(山東專用)2020年高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí) 專題07 二次函數(shù)與冪函數(shù)(含解析)
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1、專題07 二次函數(shù)與冪函數(shù) 一、【知識精講】 1.冪函數(shù) (1)冪函數(shù)的定義 一般地,形如y=xα的函數(shù)稱為冪函數(shù),其中x是自變量,α為常數(shù). (2)常見的5種冪函數(shù)的圖象 (3)冪函數(shù)的性質(zhì) ①冪函數(shù)在(0,+∞)上都有定義; ②當(dāng)α>0時,冪函數(shù)的圖象都過點(diǎn)(1,1)和(0,0),且在(0,+∞)上單調(diào)遞增; ③當(dāng)α<0時,冪函數(shù)的圖象都過點(diǎn)(1,1),且在(0,+∞)上單調(diào)遞減. 2.二次函數(shù) (1)二次函數(shù)解析式的三種形式: 一般式:f(x)=ax2+bx+c(a≠0). 頂點(diǎn)式:f(x)=a(x-m)2+n(a≠0),頂點(diǎn)坐標(biāo)為(m,n). 零點(diǎn)式:
2、f(x)=a(x-x1)(x-x2)(a≠0),x1,x2為f(x)的零點(diǎn). (2)二次函數(shù)的圖象和性質(zhì) 函數(shù) y=ax2+bx+c(a>0) y=ax2+bx+c(a<0) 圖象(拋物線) 定義域 R 值域 對稱軸 x=- 頂點(diǎn)坐標(biāo) 奇偶性 當(dāng)b=0時是偶函數(shù),當(dāng)b≠0時是非奇非偶函數(shù) 單調(diào)性 在上是減函數(shù); 在上是增函數(shù) 在上是增函數(shù); 在上是減函數(shù) [微點(diǎn)提醒] 1.二次函數(shù)的單調(diào)性、最值與拋物線的開口方向和對稱軸及給定區(qū)間的范圍有關(guān). 2.若f(x)=ax2+bx+c(a≠0),則當(dāng)時恒有f(x)>0,當(dāng)時,恒有f(x
3、)<0. 二、【典例精練】 考點(diǎn)一 冪函數(shù)的圖象和性質(zhì) 【例1】 (1) 冪函數(shù)y=f(x)的圖象經(jīng)過點(diǎn)(3,),則f(x)是( ) A.偶函數(shù),且在(0,+∞)上是增函數(shù) B.偶函數(shù),且在(0,+∞)上是減函數(shù) C.奇函數(shù),且在(0,+∞)上是增函數(shù) D.非奇非偶函數(shù),且在(0,+∞)上是減函數(shù) (2)若a=,b=,c=,則a,b,c的大小關(guān)系是( ) A.a
4、是奇函數(shù),且在(0,+∞)上是增函數(shù),故選C.
(2)因為y=x在第一象限內(nèi)是增函數(shù),所以a=>b=,因為y=是減函數(shù),
所以a=
5、. 【解析】 法一 (利用“一般式”解題) 設(shè)f(x)=ax2+bx+c(a≠0). 由題意得解得 ∴所求二次函數(shù)的解析式為f(x)=-4x2+4x+7. 法二 (利用“頂點(diǎn)式”解題) 設(shè)f(x)=a(x-m)2+n(a≠0). 因為f(2)=f(-1), 所以拋物線的對稱軸為x==,所以m=. 又根據(jù)題意,函數(shù)有最大值8,所以n=8, 所以y=f(x)=a+8. 因為f(2)=-1,所以a+8=-1,解得a=-4, 所以f(x)=-4+8=-4x2+4x+7. 法三 (利用“零點(diǎn)式”解題) 由已知f(x)+1=0的兩根為x1=2,x2=-1, 故可設(shè)f(x)+1
6、=a(x-2)(x+1)(a≠0), 即f(x)=ax2-ax-2a-1. 又函數(shù)有最大值8,即=8. 解得a=-4或a=0(舍). 故所求函數(shù)的解析式為f(x)=-4x2+4x+7. 【解法小結(jié)】 求二次函數(shù)的解析式,一般用待定系數(shù)法,其關(guān)鍵是根據(jù)已知條件恰當(dāng)選擇二次函數(shù)解析式的形式,一般選擇規(guī)律如下: 考點(diǎn)三 二次函數(shù)的圖象及應(yīng)用 【例3】 (1)對數(shù)函數(shù)y=logax(a>0且a≠1)與二次函數(shù)y=(a-1)x2-x在同一坐標(biāo)系內(nèi)的圖象可能是( ) (2) (2017·浙江卷)若函數(shù)f(x)=x2+ax+b在區(qū)間[0,1]上的最大值是M,最小值是m,則M-m(
