2018年高考數學 100題系列 第13題 函數的圖像 理
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1、 第13題函數的圖像 I.題源探究·黃金母題 【例1】下圖中哪幾個圖象與下述三件事分別吻合得最好?請你為剩下的那個圖象寫出一件事. (1)我離開家不久,發(fā)現自己把作業(yè)本忘在家里了,于是返回家里找到了作業(yè)本再上學; (2)我騎著車一路勻速行駛,只是在途中遇到一次交通堵塞,耽擱了一些時間; (3)我出發(fā)后,心情輕松,緩緩行進,后來為了趕時間開始加速. 【解析】圖象(A)對應事件(2),在途中遇到一次交通堵塞表示離開家的距離不發(fā)生變化;圖象(B)對應事件(3),剛剛開始緩緩行進,后來為了趕時間開始加速;圖象(D)對應事件(1),返回家里的時刻,離開家的距離又為零;圖象(C)我出發(fā)后
2、,以為要遲到,趕時間開始加速,后來心情輕松,緩緩行進. 精彩解讀 【試題來源】人教版A版必修1第23頁練習第2題 【母題評析】本題考查了函數的表示法之一—圖像法,意在培養(yǎng)學生的數形結合思想,也考察了學生的分析問題和解決問題的能力,同時告訴了學生生活之中處處有數學,數學來源于生活又應用與生活。 【思路方法】數形結合思想是高中數學中主要的解題思想之一,提別是在解決函數的問題中,函數圖像是強有力的工具,這種思想是近幾年高考試題常常采用的命題形式。 【例2】函數的圖象如圖所示. (1)函數的定義域是什么? (2)函數的值域是什么? (3)取何值時,只有唯一的值與之對應? 【解析】
3、(1)函數的定義域是; (2)函數的值域是; (3)當,或時,只有唯一的值與之對應. 精彩解讀 【試題來源】人教版A版必修1第25頁習題1.2B組第1題 【母題評析】本題以分段函數的圖像為載體考察了函數定義域、值域的求法,加強學生對函數概念及函數三要素的理解,這對以后學習函數的性質有很大的幫助。 【思路方法】函數圖像解決函數問題是強有力的工具,因此培養(yǎng)學生的讀圖、識圖能力很重要。 【例3】函數的函數值表示不超過的最大整數,例如,.當時,寫出函數的解析式,并作出函數的圖象. 【解析】 圖象如下 精彩解讀 【試題來源】人教版A版必修1第25頁習題1.2B組第3題 【母題
4、評析】本題是一道信息給予題,通過定義新函數,考查了學生對分段函數概念的理解及函數解析式的求法,同時培養(yǎng)學生閱讀能力和理解能力。 【思路方法】數形結合思想是高中數學中主要的解題思想之一,提別是在解決函數的問題中,函數圖像是強有力的工具,這種思想是近幾年高考試題常常采用的命題形式。 【例4】畫出下列函數的圖象,并根據圖象說出函數的單調區(qū)間,以及在各單調區(qū)間上函數是增函數還是減函數. (1);(2). 【解析】(1)函數在上遞減;函數在上遞增; (2)函數在上遞增;函數在上遞減. 精彩解讀 【試題來源】人教版A版必修1第39頁習題1.3A組第1題 【母題評析】本題以畫圖的方式
5、讓學生去尋找函數的單調區(qū)間,培養(yǎng)學生的作圖、讀圖、識圖的能力,。 【思路方法】利用函數圖像求函數的單調區(qū)間是一種常用的方法,數形結合思想是高中數學中主要的解題思想之一,提別是在解決函數的問題中,函數圖像是強有力的工具,這種思想是近幾年高考試題常常采用的命題形式。 【例5】出函數及的圖象,并且說明這兩個函數的相同點和不同點,如右圖所示. 【解析】畫出函數及的圖象,如下圖所示: 相同點:圖象都在軸的右側,都過點 不同點:的圖象是上升的,的圖象是下降的 關系:和的圖象是關于軸對稱的. 精彩解讀 【試題來源】人教版A版必修1第73頁練習第1題 【母題評析】本題以和的圖像為載體,讓
