y)=f(x)+f(y)-1,且f(4)=5.

(1)求f

(2)的值;

(2)解不等式f(m-2)≥3.

2.

(1)写出函数y=x2-2x的单调区间及其图象的对称轴,观察:

在函数图象对称轴两侧的单调性有什么特点?

(2)写出函数y=|x|的单调区间及其图象的对称轴,观察:

在函数图象对称轴两侧的单调性有什么特点?

(3)定义在[-4,8]上的函数y=f(x)的图象关于直线x=2对称,y=f(x)的部分图象如图所示,请补全函数y=f(x)的图象,并写出其单调区间,观察:

在函数图象对称轴两侧的单调性有什么特点?

(4)由以上你发现了什么结论?

(不需要证明)

 

第二课时 函数的最值

1.最大值和最小值

最大值

最小值

条件

一般地,设函数y=f(x)的定义域为I,如果存在实数M满足;对于任意的x∈I,都有

f(x)__≤__M

f(x)__≥__M

存在x0∈I,使得f(x0)=__M__

结论

称M是函数y=f(x)的最大值

称M是函数y=f(x)的最小值

几何

意义

f(x)图象上最__高__点的纵坐标

f(x)图象上最__低__点的纵坐标

[知识拓展] 

(1)定义中M首先是一个函数值,它是值域中的一个元素,如函数f(x)=-x2(x∈R)的最大值为0,有f(0)=0.

(2)最大(小)值定义中的“任意”是说对定义域内的每一个值都必须满足不等式,即对于定义域内的全部元素,都有f(x)≤M(f(x)≥M)成立,也就是说,y=f(x)的图象不能位于直线y=M的上(下)方.

(3)最大(小)值定义中的“存在”是说定义域中至少有一个实数满足等式,也就是说y=f(x)的图象与直线y=M至少有一个交点.

2.最值

定义

函数的最大值和最小值统称为函数的最值

几何意义

函数y=f(x)的最值是图象最高点或最低点的__纵坐标__

说明

函数的最值是在整个定义域内的性质

[归纳总结] 二次函数f(x)=ax2+bx+c(a≠0)在定义域R上,当a>0时,最小值是f(-

),不存在最大值;当a<0时,最大值是f(-

),不存在最小值.

1.在函数y=f(x)的定义域中存在无数个实数x满足f(x)≥M,则(  )

A.函数y=f(x)的最小值为MB.函数y=f(x)的最大值为M

C.函数y=f(x)无最小值D.不能确定M是函数y=f(x)的最小值

2.二次函数y=-2(x+1)2+8的最值情况是(  )

A.最小值是8,无最大值B.最大值是-2,无最小值

C.最大值是8,无最小值D.最小值是-2,无最大值

3.函数y=

在[2,3]上的最小值为____,最大值为____;在[-3,-2]上的最小值为____,最大值为___.

4.函数y=x2-2x-3在[-2,0]上的最小值为____,最大值为____;在[2,3]上的最小值为____,最大值为____;在[-1,2]上的最小值为____,最大值为____.

命题方向1 ⇨利用图象求函数的最值

典题1

(1)求函数f(x)=

的最值;

(2)写出函数f(x)=|x+1|+|2-x|,x∈(-∞,3]的单调区间和最值.

『规律方法』 利用图象法求函数最值的一般步骤是:

〔跟踪练习1〕

(1)如图为函数y=f(x),x∈[-4,7]的图象,指出它的最大值、最小值.

(2)作出函数y=|x-2|(x+1)的图象,说明函数的单调性,并判断是否存在最大值和最小值.

命题方向2 ⇨利用函数的单调性求最值

典题2利用单调性定义证明函数f(x)=x+

在[1,2]上的单调性并求其最值.

『规律方法』 1.利用函数单调性求最值的一般步骤:

(1)判断函数的单调性.

(2)利用单调性写出最值.

2.利用单调性求最值的三个常用结论

(1)如果函数f(x)在区间[a,b]上是增(减)函数,则f(x)在区间[a,b]的左、右端点处分别取得最小(大)值和最大(小)值.

(2)如果函数f(x)在区间(a,b]上是增函数,在区间[b,c)上是减函数,则函数f(x)在区间(a,c)上有最大值f(b).

