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1、2022高考數(shù)學(xué) 考點突破——函數(shù)的應(yīng)用:函數(shù)的圖象學(xué)案
【考點梳理】
1.利用描點法作函數(shù)的圖象
方法步驟:(1)確定函數(shù)的定義域;
(2)化簡函數(shù)的解析式;
(3)討論函數(shù)的性質(zhì)(奇偶性、單調(diào)性、周期性、最值等);
(4)描點連線.
2.利用圖象變換法作函數(shù)的圖象
(1)平移變換
(2)對稱變換
①y=f(x)的圖象y=-f(x)的圖象;
②y=f(x)的圖象y=f(-x)的圖象;
③y=f(x)的圖象y=-f(-x)的圖象;
④y=ax(a>0且a≠1)的圖象y=logax(a>0且a≠1)的圖象.
(3)伸縮變換
①y=f(x)的圖象
y=f(ax
2、)的圖象;
②y=f(x)的圖象
y=af(x)的圖象.
(4)翻轉(zhuǎn)變換
①y=f(x)的圖象y=|f(x)|的圖象;
②y=f(x)的圖象y=f(|x|)的圖象.
【考點突破】
考點一、作函數(shù)的圖象
【例1】作出下列函數(shù)的圖象:
(1)y=|lg(x-1)|;(2)y=2x+1-1;
(3)y=x2-|x|-2.
[解析] (1)首先作出y=lg x的圖象C1,然后將C1向右平移1個單位,得到y(tǒng)=lg(x-1)的圖象C2,再把C2在x軸下方的圖象作關(guān)于x軸對稱的圖象,即為所求圖象C3:y=|lg(x-1)|.如圖①所示(實線部分).
(2)y=2x+1-1的圖象可由
3、y=2x的圖象向左平移1個單位,得y=2x+1的圖象,再向下平移一個單位得到,如圖②所示.
(3)y=x2-|x|-2=其圖象如圖③所示.
【類題通法】
畫函數(shù)圖象的一般方法
(1)直接法.當(dāng)函數(shù)表達(dá)式(或變形后的表達(dá)式)是熟悉的基本函數(shù)時,就可根據(jù)這些函數(shù)的特征直接作出;
(2)圖象變換法.若函數(shù)圖象可由某個基本函數(shù)的圖象經(jīng)過平移、翻折、對稱得到,可利用圖象變換作出.
【對點訓(xùn)練】
分別畫出下列函數(shù)的圖象:
(1)y=|log2(x+1)|;(2)y=|x-1|,x∈R;(3)y=.
[解析] (1)將函數(shù)y=log2x的圖象向左平移一個單位,再將x軸下方的部分沿x軸
4、翻折上去,即可得到函數(shù)y=|log2(x+1)|的圖象,如圖①.
(2)可先作出y=x-1的圖象,將x軸下方的圖象沿x軸翻折到x軸上方,x軸上方的圖象保持不變可得y=|x-1|的圖象.如圖②中實線部分所示.
(3)∵y=2+,故函數(shù)圖象可由y=圖象向右平移1個單位,再向上平移2個單位得到,如圖③.
① ② ③
考點二、識圖與辨圖
【例2】(1)函數(shù)y=ln |x|-x2的圖象大致為( )
(2)如圖,矩形ABCD的周長為8,設(shè)AB=x(1≤x≤3),線段MN的兩端點在矩形的邊上滑動,且MN=1,當(dāng)N沿A
5、→D→C→B→A在矩形的邊上滑動一周時,線段MN的中點P所形成的軌跡為G,記G圍成的區(qū)域的面積為y,則函數(shù)y=f(x)的圖象大致為( )
[答案] (1) A (2) D
[解析] (1)函數(shù)y=ln |x|-x2的定義域為{x|x≠0}且為偶函數(shù),所以排除選項B,D.又當(dāng)x>0時,y=ln x-x2,y′=-2x,令y′=0,解得x=,或x=-(舍去).則當(dāng)0時,函數(shù)y=ln |x|-x2單調(diào)遞減.故選A.
(2)法一:由題意可知點P的軌跡為圖中虛線所示,其中四個角均是半徑為的扇形.
因為矩形ABCD
6、的周長為8,AB=x,
則AD==4-x,
所以y=x(4-x)-=-(x-2)2+4-(1≤x≤3),
顯然該函數(shù)的圖象是二次函數(shù)圖象的一部分,
且當(dāng)x=2時,y=4-∈(3,4),故選D.
法二:在判斷出點P的軌跡后,發(fā)現(xiàn)當(dāng)x=1時,y=3-∈(2,3),故選D.
【類題通法】
函數(shù)圖象的識辨可從以下方面入手:
(1)從函數(shù)的定義域,判斷圖象的左右位置;從函數(shù)的值域,判斷圖象的上下位置;
(2)從函數(shù)的單調(diào)性,判斷圖象的變化趨勢;
(3)從函數(shù)的奇偶性,判斷圖象的對稱性;
(4)從函數(shù)的周期性,判斷圖象的循環(huán)往復(fù);
(5)從函數(shù)的特征點,排除不合要求的圖象.