6、同學們再次認識對數函數圖像的異同,加強學生對對數函數圖像的認識。 【思路方法】利用圖像解決函數的問題,形象直觀,過程簡練,語言簡潔。 【例6】利用函數圖像判斷下列方程有沒有根,有幾個根: (1)-x2+3x+5=0;(2)2x(x-2)=-3;(3)x2=4x-4;(4)5x2+2x=3x2+5 【解析】(1)令f(x)=-x2+3x+5,作出函數f(x)的圖象(圖3-1-2-7(1)),它與x軸有兩個交點,所以方程-x2+3x+5=0有兩個不相等的實數根. (2)2x(x-2)=-3可化為2x2-4x+3=0,令f(x)=2x2-4x+3, 作出函數f(x)的圖象(圖3-1-2-
7、7(2)),它與x軸沒有交點,所以方程2x(x-2)=-3無實數根. (3)x2=4x-4可化為x2-4x+4=0,令f(x)=x2-4x+4,作出函數f(x)的圖象(圖3-1-2-7(3)),它與x軸只有一個交點(相切),所以方程x2=4x-4有兩個相等的實數根. (4)5x2+2x=3x2+5可化為2x2+2x-5=0,令f(x)=2x2+2x-5,作出函數f(x)的圖象(圖3-1-2-7(4)),它與x軸有兩個交點,所以方程5x2+2x=3x2+5有兩個不相等的實數根. 精彩解讀 【試題來源】人教版A版必修1第88頁練習第1題 【母題評析】本題以通過圖像然學生去探究方程根的
8、分布情況,意在培養(yǎng)學生的數形結合思想,同時也滲透了函數與方程思想。 【思路方法】本題為研究方程根的分布指明了方向,即轉化為判斷函數圖像與軸交點個數問題。 【例7】設函數,若, (1)求的解析式; (2)借助計算機或計算器,畫出函數的圖像;(3)求出函數的零點(精確度0.1). 【解析】(1)由題設有g(x)=2-[f(x)]2=2-(x2+3x+2)2=-x4-6x3-13x2-12x-2. (2)函數圖象如下圖所示. 圖3-1-2-10 (3)由圖象可知,函數g(x)分別在區(qū)間(-3,-2)和區(qū)間(-1,0)內各有一個零點.取區(qū)間(-3,-2)的中點x1=-2.5,用計算
9、器可算得g(-2.5)=0.187 5.因為g(-3)·g(-2.5)<0,所以x0∈(-3,-2.5).再取(-3,-2.5)的中點x2=-2.75,用計算器可算得g(-2.75)≈0.28.因為g(-3)·g(-2.75)<0,所以x0∈(-3,-2.75). 同理,可得x0∈(-2.875,-2.75),x0∈(-2.812 5,-2.75). 由于|-2.75-(-2.812 5)|=0.062 5<0.1,所以原方程在區(qū)間(-3,-2)內的近似解可取為-2.812 5.同樣可求得函數在區(qū)間(-1,0)內的零點約為-0.2. 所以函數g(x)精確到0.1的零點約為-2.8或-0.
10、2. 精彩解讀 【試題來源】人教版A版必修1第93頁習題3.1B組第3題 【母題評析】本題是一道求復合函數解析式與函數零點相結合的問題,同時考查了如何利用零點分段法去求函數的零點。 【思路方法】本題為研究函數的零點指明了方向,即轉化為判斷函數圖像與軸交點個數問題。解決這類需要我們利用圖象所提供的信息來分析解決問題的題目的常用方法有:①定性分析法,也就是通過對問題進行定性的分析,從而得出圖象的上升(或下降)的趨勢,利用這一特征來分析解決問題;②定量計算法,也就是通過定量的計算來分析解決問題;③函數模型法,也就是由所提供的圖象特征,聯(lián)想相關函數模型,利用這一函數模型來分析解決問題. 分段
11、函數的函數值時,應首先確定所給自變量的取值屬于哪一個范圍,然后選取相應的對應關系.若自變量值為較大的正整數,一般可考慮先求函數的周期.若給出函數值求自變量值,應根據每一段函數的解析式分別求解,但要注意檢驗所求自變量的值是否屬于相應段自變量的范圍; II.考場精彩·真題回放 【例1】【2017高考新課標I卷】函數的部分圖像大致為() A. B.C.D. 【答案】C 【解析】由題意知,函數為奇函數,故排除B;當時,,排除D;當時,,排除A.故選C. 【例2】【2017高考新課標III卷】函數的部分圖像大致為() A B