7、 ) A.與a有關(guān),且與b有關(guān) B.與a有關(guān),但與b無關(guān) C.與a無關(guān),且與b無關(guān) D.與a無關(guān),但與b有關(guān) 【答案】(1)A (2)B 【解析】(1)若01,則y=logax在(0,+∞)上是增函數(shù), y=(a-1)x2-x圖象開口向上,且對稱軸在y軸右側(cè), 因此B項不正確,只有選項A滿足. (2) 設(shè)x1,x2分別是函數(shù)f(x)在[0,1]上的最小值點(diǎn)與最大值點(diǎn),則m=x+ax1+b,M=x+ax2+b. ∴M-m=x-x+a(x2-x1)
8、,顯然此值與a有關(guān),與b無關(guān). 【解法小結(jié)】 1.研究二次函數(shù)圖象應(yīng)從“三點(diǎn)一線一開口”進(jìn)行分析,“三點(diǎn)”中有一個點(diǎn)是頂點(diǎn),另兩個點(diǎn)是拋物線上關(guān)于對稱軸對稱的兩個點(diǎn),常取與x軸的交點(diǎn);“一線”是指對稱軸這條直線;“一開口”是指拋物線的開口方向. 2.求解與二次函數(shù)有關(guān)的不等式問題,可借助二次函數(shù)的圖象特征,分析不等關(guān)系成立的條件. 考點(diǎn)四 二次函數(shù)的性質(zhì) 角度1 二次函數(shù)的單調(diào)性與最值 【例4-1】 (1)已知函數(shù)f(x)=-x2+2ax+1-a在x∈[0,1]時,有最大值2,則a的值為________. (2)設(shè)二次函數(shù)f(x)=ax2-2ax+c在區(qū)間[0,1]上單調(diào)遞減,且f
9、(m)≤f(0),則實(shí)數(shù)m的取值范圍是________. 【答案】(1)-1或2 (2)[0,2] 【解析】 (1)函數(shù)f(x)=-x2+2ax+1-a=-(x-a)2+a2-a+1,對稱軸方程為x=a. 當(dāng)a<0時,f(x)max=f(0)=1-a, 所以1-a=2,所以a=-1. 當(dāng)0≤a≤1時,f(x)max=a2-a+1, 所以a2-a+1=2,所以a2-a-1=0, 所以a=(舍去). 當(dāng)a>1時,f(x)max=f(1)=a,所以a=2. 綜上可知,a=-1或a=2. (2)依題意a≠0,二次函數(shù)f(x)=ax2-2ax+c圖象的對稱軸是直線x=1,因為函數(shù)f(
10、x)在區(qū)間[0,1]上單調(diào)遞減,所以a>0,即函數(shù)圖象的開口向上,所以f(0)=f(2),則當(dāng)f(m)≤f(0)時,有0≤m≤2. 角度2 二次函數(shù)的恒成立問題 【例4-2】 (1)已知函數(shù)f(x)=x2+mx-1,若對于任意x∈[m,m+1],都有f(x)<0成立,則實(shí)數(shù)m的取值范圍是________; (2)已知函數(shù)f(x)=x2+2x+1,f(x)>x+k在區(qū)間[-3,-1]上恒成立,則k的取值范圍為________. 【答案】(1) (2)(-∞,1) 【解析】 (1)作出二次函數(shù)f(x)的草圖如圖所示,對于任意x∈[m,m+1],都有f(x)<0, 則有fm<0,fm+1
11、<0,
即m2+m2-1<0m+12+mm+1-1<0,
解得-
12、種思路都是將問題歸結(jié)為求函數(shù)的最值,至于用哪種方法,關(guān)鍵是看參數(shù)是否已分離.這兩個思路的依據(jù)是:a≥f(x)恒成立?a≥f(x)max,a≤f(x)恒成立?a≤f(x)min. 【思維升華】 1.冪函數(shù)y=xα的性質(zhì)和圖象,由于α的取值不同而比較復(fù)雜,一般可從三方面考查: (1)α的正負(fù):α>0時圖象經(jīng)過(0,0)點(diǎn)和(1,1)點(diǎn),在第一象限的部分“上升”;α<0時圖象不過(0,0)點(diǎn),經(jīng)過(1,1)點(diǎn),在第一象限的部分“下降”; (2)曲線在第一象限的凹凸性:α>1時曲線下凹,0<α<1時曲線上凸,α<0時曲線下凹; (3)函數(shù)的奇偶性:一般先將函數(shù)式化為正指數(shù)冪或根式形式,再根據(jù)
