高中数学必修一函数大题专练
1、已知关于x 的不等式2(4)(4)0kx k x --->,其中k R ∈。 ⑴试求不等式的解集A ; ⑵对于不等式的解集A ,若满足A Z B =(其中Z 为整数集)。试探究集合B 能否为
有限集?若能,求出使得集合B 中元素个数最少的k 的所有取值,并用列举法表示集
合B ;若不能,请说明理由。
2、对定义在[0,1]上,并且同时满足以下两个条件的函数()f x 称为G 函数。
① 对任意的[0,1]x ∈,总有()0f x ≥;
② 当12120,0,1x x x x ≥≥+≤时,总有1212()()()f x x f x f x +≥+成立。 已知函数2()g x x =与()21x h x a =?-是定义在[0,1]上的函数。 (1)试问函数()g x 是否为G 函数?并说明理由; (2)若函数()h x 是G 函数,求实数a 的值;
(3)在(2)的条件下,讨论方程(21)()x g h x m -+=()m R ∈解的个数情况。
3.已知函数|
|212)(x x x f -
=. (1)若2)(=x f ,求x 的值;
(2)若0)()2(2≥+t mf t f t 对于[2,3]t ∈恒成立,求实数m 的取值范围.
4.设函数)(x f 是定义在R 上的偶函数.若当0x ≥时,1
1,()0,f x x
?-?=???
0;
0.x x >= (1)求)(x f 在(,0)-∞上的解析式.
(2)请你作出函数)(x f 的大致图像.
(3)当0a b <<时,若()()f a f b =,求ab 的取值范围.
(4)若关于x 的方程0)()(2
=++c x bf x f 有7个不同实数解,求,b c 满足的条件.
5.已知函数()(0)||
b
f x a x x =-
≠。 (1)若函数()f x 是(0,)+∞上的增函数,求实数b 的取值范围;
(2)当2b =时,若不等式()f x x <在区间(1,)+∞上恒成立,求实数a 的取值范围;
(3)对于函数()g x 若存在区间[,]()m n m n <,使[,]x m n ∈时,函数()g x 的值域也是
[,]m n ,则称()g x 是[,]m n 上的闭函数。若函数()f x 是某区间上的闭函数,试探
求,a b 应满足的条件。
6、设bx ax x f +=
2)(,求满足下列条件的实数a 的值:至少有一个正实数b ,使函数)
(x f 的定义域和值域相同。
7.对于函数)(x f ,若存在R x ∈0 ,使00)(x x f =成立,则称点00(,)x x 为函数的不动点。 (1)已知函数)0()(2≠-+=a b bx ax x f 有不动点(1,1)和(-3,-3)求a 与b 的值; (2)若对于任意实数b ,函数)0()(2≠-+=a b bx ax x f 总有两个相异的不动点,求a 的取值范围;
(3)若定义在实数集R 上的奇函数)(x g 存在(有限的)n 个不动点,求证:n 必为奇数。
8.设函数)0(1
)(≠+
=x x
x x f ,的图象为1C 、1C 关于点A (2,1)的对称的图象为2C ,2C 对应的函数为)(x g .
(1)求函数)(x g y =的解析式;
(2)若直线b y =与2C 只有一个交点,求b 的值并求出交点的坐标.
9.设定义在),0(+∞上的函数)(x f 满足下面三个条件:
①对于任意正实数a 、b ,都有()()()1f a b f a f b ?=+-; ②(2)0f =;
③当1>x 时,总有()1f x <.
(1)求)2
1
()1(f f 及的值;
(2)求证:),0()(+∞在x f 上是减函数.