12、 C D 【答案】D 【解析】當時,,故排除A,C,當時,,故排除B,滿足條件的只有D,故選D. 【例3】【2017高考山東卷】已知當時,函數的圖象與的圖象有且只有一個交點,則正實數的取值范圍是() A.B. C.D. 【答案】B 【解析】當時,,單調遞減,且,單調遞增,且,此時有且僅有一個交點;當時,,在上單調遞增,所以要有且僅有一個交點,需,故選B. 【例4】【2017高考北京卷】三名工人加工同一種零件,他們在一天中的工作情況如圖所示,其中點Ai的橫、縱坐標分別為第i名工人上午的工作時間和加工的零件數,點Bi的橫、縱坐標分別為第i名工人
13、下午的工作時間和加工的零件數,i=1,2,3. ①記Q1為第i名工人在這一天中加工的零件總數,則Q1,Q2,Q3中最大的是_________. ②記pi為第i名工人在這一天中平均每小時加工的零件數,則p1,p2,p3中最大的是_________. 【答案】; 【解析】 試題分析:作圖可得中點縱坐標比中點縱坐標大,所以第一位選 分別作關于原點的對稱點,比較直線斜率,可得最大,所以選 【命題意圖】識別辨析函數的圖象,實質就是分析函數的性質,主要觀察以下幾點: ①函數的定義域; ②函數圖象的最高點(最大值)和最低點(最小值); ③與坐標軸的交點(即或的點); ④圖象的對稱性
14、(函數的奇偶性); ⑤函數圖象在某段上的變化趨勢(即函數的單調性); ⑥圖象的變化規(guī)律(即函數的周期性); ⑦函數圖象的凸凹性. 【考試方向】高考試題的考查角度有兩種:一種是給出函數解析式判斷函數圖象;一種是函數圖象的應用.圖象的判斷以及函數圖象的應用、數形結合的數學思想方法及利用函數圖象研究函數性質、方程、不等式等問題仍將是高考的主要考查內容,備考時應加強針對性的訓練. 【難點中心】本類試題主要考查冪、指、對函數圖像與性質、二次函數函數的圖象與性質、函數與方程、分段函數的概念.解答此類問題,關鍵在于能利用數形結合思想,通過對函數圖象的分析,轉化得到代數不等式.這類題能較好的考查考生
15、數形結合思想、轉化與化歸思想、基本運算求解能力等.這類題目一般比較靈活,對解題能力要求較高,故也是高考中的難點,解決這類問題的方法一般是利用間接法,即由函數性質排除不符合條件的選項. (1)運用函數性質研究函數圖像時,先要正確理解和把握函數相關性質本身的含義及其應用方向; (2)在運用函數性質特別是奇偶性、周期、對稱性、單調性、最值、零點時,要注意用好其與條件的相互關系,結合特征進行等價轉化研究.如奇偶性可實現自變量正負轉化,周期可實現自變量大小轉化,單調性可實現去“”,即將函數值的大小轉化自變量大小關系 III.理論基礎·解題原理 考點一由式定圖:即根據函數的解析式確定函數的圖象
16、此類問題實質就是分析函數的性質,主要觀察以下幾點: ①函數的定義域;②函數圖象的最高點(最大值)和最低點(最小值); ③與坐標軸的交點(即或的點);④圖象的對稱性(函數的奇偶性); ⑤函數圖象在某段上的變化趨勢(即函數的單調性);⑥圖象的變化規(guī)律(即函數的周期性); ⑦函數圖象的凸凹性. 解決這類需要我們利用圖象所提供的信息來分析解決問題的題目的常用方法有:①定性分析法,也就是通過對問題進行定性的分析,從而得出圖象的上升(或下降)的趨勢,利用這一特征來分析解決問題;②定量計算法,也就是通過定量的計算來分析解決問題;③函數模型法,也就是由所提供的圖象特征,聯(lián)想相關函數模型,利用這一函數
17、模型來分析解決問題. 考點二利用函數的圖象研究方程根的個數 當方程與基本函數有關時,可以通過函數圖象來研究方程的根,方程的根就是函數圖象與x軸的交點的橫坐標,方程的根就是函數與圖象交點的橫坐標. 考點三、函數圖象變換 設函數,其它參數均為正數 (1)平移變換: :的圖像向左平移個單位;:的圖像向右平移個單位 :的圖像向上平移個單位;:的圖像向下平移個單位 (2)對稱變換: :與的圖像關于軸對稱;:與的圖像關于軸對稱 :與的圖像關于原點對稱 (3)伸縮變換: :圖像縱坐標不變,橫坐標變?yōu)樵瓉淼? :圖像橫坐標不變,縱坐標變?yōu)樵瓉淼? (4)翻折變換: :即正半軸的圖像不