7、【對點訓(xùn)練】
1.函數(shù)y=2x2-e|x|在[-2,2]的圖象大致為( )
[答案] D
[解析] ∵f(x)=2x2-e|x|,x∈[-2,2]是偶函數(shù),又f(2)=8-e2∈(0,1),故排除A,B.設(shè)g(x)=2x2-ex,則g′(x)=4x-ex.又g′(0)<0,g′(2)>0,∴g(x)在(0,2)內(nèi)至少存在一個極值點,∴f(x)=2x2-e|x|在(0,2)內(nèi)至少存在一個極值點,排除C.故選D.
2.如圖,長方形ABCD的邊AB=2,BC=1,O是AB的中點.點P沿著邊BC,CD與DA運動,記∠BOP=x.將動點P到A,B兩點距離之和表示為x的函數(shù)f(x),則y
8、=f(x)的圖象大致為( )
A B C D
[答案] B
[解析] 當(dāng)點P沿著邊BC運動,即0≤x≤時,
在Rt△POB中,|PB|=|OB|tan∠POB=tan x,
在Rt△PAB中,|PA|==,
則f(x)=|PA|+|PB|=+tan x,它不是關(guān)于x的一次函數(shù),圖象不是線段,故排除A和C;
當(dāng)點P與點C重合,即x=時,由上得f=+tan=+1,又當(dāng)點P與邊CD的中點重合,即x=時,△PAO與△PBO是全等的腰長為1的等腰直角三角形,故f=|PA|+|PB|=+=2,知f<f,故又可排除D.綜上,選B.
考點三、函數(shù)圖
9、象的應(yīng)用
【例3】已知函數(shù)f(x)=x|x|-2x,則下列結(jié)論正確的是( )
A.f(x)是偶函數(shù),遞增區(qū)間是(0,+∞)
B.f(x)是偶函數(shù),遞減區(qū)間是(-∞,1)
C.f(x)是奇函數(shù),遞減區(qū)間是(-1,1)
D.f(x)是奇函數(shù),遞增區(qū)間是(-∞,0)
[答案] C
[解析] 將函數(shù)f(x)=x|x|-2x去掉絕對值得f(x)=畫出函數(shù)f(x)的圖象,如圖,觀察圖象可知,函數(shù)f(x)的圖象關(guān)于原點對稱,故函數(shù)f(x)為奇函數(shù),且在(-1,1)上單調(diào)遞減.
【類題通法】
研究函數(shù)性質(zhì):
①根據(jù)已知或作出的函數(shù)圖象,從最高點、最低點,分析函數(shù)的最值、極值.
10、②從圖象的對稱性,分析函數(shù)的奇偶性.
③從圖象的走向趨勢,分析函數(shù)的單調(diào)性、周期性.
④從圖象與x軸的交點情況,分析函數(shù)的零點等.
【對點訓(xùn)練】
已知函數(shù)f(x)=則下列結(jié)論正確的是( )
A.f(x)是偶函數(shù) B.f(x)是增函數(shù)
C.f(x)是周期函數(shù) D.f(x)的值域為[-1,+∞)
[答案] D
[解析] 函數(shù)f(x)=的圖象如圖所示,由圖象知只有D正確.
【例4】已知函數(shù)f(x)滿足:①定義域為R;②?x∈R,都有f(x+2)=f(x);③當(dāng)x∈[-1,1]時,f(x)=-|x|+1.則方程f(x)=log2|x|在區(qū)間[-3,5]內(nèi)解的個數(shù)是(
11、)
A.5 B.6 C.7 D.8
[答案] A
[解析] 依題意畫出y=f(x)與y=log2|x|的圖象如圖所示,由圖可知,解的個數(shù)為5.
【類題通法】
研究方程根的個數(shù)或由方程根的個數(shù)確定參數(shù)的值(范圍):構(gòu)造函數(shù),轉(zhuǎn)化為兩函數(shù)圖象的交點個數(shù)問題,在同一坐標(biāo)系中分別作出兩函數(shù)的圖象,數(shù)形結(jié)合求解.
【對點訓(xùn)練】
已知f(x)=則函數(shù)y=2f2(x)-3f(x)+1的零點個數(shù)是________.
[答案] 5
[解析] 方程2f2(x)-3f(x)+1=0的解為f(
12、x)=或1.作出y=f(x)的圖象,由圖象知零點的個數(shù)為5.
【例5】函數(shù)f(x)是定義在[-4,4]上的偶函數(shù),其在[0,4]上的圖象如圖所示,那么不等式<0的解集為________.
[答案] ∪
[解析] 在上,y=cos x>0,在上,y=cos x<0.
由f(x)的圖象知在上<0,
因為f(x)為偶函數(shù),y=cos x也是偶函數(shù),
所以y=為偶函數(shù),
所以<0的解集為∪.
【類題通法】
研究不等式的解:當(dāng)不等式問題不能用代數(shù)法求解,但其對應(yīng)函數(shù)的圖象可作出時,常將不等式問題轉(zhuǎn)化為兩函數(shù)圖象的上、下關(guān)系問題,從而利用數(shù)形結(jié)合求解.
【對點訓(xùn)練】
如圖,函數(shù)f(x)的圖象為折線ACB,則不等式f(x)≥log2(x+1)的解集是( )
A.{x|-1