10. 已知函数)(x f 是定义在[]2,2-上的奇函数,当)0,2[-∈x 时,3
2
1)(x tx x f -
=(t 为常数)。
(1)求函数)(x f 的解析式;
(2)当]6,2[∈t 时,求)(x f 在[]0,2-上的最小值,及取得最小值时的x ,并猜想)
(x f 在[]2,0上的单调递增区间(不必证明);
(3)当9≥t 时,证明:函数)(x f y =的图象上至少有一个点落在直线14=y 上。
11.记函数()2
7
2++-
=x x x f 的定义域为A ,()()()[]()R a b ax b x x g ∈>+-=,012lg 的定义域为B , (1)求A :
(2)若B A ?,求a 、b 的取值范围
12、设()()1,011
≠>-+=
a a a a x f x
x 。 (1)求()x f 的反函数()x f 1-:
(2)讨论()x f
1
-在()∞+.1上的单调性,并加以证明:
(3)令()x x g a log 1+=,当[]()()n m n m <+∞?,1,时,()x f 1
-在[]n m ,上的值域是
()()[]m g n g ,,求a 的取值范围。
13.集合A 是由具备下列性质的函数)(x f 组成的:
(1) 函数)(x f 的定义域是[0,)+∞; (2) 函数)(x f 的值域是[2,4)-;
(3) 函数)(x f 在[0,)+∞上是增函数.试分别探究下列两小题:
(Ⅰ)判断函数1()2(0)f x x x =-≥,及21()46()(0)2x
f x x =-?≥是否属于集合A ?并简
要说明理由.
(Ⅱ)对于(I )中你认为属于集合A 的函数)(x f ,不等式)1(2)2()(+<++x f x f x f ,
是否对于任意的0≥x 总成立?若不成立,为什么?若成立,请证明你的结论.
14、设函数f(x)=ax 2
+bx+1(a,b 为实数),F(x)=?
?
?<->)0()()
0()(x x f x x f
(1)若f(-1)=0且对任意实数x 均有f(x)0≥成立,求F(x)表达式。
(2)在(1)的条件下,当x []2,2-∈时,g(x)=f(x)-kx 是单调函数,求实数k 的取值范围。 (3)(理)设m>0,n<0且m+n>0,a>0且f(x)为偶函数,求证:F(m)+F(n)>0。
15.函数f(x)=
b
ax x
+(a ,b 是非零实常数),满足f(2)=1,且方程f(x)=x 有且仅有一个解。
(1)求a 、b 的值;
(2)是否存在实常数m ,使得对定义域中任意的x ,f(x)+f(m –x)=4恒成立?为什么? (3)在直角坐标系中,求定点A(–3,1)到此函数图象上任意一点P 的距离|AP|的最小值。
函数大题专练答案
1、已知关于x 的不等式2(4)(4)0kx k x --->,其中k R ∈。 ⑴试求不等式的解集A ; ⑵对于不等式的解集A ,若满足A Z B =(其中Z 为整数集)。试探究集合B 能否为
有限集?若能,求出使得集合B 中元素个数最少的k 的所有取值,并用列举法表示集
合B ;若不能,请说明理由。
解:(1)当0k =时,(,4)A =-∞;当0k >且2k ≠时,4
(,4)
(,)A k k
=-∞++∞;
当2k =时,(,4)(4,)A =-∞+∞;(不单独分析2k =时的情况不扣分)
当0k <时,4
(,4)A k k
=+
。 (2) 由(1)知:当0k ≥时,集合B 中的元素的个数无限;
当0k <时,集合B 中的元素的个数有限,此时集合B 为有限集。
因为4
4k k
+≤-,当且仅当2k =-时取等号,
所以当2k =-时,集合B 的元素个数最少。
此时()4,4A =-,故集合{}3,2,1,0,1,2,3B =---。 2、对定义在[0,1]上,并且同时满足以下两个条件的函数()f x 称为G 函数。
① 对任意的[0,1]x ∈,总有()0f x ≥;
② 当12120,0,1x x x x ≥≥+≤时,总有1212()()()f x x f x f x +≥+成立。
已知函数2()g x x =与()21x
h x a =?-是定义在[0,1]上的函数。
(1)试问函数()g x 是否为G 函数?并说明理由; (2)若函数()h x 是G 函数,求实数a 的值;
(3)在(2)的条件下,讨论方程(21)()x
g h x m -+=()m R ∈解的个数情况。
解:(1) 当[]0,1x ∈时,总有2
g x x 0()=≥,满足①,
当12120,0,1x x x x ≥≥+≤时,
22221212121212g x x x x 2x x x x g x g x +=++≥+=+()()(),满足②
(2)若a 1<时,h 0a 10
()=-<不满足①,所以不是G 函数;
若a 1≥时,h x ()在x 01[,]∈上是增函数,则h x 0≥(),满足① 由1212h x x h x h x +≥+()()() ,得12
12x x x x a 2
1a 21a 21+?-≥?-+?-,
即12x
x
a 121211[()()]---≤, 因为 12120,0,1x x x x ≥≥+≤
所以 1x
0211≤-≤ 2x
0211≤-≤ 1x 与2x 不同时等于1 11x x
021211()()∴≤--<
11x x 1
a 12121()()
∴≤
---
当12x x 0==时,11x x 1
112121min ()()()
=--- a 1∴≤,
综合上述:a 1{}∈
(3)根据(2)知: a=1,方程为x
x
42m -=,
由x 02110x 1?≤-≤?≤≤?