18、變,負半軸的原圖像不要,換上與正半軸圖像關于軸對稱的圖像 :即軸上方的圖像不變,下方的圖像沿軸對稱的翻上去。 考點四二階導函數與函數的凹凸性: (1)無論函數單調增還是單調減,其圖像均有3種情況, 若一個函數的增減圖像為則稱函數為下凸函數 若一個函數的增減圖像為則稱函數為上凸函數 (2)上凸函數特點:增區(qū)間增長速度越來越慢,減區(qū)間下降速度越來越快 下凸函數特點:增區(qū)間增長速度越來越快,減區(qū)間下降速度越來越慢 (3)與導數的關系:設的導函數為(即的二階導函數),如圖所示:增長速度受每一點切線斜率的變化情況的影響,下凸函數斜率隨的增大而增大,即為增函數;上凸函數隨的增大而減
19、小,即為減函數; IV.題型攻略·深度挖掘 【考試方向】 高考試題的考查角度有兩種:一種是給出函數解析式判斷函數圖象;一種是函數圖象的應用.圖象的判斷以及函數圖象的應用、數形結合的數學思想方法及利用函數圖象研究函數性質、方程、不等式等問題仍將是高考的主要考查內容,備考時應加強針對性的訓練. 【技能方法】 在處理有關判斷正確圖像的選擇題中,常用的方法是排除法,通過尋找四個選項的不同,再結合函數的性質即可進行排除,常見的區(qū)分要素如下: (1)單調性:導函數的符號決定原函數的單調性,導函數圖像位于軸上方的區(qū)域表示原函數的單調增區(qū)間,位于軸下方的區(qū)域表示原函數的單調減區(qū)間 (2)函數零點
20、周圍的函數值符號:可通過帶入零點附近的特殊點來進行區(qū)分 (3)極值點 (4)對稱性(奇偶性)——易于判斷,進而優(yōu)先觀察 (5)函數的凹凸性:導函數的單調性決定原函數的凹凸性,導函數增區(qū)間即為函數的下凸部分,減區(qū)間為函數的上凸部分。其單調性可由二階導函數確定 【易錯指導】 1。利用圖像變換作圖的步驟: (1)尋找到模板函數(以此函數作為基礎進行圖像變換) (2)找到所求函數與的聯(lián)系 (3)根據聯(lián)系制定變換策略,對圖像進行變換。 例如:作圖: 第一步尋找模板函數為: 第二步尋找聯(lián)系:可得 第三步制定策略:由特點可得:先將圖像向左平移一個單位,再將軸下方圖像向上進行翻折,然后
21、按照方案作圖即可 2。如何制定圖象變換的策略 (1)在尋找到聯(lián)系后可根據函數的形式了解變換所需要的步驟,其規(guī)律如下: ①若變換發(fā)生在“括號”內部,則屬于橫坐標的變換 ②若變換發(fā)生在“括號”外部,則屬于縱坐標的變換 例如::可判斷出屬于橫坐標的變換:有放縮與平移兩個步驟 :可判斷出橫縱坐標均需變換,其中橫坐標的為對稱變換,縱坐標的為平移變換 (2)多個步驟的順序問題:在判斷了需要幾步變換以及屬于橫坐標還是縱坐標的變換后,在安排順序時注意以下原則: ①橫坐標的變換與縱坐標的變換互不影響,無先后要求 ②橫坐標的多次變換中,每次變換只有發(fā)生相應變化 例如:可有兩種方案 方案一:先
22、平移(向左平移1個單位),此時。再放縮(橫坐標變?yōu)樵瓉淼模?,此時系數只是添給,即 方案二:先放縮(橫坐標變?yōu)樵瓉淼模?,此時,再平移時,若平移個單位,則(只對加),可解得,故向左平移個單位 ③縱坐標的多次變換中,每次變換將解析式看做一個整體進行 例如:有兩種方案 方案一:先放縮:,再平移時,將解析式看做一個整體,整體加1,即 方案二:先平移:,則再放縮時,若縱坐標變?yōu)樵瓉淼谋?,那么,無論取何值,也無法達到,所以需要對前一步進行調整:平移個單位,再進行放縮即可() 3、變換作圖的技巧: (1)圖像變換時可抓住對稱軸,零點,漸近線。在某一方向上他們會隨著平移而進行相同方向的移動。先把握
