2021年高考数学压轴讲与练 专题01 函数的图象与性质及其应用(解析版)
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1、专题 01 函数的图象与性质及其应用 【压轴综述】【压轴综述】 纵观近几年的高考命题,函数图象和性质及其应用问题,常常出现在压轴题的位置,考查的类型主要有: 1.分段函数的图象与性质问题,往往通过分类讨论,将函数在不同定义域内的图象进行刻画或讨论,有时借 助导数这一工具进行研究; 2.函数的零点问题,根据函数的零点情况,讨论参数的范围是高考的重点和难点函数零点问题常常涉及 零点个数问题、零点所在区间问题及零点相关的代数式取值问题,解决的途径常以数形结合的思想,通过 化归与转化灵活转化问题; 3.抽象函数问题,由于抽象函数表现形式抽象,对学生思维能力考查的起点较高,使得此类问题成为函数 内容的难
2、点之一,解决此类问题时,需要准确掌握函数的性质,熟知我们所学的基本初等函数,将抽象函 数问题转化为具体函数问题; 4. 函数性质的综合应用问题,函数性质包括奇偶性、单调性、对称性、周期性等,对函数性质的熟练掌握 与刻画是解决函数综合题目的必然要求; 5.函数与不等式的综合问题,主要有解不等式、及根据不等式确定参数(范围)问题.函数的图象与不等式,往 往涉及数形结合思想、转化与化归思想; 6.函数中的新定义问题. 【压轴压轴典例】典例】 例 1(2021 安徽淮北市 高三)设 22 543 ,1 2 23,1 1 xaaxa x f x xx x ,若 f x的最小值为 0f, 则a的值为( )
3、 A0 B1 或 4 C1 D4 【答案】C 【详解】当1x 时, 211 232154159 111 f xxxx xxx ,当且仅当 1 1 1 x x ,即2x时等号成立.故1x时, min ( )(0)3f xfa,由二次函数性质可知对称轴 2 54 0 2 aa x ,且39a,解得 1a 或4a(舍去), 例 2(2021 江苏泰州市 高三期末)已知定义在 R 上的奇函数 ( )f x满足( )(6)f xf x ,且当03x时, 2 2 log(1),01 ( ) 2(2) ,13 axx f x xx ,其中 a为常数,则(2019)(2020)(2021)fff的值为( )
4、A2 B2 C 1 2 D 1 2 【答案】B 【详解】由题意,函数 f x满足( )(6)f xf x,所以函数 f x的周期为6T ,又由当03x时, 2 2 log(1),01 ( ) 2(2) ,13 axx f x xx ,因为函数 f x奇函数,所以 2 0log10fa ,所以0a, 则 2 1(1)log(1 1)2ff , 2 2(2)2 (22)0ff ,令3x ,可得 (3)(36)( 3)(3)ffff ,可得(3)0f,所以 (2019)(2020)(2021)(336 63)(336 72)(337 6 1)ffffff 3( 2)( 1)0022fff . 例 3
5、(2020 济南市历城第二中学高三期中)设函数 2 2 ,2f xmin xxx 其中, ,min x y z表示 , ,x y z中的最小者.下列说法错误的是( ) A函数 f x为偶函数 B当 1,x时,有 2f xf x C当xR时, ffxfx D当4,4x 时, 2fxfx 【答案】D 【详解】画出 f x的图象如图所示: 对 A,由图象可知: f x的图象关于y轴对称,故 f x为偶函数,故 A 正确;对 B,当12x时, 120 x , 222f xfxxf x;当23x时,02 1x , 22f xxf x; 当34x时,122x, 22242f xxxxf x; 当4x 时,
6、22x, 此时有 2f xf x, 故B成立; 对C, 从图象上看, 当0,x时, 有 f xx 成立, 令 tf x, 则0t , 故 f f xf x , 故 C正确; 对 D, 取 3 2 x , 则 111 224 ff , 31 22 f , 2fxfx,故 D 不正确 例 4.(2020天津高考T9)已知函数f(x)=若函数g(x)=f(x)-(kR)恰有 4 个零点,则k 的取值范围是 ( ) A.(-,- )(2,+) B.(-,- )(0,2) C.(-,0)(0,2) D.(-,0)(2,+) 【解题指南】由 g(0)=0,结合已知,将问题转化为 y=|kx-2|与 h(x