得 x 01∈[,]
令x 2t 12=∈[,],则2
211m t t t 24
=-=--()
由图形可知:当m 02∈[,]时,有一解;
当m 02∈-∞?+∞(,)(,)时,方程无解。
3.已知函数|
|212)(x x x f -
=. (1)若2)(=x f ,求x 的值;
(2)若0)()2(2≥+t mf t f t 对于[2,3]t ∈恒成立,求实数m 的取值范围. [解] (1)当0 x x f 212)(-=. 由条件可知 2212=- x x ,即 012222=-?-x x , 解得 212±=x . 02>x ,() 21log 2+=∴x . (2)当]2,1[∈t 时,021*******≥??? ? ? -+??? ??-t t t t t m , 即 ()() 121242--≥-t t m . 0122>-t , ∴ () 122+-≥t m . ()2[2,3],12[65,17]t t ∈∴-+∈--, 故m 的取值范围是[17,)-+∞. 4.设函数)(x f 是定义在R 上的偶函数.若当0x ≥时,1 1,()0,f x x ?-?=??? 0; 0.x x >= (1)求)(x f 在(,0)-∞上的解析式. (2)请你作出函数)(x f 的大致图像. (3)当0a b <<时,若()()f a f b =,求ab 的取值范围. (4)若关于x 的方程0)()(2 =++c x bf x f 有7个不同实数解,求,b c 满足的条件. [解](1)当(,0)x ∈-∞时,11()()11f x f x x x =-=-=+-. (2))(x f 的大致图像如下:. 4 3 2 1 -1 -4-2246 (3)因为0a b <<,所以()()f a f b = 22 11111111112a b a b a b ???? ?-=-?-=-?+= ? ?????, 22a b ab ab ?+=> 解得ab 的取值范围是(1,)+∞. (4)由(2),对于方程()f x a =,当0a =时,方程有3个根;当01a <<时,方程有4个根,当1a ≥时,方程有2个根;当0a <时,方程无解.…15分 所以,要使关于x 的方程0)()(2=++c x bf x f 有7个不同实数解,关于)(x f 的方程 0)()(2=++c x bf x f 有一个在区间(0,1)的正实数根和一个等于零的根。 所以0,()(0,1)c f x b ==-∈,即10,0b c -<<=. 5.已知函数()(0)|| b f x a x x =- ≠。 (1)若函数()f x 是(0,)+∞上的增函数,求实数b 的取值范围; (2)当2b =时,若不等式()f x x <在区间(1,)+∞上恒成立,求实数a 的取值范围; (3)对于函数()g x 若存在区间[,]()m n m n <,使[,]x m n ∈时,函数()g x 的值域也是 [,]m n ,则称()g x 是[,]m n 上的闭函数。若函数()f x 是某区间上的闭函数,试探 求,a b 应满足的条件。 解:(1) 当(0,)x ∈+∞时,()b f x a x =- 设12,(0,)x x ∈+∞且12x x <,由()f x 是(0,)+∞上的增函数,则12()()f x f x < 121212 () ()()0b x x f x f x x x --= < 由12x x <,12,(0,)x x ∈+∞知12120,0x x x x -<>,所以0b >,即(0,)b ∈+∞ (2)当2b =时,2 ()|| f x a x x =-<在(1,)x ∈+∞上恒成立,即2a x x <+ 因为222x x + ≥,当2 x x =即2x =时取等号, 2(1,)∈+∞,所以2 x x +在(1,)x ∈+∞上的最小值为22。则22a < (3) 因为()|| b f x a x =- 的定义域是(,0)(0,)-∞+∞,设()f x 是区间[,]m n 上的闭函数,则0mn >且0b ≠ (4) ①若0m n << 当0b >时,()||b f x a x =-是(0,)+∞上的增函数,则()()f m m f n n =??=?, 所以方程b a x x - =在(0,)+∞上有两不等实根, 即2 0x ax b -+=在(0,)+∞上有两不等实根,所以 21212 4000a b x x a x x b ?->?+=>???=>?,即0,0a b >>且2 40a b -> 当0b <时,()||b b f x a a x x -=-=+在(0,)+∞上递减,则()()f m n f n m =??