13、函數(shù)定義域和奇偶性定義判斷其奇偶性. 2.求二次函數(shù)的解析式就是確定函數(shù)式f(x)=ax2+bx+c(a≠0)中a,b,c的值.應(yīng)根據(jù)題設(shè)條件選用適當(dāng)?shù)谋磉_(dá)形式,用待定系數(shù)法確定相應(yīng)字母的值. 3.二次函數(shù)與一元二次不等式密切相關(guān),借助二次函數(shù)的圖象和性質(zhì),可直觀地解決與不等式有關(guān)的問題. 4.二次函數(shù)的單調(diào)性與對稱軸緊密相連,二次函數(shù)的最值問題要根據(jù)其圖象以及所給區(qū)間與對稱軸的關(guān)系確定. 【易錯注意點(diǎn)】 1.冪函數(shù)的圖象一定會出現(xiàn)在第一象限內(nèi),一定不會出現(xiàn)在第四象限,至于是否出現(xiàn)在第二、三象限內(nèi),要看函數(shù)的奇偶性;冪函數(shù)的圖象最多只能同時出現(xiàn)在兩個象限內(nèi);如果冪函數(shù)圖象與坐標(biāo)軸相交
14、,則交點(diǎn)一定是原點(diǎn). 2.對于函數(shù)y=ax2+bx+c,要認(rèn)為它是二次函數(shù),就必須滿足a≠0,當(dāng)題目條件中未說明a≠0時,就要討論a=0和a≠0兩種情況. 三、【名校新題】 1.(2019·濟(jì)寧聯(lián)考)下列命題正確的是( ) A.y=x0的圖象是一條直線 B.冪函數(shù)的圖象都經(jīng)過點(diǎn)(0,0),(1,1) C.若冪函數(shù)y=xα是奇函數(shù),則y=xα是增函數(shù) D.冪函數(shù)的圖象不可能出現(xiàn)在第四象限 【答案】D 【解析】 A中,點(diǎn)(0,1)不在直線上,A錯;B中,y=xα,當(dāng)α<0時,圖象不過原點(diǎn),B錯;C中,當(dāng)α<0時,y=xα在(-∞,0),(0,+∞)上為減函數(shù),C錯.冪函數(shù)圖象一
15、定過第一象限,一定不過第四象限,D正確. 2.(2019·衡水中學(xué)月考)若存在非零的實(shí)數(shù)a,使得f(x)=f(a-x)對定義域上任意的x恒成立,則函數(shù)f(x)可能是( ) A.f(x)=x2-2x+1 B.f(x)=x2-1 C.f(x)=2x D.f(x)=2x+1 【答案】A 【解析】 由存在非零的實(shí)數(shù)a,使得f(x)=f(a-x)對定義域上任意的x恒成立,可得函數(shù)圖象的對稱軸為x=≠0.只有選項A中,f(x)=x2-2x+1關(guān)于x=1對稱. 3.(2019·杭州模擬)已知f(x)=-4x2+4ax-4a-a2在[0,1]內(nèi)的最大值為-5,則a的值為( ) A.
16、 B.1或
C.-1或 D.-5或
【答案】D
【解析】f(x)=-42-4a,對稱軸為直線x=.
①當(dāng)≥1,即a≥2時,f(x)在[0,1]上單調(diào)遞增,
∴f(x)max=f(1)=-4-a2.
令-4-a2=-5,得a=±1(舍去).
②當(dāng)0<<1,即0
17、2+4x+a,x∈[0,1],若f(x)有最小值-2,則f(x)的最大值為( )
A.1 B.0 C.-1 D.2
【答案】A
【解析】f(x)=-x2+4x+a=-(x-2)2+a+4,
∴函數(shù)f(x)=-x2+4x+a在[0,1]上單調(diào)遞增,
∴當(dāng)x=0時,f(x)取得最小值,當(dāng)x=1時,f(x)取得最大值,
∴f(0)=a=-2,f(1)=3+a=3-2=1.
5.(2019·安徽名校聯(lián)考)冪函數(shù)y=x|m-1|與y=x(m∈Z)在(0,+∞)上都是增函數(shù),則滿足條件的整數(shù)m的值為( )
A.0 B.1和2
C.2 D.0和3
【答案】C
18、【解析】由題意可得解得m=2.
6.(2019·巢湖月考)已知p:|m+1|<1,q:冪函數(shù)y=(m2-m-1)xm在(0,+∞)上單調(diào)遞減,則p是q的( )
A.充分不必要條件 B.必要不充分條件
C.充要條件 D.既不充分也不必要條件
【答案】B
【解析】 p:由|m+1|<1得-2 19、(0,1),連接AB,線段AB恰好被其中的兩個冪函數(shù)y=xa,y=xb的圖象三等分,即有BM=MN=NA,那么a-=( )
A.0 B.1 C. D.2
【答案】
【解析】 BM=MN=NA,點(diǎn)A(1,0),B(0,1),
所以M,N,
將兩點(diǎn)坐標(biāo)分別代入y=xa,y=xb,得a=log,b=log,∴a-=log-=0.