7、)=(x0)有 3 个不同的交点,分 k=0,k0 三种情况,数形结合讨论即可得到答案. 【解析】选 D.注意到 g(0)=0,所以要使 g(x)恰有 4 个零点,只需方程|kx-2|=(x0)恰有 3 个实根即可, 令 h(x)=,即 y=|kx-2|与 h(x)=(x0)的图象有 3 个不同的交点.因为 h(x)=当 k=0 时, 此时 y=2,如图 1,y=2 与 h(x)=有 1 个交点,不满足题意; 当 k0 时,如图 3,当 y=kx-2 与 y=x2 相切时,联立方程得 x2-kx+2=0, 令 =0 得 k2-8=0,解得 k=2(负值舍去),所以 k2. 综上,k 的取值范围
8、为(-,0)(2,+). 例 5. 【2018 年理新课标 I 卷】 已知函数 若 g(x)存在 2个零点, 则 a的取值范围是 A. 1,0) B. 0,+) C. 1,+) D. 1,+) 【答案】C 【解析】 分析: 首先根据 g(x)存在 2 个零点, 得到方程有两个解, 将其转化为 有两个解,即直线与曲线有两个交点,根据题中所给的函数解析式,画出函数的图 像(将去掉), 再画出直线, 并将其上下移动, 从图中可以发现, 当时, 满足 与曲线有两个交点,从而求得结果. 详解:画出函数的图像,在 y 轴右侧的去掉,再画出直线,之后上下移动,可以发现当 直线过点 A 时,直线与函数图像有两
9、个交点,并且向下可以无限移动,都可以保证直线与函数的图像有两 个交点,即方程有两个解,也就是函数有两个零点,此时满足,即. 例 6.(2020全国卷文科T10)设函数 f(x)=x 3- ,则 f(x) ( ) A.是奇函数,且在(0,+)单调递增 B.是奇函数,且在(0,+)单调递减 C.是偶函数,且在(0,+)单调递增 D.是偶函数,且在(0,+)单调递减 【答案】A 【解析】 因为函数f=x 3- 的定义域为 ,其关于原点对称,而f=-f,所以函数f为奇函数. 又因为函数y=x 3在 上单调递增,在上单调递增,而y= =x -3在 上单调递减,在上 单调递减,所以函数 f=x 3- 在
10、上单调递增,在上单调递增. 例 7.(2020全国卷理科T9)设函数 f(x)=ln|2x+1|-ln|2x-1|,则 f(x) ( ) A.是偶函数,且在单调递增 B.是奇函数,且在单调递减 C.是偶函数,且在单调递增 D.是奇函数,且在单调递减 【答案】D 【解析】选 D.函数 f(x)的定义域为,关于原点对称,f(-x)=ln|-2x+1|-ln|-2x-1|= ln|2x-1|-ln|2x+1|=-f(x),所以 f(x)为奇函数,x时,f(x)=ln(2x+1)-ln(1-2x),单调递增;x 时,f(x)=ln(-2x-1)-ln(1-2x)=ln=ln,单调递减. 例 8.【20
11、19 年高考全国卷理数】设函数( )f x的定义域为 R,满足(1)2 ( )f xf x,且当(0,1x时, ( )(1)f xx x若对任意(,xm ,都有 8 ( ) 9 f x ,则 m 的取值范围是( ) A 9 , 4 B 7 , 3 C 5 , 2 D 8 , 3 【答案】B 【解析】 (1)2 ( )f xf x,( )2 (1)f xf x (0,1x时, 1 ( )(1),0 4 f xx x ;(1,2x 时, 1(0,1x , 1 ( )2 (1)2(1)(2),0 2 f xf xxx ; (2,3x 时, 1(1,2x , ( )2 (1)4(2)(3) 1,0f
12、xf xxx ,如图: 当 (2,3x 时, 由 8 4(2)(3) 9 xx 解得 1 7 3 x , 2 8 3 x , 若对任意(,xm , 都有 8 ( ) 9 f x , 则 7 3 m .则 m 的取值范围是 7 , 3 . 例 9(2021 全国高三专题练习)某函数的部分图象如图所示,则该函数的解析式可能是( ) A cos xx f xeex B cos xx f xeex C cos xx f xeex D sin xx fxeex 【答案】A 【详解】A 选项, cos xx f xeex ,则 coscos xxxx fxeexeexf x , 所以 cos xx f x
13、eex 是定义在R上的奇函数,其图象关于原点对称,满足题中图象;又当0 5x 时,0 xx ee,由 0f x 可得cos0 x ,解得0 2 x 或 3 5 2 x;由 0f x 可得cos0 x, 解得 3 22 x ,满足题中图象,故该函数的解析式可能是 cos xx f xeex ;A 正确;B 选项,当 05x时,0 xx ee,cos 0 x ,所以 cos0 xx f xeex ,不满足题意;排除 B;C 选项, 由 cos xx f xeex 得 2co20s0f,即 cos xx f xeex 不过原点,不满足题意;排除 C;D 选项,因为 3 52 2 ,所以sin50,则