=? ,即 0b a n a m b mn b a m n ?-=?=?????=-??-=?? ,所以0,0a b =< ②若0m n << 当0b >时,()||b b f x a a x x =- =+是(,0)-∞上的减函数,所以()()f m n f n m =??=?,即0b a n a m b mn b a m n ? +=?=???? ?=??+=?? ,所以0,0a b => 6、设bx ax x f += 2)(,求满足下列条件的实数a 的值:至少有一个正实数b ,使函数 )(x f 的定义域和值域相同。 解:(1)若0=a ,则对于每个正数b ,bx x f =)(的定义域和值域都是),0[+∞ 故0=a 满足条件 (2)若0>a ,则对于正数b ,bx ax x f += 2)(的定义域为D [)+∞??? ? ? -∞-=,0, a b , 但)(x f 的值域[)+∞?,0A ,故A D ≠,即0>a 不合条件; (3)若0 b D -= a b x f -= 2))((max , )(x f 的值域为]2, 0[a b -,a b a b -=-2420-=????-=- a a 综上所述:a 的值为0或4- 7.对于函数)(x f ,若存在R x ∈0 ,使00)(x x f =成立,则称点00(,)x x 为函数的不动点。 (1)已知函数)0()(2 ≠-+=a b bx ax x f 有不动点(1,1)和(-3,-3)求a 与b 的值; (2)若对于任意实数b ,函数)0()(2 ≠-+=a b bx ax x f 总有两个相异的不动点,求a 的 取值范围; (3)若定义在实数集R 上的奇函数)(x g 存在(有限的)n 个不动点,求证:n 必为奇数。 解:(1)由不动点的定义:0)(=-x x f ,∴0)1(2 =--+b x b ax 代入1=x 知1=a ,又由3-=x 及1=a 知3=b 。 ∴1=a ,3=b 。 (2)对任意实数b ,)0()(2 ≠-+=a b bx ax x f 总有两个相异的不动点,即是对任意的实数b ,方程0)(=-x x f 总有两个相异的实数根。 ∴0)1(2 =--+b x b ax 中04)1(2 >+-=?ab b , 即01)24(2>+-+b a b 恒成立。故04)24(21<--=?a ,∴10< (3))(x g 是R 上的奇函数,则0)0(=g ,∴(0,0)是函数)(x g 的不动点。 若)(x g 有异于(0,0)的不动点),(00x x ,则00)(x x g =。 又000)()(x x g x g -=-=-,∴),(00x x --是函数)(x g 的不动点。 ∴)(x g 的有限个不动点除原点外,都是成对出现的, 所以有k 2个(k N ∈),加上原点,共有12+=k n 个。即n 必为奇数 8.设函数)0(1)(≠+ =x x x x f ,的图象为1C 、1C 关于点A (2,1)的对称的图象为2C ,2C 对应的函数为)(x g . (1)求函数)(x g y =的解析式; (2)若直线b y =与2C 只有一个交点,求b 的值并求出交点的坐标. 解.(1)设),(v u p 是x x y 1+ =上任意一点,u u v 1 +=∴ ① 设P 关于A (2,1)对称的点为? ? ?-=-=????=+=+∴y v x u y v x u y x Q 2424),,( 代入①得4 1 24142-+-=?-+ -=-x x y x x y ));,4()4,((4 1 2)(+∞?-∞∈-+ -=∴x x x x g (2)联立,094)6(4122 =+++-??? ???-+-==b x b x x x y b y 004)94(4)6(22=?=-=+?-+=?∴b b b b b 或,4=b (1)当0=b 时得交点(3,0); (2)当4=b 时得交点(5,4). 9.设定义在),0(+∞上的函数)(x f 满足下面三个条件: ①对于任意正实数a 、b ,都有()()()1f a b f a f b ?=+-; ②(2)0f =; ③当1>x 时,总有()1f x <. (1)求)2 1()1(f f 及的值; (2)求证:),0()(+∞在x f 上是减函数. 解(1)取a=b=1,则(1)2(1) 1.(1)1f f f =-=故 又11(1)(2)(2)()12 2 f f f f =?=+-. 且(2)0f =. 得:1()(1)(2)11122 f f f =-+=+= (2)设,021x x <<则:222111111 ()()()()[()()1]x x f x f x f x f x f f x x x -=?