(3)如果函数f(x)在区间(a,b]上是减函数,在区间[b,c)上是增函数,则函数f(x)在区间(a,c)上有最小值f(b).

〔跟踪练习2〕(2016·包头高一检测)已知函数f(x)=

.

(1)求证:

f(x)在[3,5]上为增函数;

(2)求f(x)在[3,5]上的最大值和最小值.

命题方向3 ⇨实际应用中的函数最值问题

典题3某季节性商品当季节即将来临时,价格呈上升趋势,设该商品开始时定价为10元,并且每周(7天)涨价2元,5周后开始保持20元的价格平衡销售;10周后当季节即将过去时,平均每周削价2元,直到16周末,该商品已不再销售.

(1)试建立价格P与周次t之间的函数关系式;

(2)若此商品每件进价Q与周次t之间的关系为Q=-0.125(t-8)2+12,t∈[0,16],t∈N*,试问该商品第几周每件销售利润最大?

最大值是多少?

(注:

每件销售利润=售价-进价)

〔跟踪练习3〕某旅行团去风景区旅游,若每团人数不超过30人,飞机票每张收费900元;若每团人数多于30人,则给予优惠,每多1人,机票每张减少10元,直至每张降为450元为止.每团乘飞机,旅行社需付给航空公司包机费15000元.假设一个旅行团不能超过70人.

(1)写出每张飞机票的价格关于人数的函数关系式;

(2)每团人数为多少时,旅行社可获得最大利润?

 忽视端点值致误

典题4已知函数f(x)=

为R上的减函数,则实数a的取值范围为____.

[错解] 因为函数f(x)=

为R上的减函数,所以f(x)=(a-1)x-

a在(-∞,1]上是减函数,且f(x)=(a+1)x2在(1,+∞)上是减函数,所以

解得a<-1.

〔跟踪练习〕已知函数f(x)=

,若f(x)在R上是减函数,求实数k的取值范围.

 逻辑推理训练——抽象函数

典题5已知函数f(x)的定义域是(0,+∞),f(x·y)=f(x)+f(y),对任意x,y∈(0,+∞)都成立.当x>1时,f(x)>0.

(1)求f

(1);

(2)证明f(x)在定义域上是增函数;

(3)如果f(

)=-1,求满足不等式f(x)-f(x-2)≥2的x的取值范围.

〔跟踪练习4〕函数y=f(x)对于任意x,y∈R,有f(x+y)=f(x)+f(y)-1,当x>0时,f(x)>1,且f(3)=4,则(  )

A.f(x)在R上是减函数,且f

(1)=3  B.f(x)在R上是增函数,且f

(1)=3

C.f(x)在R上是减函数,且f

(1)=2  D.f(x)在R上是增函数,且f

(1)=2

1.函数y=

在(0,+∞)上(  )

A.仅有最大值B.仅有最小值

C.既有最大值,又有最小值D.既无最大值,也无最小值

2.若定义在区间(0,3]上的函数y=f(x)是减函数,则它的最大值(  )

A.是f(0)   B.是f(3)C.是0  D.不存在

3.函数y=x2-x+1的值域是(  )

A.R  B.[1,+∞)C.[

,+∞)  D.(-∞,

]

4.若函数f(x)=

,则x∈[3,5]的最大值为____,最小值为______.

5.已知函数f(x)=x2+2ax+2,x∈[-5,5].求实数a的取值范围,使函数f(x)在区间[-5,5]上是单调函数.

A级 基础巩固

一、选择题

1.函数f(x)在区间[-2,5]上的图象如下图所示,则此函数的最小值、最大值分别是(  )

A.-2,f

(2)  B.2,f

(2)C.-2,f(5)  D.2,f(5)

2.函数y=-3x2+2在区间[-1,2]上的最大值为(  )

A.-1   B.2C.0  D.4

3.函数f(x)=

则f(x)的最大值与最小值分别为(  )

A.10,6  B.10,8C.8,6  D.以上都不对

4.若函数y=ax+1在[1,2]上的最大值与最小值的差为2,则实数a的值为(  )

A.2  B.-2C.2或-2  D.0

5.函数y=x+

的最值的情况为(  )

A.最小值为

,无最大值B.最大值为

,无最小值

C.最小值为

,最大值为2D.无最大值,也无最小值

6.已知函数f(x)=-x2+4x+a,x∈[0,1],若f(x)有最小值-2,则f(x)的最大值为(  )

A.-1  B.0C.1  D.2

二、填空题

7.已知函数f(x)=2x-3,当x≥1时,恒有f(x)≥m成立,则实数m的取值范围是____.