14、 55 5sin50fee ,不满足题意,排除 D;故 选:A. 例 10(2021 江苏常州市 高三期末)函数 2 22 ln1 xx f x xx 的图象大致为( ) A B C D 【答案】A 【详解】设 2 ln1g xxx ,对任意的xR, 2 1xxx ,则 2 10 xx , 则函数 g x的定义域为R, 22 2 2 11 ln1ln 1 xxxx gxxx xx 2 2 1 lnln1 1 xxg x xx ,所以,函数 2 ln1g xxx 为奇函数, 令 2 ln10g xxx ,可得 2 11xx ,可得 2 11xx ,所以,10 x,可得1x, 由 2 11xx 可
15、得 2 2 11xx ,解得0 x.所以,函数 2 22 ln1 xx f x xx 的定义域为 0 x x , 2222 xxxx fxf x gxg x ,所以,函数 f x为奇函数,排除 BD选项, 当0 x时, 2 ln1ln10 xx ,2 20 xx ,所以, 0f x ,排除 C选项。 例 11. (2021 江苏泰州市 高三期末)在平面直角坐标系中,当 P(x,y)不是原点时,定义 P 的“伴随点”为 2222 (,) yx P xyxy ;当 P 是原点时,定义 P 的“伴随点”为它自身,平面曲线 C 上所有点的“伴随点” 所构成的曲线 C定义为曲线 C 的“伴随曲线”.现有
16、下列命题: 若点 A 的“伴随点”是点 A,则点 A的“伴随点”是点 A;单位圆的“伴随曲线”是它自身; 若曲线 C 关于 x 轴对称,则其“伴随曲线” C关于 y 轴对称;一条直线的“伴随曲线”是一条直线. 其中的真命题是_(写出所有真命题的序列). 【答案】 【解析】对于,若令(1,1)P,则其伴随点为 11 ( ,) 22 P ,而 11 ( ,) 22 P 的伴随点为( 1, 1) ,而不是P, 故错误;对于,设曲线( , )0f x y 关于x轴对称,则( ,)0f xy与方程( , )0f x y 表示同一曲线, 其伴随曲线分别为 2222 (,)0 yx f xyxy 与 222
17、2 (,)0 yx f xyxy 也表示同一曲线,又曲线 2222 (,)0 yx f xyxy 与曲线 2222 (,)0 yx f xyxy 的图象关于y轴对称,所以正确;设单位圆 上任一点的坐标为(cos ,sin )Pxx,其伴随点为(sin , cos )Pxx仍在单位圆上,故正确;对于,直线 ykxb上任一点P( , )x y的伴随点是P 2222 (,) yx xyxy ,消参后点P轨迹是圆,故错误.所以正 确的为序号为. 例 12.【2019 年高考浙江】已知aR,函数 3 ( )f xaxx,若存在tR,使得 2 |(2)( )| 3 f tf t, 则实数a的最大值是_.
18、【答案】 4 3 【解析】存在tR,使得 2 |(2)( )| 3 f tf t,即有 33 2 | (2)(2)| 3 a ttatt, 化为 2 2 |23642| 3 att,可得 2 22 23642 33 att,即 2 24 364 33 att, 由 22 3643(1)1 1ttt ,可得 4 0 3 a.则实数a的最大值是 4 3 . 【名师点睛】 本题考查函数的解析式及二次函数, 结合函数的解析式可得 33 | (2)(2)|a ttatt 2 3 , 去绝对值化简,结合二次函数的最值及不等式的性质可求解. 例 13(2020 上海市建平中学高三期中)已知函数 11 22,
19、1 21,1 xx x f x xx ,则关于x的不等式 10f xf x的解集为_ 【答案】 7 , 2 【详解】当1x时,10 x , 1 21 x , 1 21 x ,所以 11 220 xx f x ,由 2 1 2 2 x , 2 22 x , 22 1220 xx f x ,此时不等式 10f xf x恒成立;当12x时, 2121 10f xxxx ,01 1x ,则 22 122 xx f x ,由 2 21 x , 2 21 x , 则10f x此时不等式 10f xf x恒成立; 当23x时, 12131f xf xxx 2 1 311 0 xx ,符合题意; 当3x时,
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