-=+-1()f x - 2 1 ( )1x f x =- 依1,01221>< 再依据当1>x 时,总有()1f x <成立,可得2 1 ( )1x f x < 即0)()(12<-x f x f 成立,故),0()(+∞在x f 上是减函数。 10. 已知函数)(x f 是定义在[]2,2-上的奇函数,当)0,2[-∈x 时,3 2 1)(x tx x f - =(t 为常数)。 (1)求函数)(x f 的解析式; (2)当]6,2[∈t 时,求)(x f 在[]0,2-上的最小值,及取得最小值时的x ,并猜想) (x f 在[]2,0上的单调递增区间(不必证明); (3)当9≥t 时,证明:函数)(x f y =的图象上至少有一个点落在直线14=y 上。 解:(1)(]2,0∈x 时,[)0,2-∈-x , 则 332 1 )(21)()(x tx x x t x f +-=-- -=-, ∵函数)(x f 是定义在[]2,2-上的奇函数,即()()x f x f -=-,∴()3 2 1x tx x f +-=-,即 321)(x tx x f -=,又可知 ()00=f ,∴函数)(x f 的解析式为 32 1 )(x tx x f -= , []2,2-∈x ; (2)()?? ? ??- =221x t x x f ,∵]6,2[∈t ,[]0,2-∈x ,∴0212≥-x t , ∵ ()[] 27832121213 3 222 2222 t x t x t x x t x x f =????? ? ??-+-+≤??? ??-=,∴2221x t x -=, 即 3 6,322t x t x -== [])0,236(-∈-t 时,t t f 962min -= 。 猜想)(x f 在[]2,0上的单调递增区间为?? ? ???36,0t 。 (3)9≥t 时,任取2221≤<≤-x x ,∵ ()()()() 0212221212121? ? ???++--=-x x x x t x x x f x f , ∴()x f 在[]2,2-上单调递增,即()()()[]2,2f f x f -∈,即()[]42,24--∈t t x f ,9≥t ,∴1442,1424≥--≤-t t , ∴[]42,2414--∈t t ,∴当9≥t 时,函数)(x f y =的图象上至少有一个点落在直线14=y 上。 11.记函数()2 7 2++- =x x x f 的定义域为A ,()()()[]()R a b ax b x x g ∈>+-=,012lg 的定义域为B , (1)求A : (2)若B A ?,求a 、b 的取值范围 解:(1)()[)+∞?-∞-=? ?? ???≥+-=???? ??≥++- =,32,0230272x x x x x x A , (2)()()012>+-ax b x ,由B A ?,得0>a ,则a orx b x 1 2-<>,即 ??? ??+∞???? ??-∞-=,21,b a B , ??? ???? <-≤-<<01232 0a b ?????<<≥?602 1b a 。 12、设()()1,011 ≠>-+= a a a a x f x x 。 (1)求()x f 的反函数()x f 1 -: (2)讨论()x f 1-在()∞+.1上的单调性,并加以证明: (3)令()x x g a log 1+=,当[]()()n m n m <+∞?,1,时,()x f 1-在[]n m ,上的值域是 ()()[]m g n g ,,求a 的取值范围。 解:(1)()()111 1log 1 -<>+-=-x x x x x f a 或 (2)设211x x <<,∵()()() 0112111121212211<++-=+--+-x x x x x x x x ∴10< x f x f -->,∴()x f 1-在()∞+.1上是减函数:1>a 时, ()()2111x f x f --<,∴()x f 1-在()∞+.1上是增函数。 (3)当10< ∴()()()() ?????==--n g n f m g m f 11,由x x x a a log 111log +=+-得ax x x =+-11,即()0112=+-+x a ax , 可知方程的两个根均大于1,即()???? ??? >->>?121010a a f 2230-<a 时,∵()x f 1-在 ()∞+.1上是增函数,∴()()()()?????==--m g n f n g m f 11?? ?+=-+=-?am amn n an