8.(2019濟(jì)南統(tǒng)考)若函數(shù)y=x2-3x-4的定義域為0.m,值域為-254,-4,則m的取值范圍是( )
A.0.4 B.32,4
C.32,+∞ 20、 D.32,3
【答案】D
【解析】y=x2-3x-4=x-322-254,函數(shù)在0,32內(nèi)單調(diào)減,在32,+∞單調(diào)增,且x=32時,ymin=-254,x=0時,y=-4,由二次函數(shù)的對稱性知:x=3時,y=-4.故根據(jù)已知函數(shù)值域,所求m∈32,3
9. (2019·銀川模擬)已知冪函數(shù)f(x)=x,若f(a+1) 21、<5.
10.(2019·泉州質(zhì)檢)若二次函數(shù)f(x)=ax2-x+b(a≠0)的最小值為0,則a+4b的取值范圍是________.
【答案】[2,+∞)
【解析】 依題意,知a>0,且Δ=1-4ab=0,∴4ab=1,且b>0.
故a+4b≥2=2,
當(dāng)且僅當(dāng)a=4b,即a=1,b=時等號成立.
所以a+4b的取值范圍是[2,+∞).
11. (2018·浙江名校協(xié)作體考試)y=的值域為[0,+∞),則a的取值范圍是________.
【答案】[0,2]
【解析】當(dāng)a=0時,y=,值域為[0,+∞),滿足條件;當(dāng)a≠0時,要使y=的值域為[0,+∞),只需解得0
22、綜上,0≤a≤2.
12.已知奇函數(shù)y=f(x)定義域是R,當(dāng)x≥0時,f(x)=x(1-x).
(1)求出函數(shù)y=f(x)的解析式;
(2)寫出函數(shù)y=f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間.(不用證明,只需直接寫出遞增區(qū)間即可)
【解析】 (1)當(dāng)x<0時,-x>0,
所以f(-x)=-x(1+x).
又因為y=f(x)是奇函數(shù),
所以f(x)=-f(-x)=x(1+x).
綜上f(x)=
(2)函數(shù)y=f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間是.
13.已知冪函數(shù)f(x)=(m-1)2xm2-4m+2在(0,+∞)上單調(diào)遞增,函數(shù)g(x)=2x-k.
(1)求m的值;
(2)當(dāng)x∈[1,2)時,記 23、f(x),g(x)的值域分別為集合A,B,設(shè)p:x∈A,q:x∈B,若p是q成立的必要條件,求實(shí)數(shù)k的取值范圍.
【解析】 (1)依題意得:(m-1)2=1?m=0或m=2,
當(dāng)m=2時,f(x)=x-2在(0,+∞)上單調(diào)遞減,與題設(shè)矛盾,舍去,∴m=0.
(2)由(1)得,f(x)=x2,
當(dāng)x∈[1,2)時,f(x)∈[1,4),即A=[1,4),
當(dāng)x∈[1,2)時,g(x)∈[2-k,4-k),
即B=[2-k,4-k),
因p是q成立的必要條件,則B?A,
則即得0≤k≤1.
故實(shí)數(shù)k的取值范圍是[0,1].
14.已知二次函數(shù)f(x)滿足f(x+1)-f(x) 24、=2x,且f(0)=1.
(1)求f(x)的解析式;
(2)當(dāng)x∈[-1,1]時,函數(shù)y=f(x)的圖象恒在函數(shù)y=2x+m的圖象的上方,求實(shí)數(shù)m的取值范圍.
【解析】 (1)設(shè)f(x)=ax2+bx+1(a≠0),
則f(x+1)-f(x)=2x,得2ax+a+b=2x.
所以,2a=2且a+b=0,解得a=1,b=-1,
又f(0)=1,所以c=1.
因此f(x)的解析式為f(x)=x2-x+1.
(2)因為當(dāng)x∈[-1,1]時,y=f(x)的圖象恒在y=2x+m的圖象上方,
所以在[-1,1]上,x2-x+1>2x+m恒成立;
即x2-3x+1>m在區(qū)間[-1,1]上恒成立.
所以令g(x)=x2-3x+1=-,
因為g(x)在[-1,1]上的最小值為g(1)=-1,
所以m<-1.故實(shí)數(shù)m的取值范圍為(-∞,-1).
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