8.已知函数f(x)=x2-6x+8,x∈[1,a],并且f(x)的最小值为f(a),则实数a的取值范围是____.

三、解答题

9.已知函数f(x)=x+

+2,其中x∈[1,+∞).

(1)试判断它的单调性;

(2)试求它的最小值.

10.已知函数f(x)=|x|(x+1),试画出函数f(x)的图象,并根据图象解决下列两个问题.

(1)写出函数f(x)的单调区间;

(2)求函数f(x)在区间[-1,

]的最大值.

B级 素养提升

一、选择题

1.下列函数在[1,4]上最大值为3的是(  )

A.y=

+2  B.y=3x-2C.y=x2  D.y=1-x

2.(2016·石家庄高一检测)若函数y=2ax-b在[1,2]上的最大值与最小值的差为2,则实数a的值是(  )

A.1  B.-1C.1或-1  D.0

3.已知函数f(x)=-x2+4x+a,x∈[0,1],若f(x)有最小值-2,则f(x)的最大值为(  )

A.-1  B.0C.1  D.2

4.已知函数y=x2-2x+3在闭区间[0,m]上有最大值3,最小值2,则m的取值范围是(  )

A.[1,+∞)  B.[0,2]C.(-∞,2]  D.[1,2]

二、填空题

5.定义在R上的函数f(x)对任意两个不等实数a,b,总有

>0成立,且f(-3)=2,f(-1)=4,则f(x)在[-3,-1]上的最大值是____.

6.对于函数f(x)=x2+2x,在使f(x)≥M成立的所有实数M中,我们把M的最大值Mmax=-1叫做函数f(x)=x2+2x的下确界,则对于a∈R,且a≠0,a2-4a+6的下确界为____.

C级 能力拔高

1.(2016·湖北孝感期中)设f(x)是定义在R上的函数,且对任意实数x,有f(1-x)=x2-3x+3.

(1)求函数f(x)的解析式;

(2)若函数g(x)=f(x)-5x+1在[m,m+1]上的最小值为-2,求实数m的取值范围.

2.已知定义在区间(0,+∞)上的函数f(x)满足f(

)=f(x1)-f(x2),且当x>1时,f(x)<0.

(1)求f

(1)的值;

(2)判定f(x)的单调性;

(3)若f(3)=-1,求f(x)在[2,9]上的最小值.

1.3.2 奇偶性

第一课时 函数的奇偶性

1.偶函数和奇函数

偶函数

奇函数

如果对于函数f(x)的定义域内任意一个x,都有

f(-x)=__f(x)__

f(-x)=__-f(x)__

结论

函数f(x)叫做偶函数

函数f(x)叫做奇函数

图象

特征

图象关于__y轴__对称

图象关于__原点__对称

[知识点拨] 

(1)奇函数和偶函数的定义中的“任意”是指定义域中所有的实数;由于f(-x)与f(x)都有意义,则-x与x同时属于定义域,即具有奇偶性的函数的定义域关于原点对称.

(2)函数f(x)是偶函数⇔对定义域内任意一个x,都有f(-x)-f(x)=0⇔f(x)的图象关于y轴对称.

(3)函数f(x)是奇函数⇔对定义域内任意一个x,都有f(-x)+f(x)=0⇔f(x)的图象关于原点对称.

2.奇偶性

定义

如果函数f(x)是奇函数或偶函数,那么就说函数f(x)具有__奇偶性__

图象

特征

图象关于原点或y轴对称

[归纳总结] 基本初等函数的奇偶性如下:

函数

奇偶性

正比例函数(y=kx,k≠0)

反比例函数(y=

,k≠0)

一次函数(y=kx+b,k≠0)

b=0

b≠0

二次函数(y=ax2+

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