23、住這些關鍵要素的位置,有助于提高圖像的精確性 (2)圖像變換后要將一些關鍵點標出:如邊界點,新的零點與極值點,與軸的交點等 V.舉一反三·觸類旁通 考向1 由式定圖 【例1】【2018江西省級聯(lián)考】函數的圖象大致為() ABCD 【答案】A 【例2】【2018廣西柳州上學期摸底測試】函數在上的圖象的大致形狀是() ABCD 【答案】A 【解析】,為奇函數,故圖象關于原點對稱,故排除C,當時,,故排除D,當時,,故排除B,故選A 【例3】【2018】函數的圖像大致為() ABCD 【答案】D 【方法點晴】本題通過對多個圖象的選擇考查函數的解析式、
24、定義域、值域、單調性,導數的應用以及數學化歸思想,屬于難題.這類題型也是近年高考常見的命題方向,該題型的特點是綜合性較強較強、考查知識點較多,但是并不是無路可循.解答這類題型可以從多方面入手,根據函數的定義域、值域、單調性、奇偶性、特殊點以及時函數圖象的變化趨勢,利用排除法,將不合題意選項一一排除. 【例4】【2018廣西模擬】定義運算,則函數的圖象是() ABCD 【答案】A 【解析】,故選A。 【跟蹤練習】 1.【2018河南豫南九校第二次質量檢測】函數的大致圖象是() ABCD 【答案】C 【解析】,為奇函數,排除B;在上,當時,,排除A;時,,排除D,故選C
25、 2.【2018廣東珠海一中等六校第一次聯(lián)考】函數的圖象大致是() ABCD 【答案】D 3.【2018廣西桂林模擬】函數的圖象大致是() A. B. C. D. 【答案】B 【解析】由條件知,函數為奇函數,有定義域得,排除C;當趨向于時,趨向于.當趨向于時,趨向于.排除D;當趨向于時,趨向于.故答案為B. 4.【2018河南鄭州一中上學期入學考試】設曲線()上任一點處切線斜率為,則函數的部分圖象要以為() A. B. C.D. 【答案】D 考向2 圖像與函數零點、方程的根以及函數圖象的交點相結合 【例5】【2018吉林長春一模
26、】已知定義在上的奇函數滿足,當時,,則函數在區(qū)間上所有零點之和為() A. B. C. D. 【答案】D 【解析】,作圖如下: 四個交點分別關于對稱,所以零點之和為,選D. 【名師點睛】對于方程解的個數(或函數零點個數)問題,可利用函數的值域或最值,結合函數的單調性、草圖確定其中參數范圍.從圖象的最高點、最低點,分析函數的最值、極值;從圖象的對稱性,分析函數的奇偶性;從圖象的走向趨勢,分析函數的單調性、周期性等. 【例6】【2018河南鄭州一中上學期入學考試】設函數,若關于的方程有四個不同的解,且,則的取值范圍是() A. B. C. D.
27、 【答案】D 【名師點睛】在處理函數的零點個數問題時,往往轉化為判定兩個函數的圖象交點個數問題,一般利用數形結合思想進行處理;本題的難點在于判定四個解的關系及的取值范圍. 【例7】【2017福建師大附中模擬】已知定義在上的奇函數的導函數為,當時,滿足,則在上的零點個數為() A.5 B.3 C.1或3 D.1 【答案】D 【解析】構造函數所以 因為所以 所以函數在時是增函數, 又所以當x成立, 因為對任意 ,所以, 由于是奇函數,所以x>0時即只有一個根就是0. 故選D. 【點睛】本題主要考查利用構造函數法判斷函數零點的知識,合理的構造函數
28、是解決問題的關鍵. 【例8】【2017云南昆明第二次統(tǒng)測】已知關于的方程有三個不同的實數解,則實數的取值范圍是() A. B. C. D. 【答案】C 【例9】【2016高考山東理數】已知函數其中,若存在實數b,使得關于x的方程f(x)=b有三個不同的根,則m的取值范圍是________________. 【答案】 【解析】畫出函數圖象如下圖所示: 由圖所示,要有三個不同的根,需要紅色部分圖像在深藍色圖像的下方,即,,解得。 【例10】【2016廣東廣州一模,理16】已知函數則函數的零點個數為個. 【答案】 【例11】【2016年南昌模擬】
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