高中数学经典例题、错题详解演示教学
高中数学经典例题、错题
详解
【例1】设M={1、2、3},N={e、g、h},从M至N的四种对应方式,其中是从M 到N的映射是()
M N
A M N
B
M N
C
M N
D
1 2 3
e
g
h
1
2
3
e
g
h
1
2
3
e
g
h
1
2
3
e
g
h 映射的概念:设A、B是两个集合,如果按照某一个确定的对应关系f,是对于集合
A中的每一个元素x,在集合B中都有一个确定的元素y与之对应,那么就称对应f:A→B 为从集合A到集合B的一个映射。
函数的概念:一般的设A、B是两个非空数集,如果按照某种对应法则f,对于集合A中的每一个元素x,在集合B中都有唯一的元素y和它对应,这样的对应叫集合A 到集合B的一个函数。(函数的本质是建立在两个非空数集上的特殊对应)映射与函数的区别与联系:
函数是建立在两个非空数集上的特殊对应;而映射是建立在两个任意集合上的特殊对应;函数是特殊的映射,是数集到数集的映射,映射是函数概念的扩展,映射不一定是函数,映射与函数都是特殊的对应。
映射与函数(特殊对应)的共同特点:○1可以是“一对一”;○2可以是“多对一”;○3不能“一对多”;○4A中不能有剩余元素;○5B中可以有剩余元素。
映射的特点:(1)多元性:映射中的两个非空集合A、B,可以是点集、数集或由图形组成的集合等;(2)方向性:映射是有方向的,A到B的映射与B到A的映射往往不是同一个映射;(3)映射中集合A的每一个元素在集合B中都有它的象,不要求B中的每一个元素都有原象;(4)唯一性:映射中集合A中的任一元素在集合B中的象都是唯一的;(5)一一映射是一种特殊的映射
方向性
上题答案应选C
【分析】根据映射的特点○3不能“一对多”,所以A、B、D都错误;只有C完全满足映射与函数(特殊对应)的全部5个特点。
本题是考查映射的概念和特点,应在完全掌握概念的基础上,灵活掌握变型题。
【例2】已知集合A=R,B={(x、y)︱x、y∈R},f是从A到B的映射fx:→(x+1、x2),(1)求2在B中的对应元素;(2)(2、1)在A中的对应元素
【分析】(1)将x=2代入对应关系,可得其在B中的对应元素为(2+1、1);(2)由题意得:x+1=2,x2=1 得出x=1,即(2、1)在A中的对应元素为1
【例3】设集合A={a、b},B={c、d、e},求:(1)可建立从A到B的映射个数();(2)可建立从B到A的映射个数()
【分析】如果集合A中有m个元素,集合B中有n个元素,则集合A到集合B 的映射共有n m 个;集合B到集合A的映射共有m n个,所以答案为23=9;32=8
【例4】 若函数f(x)为奇函数,且当x ﹥0时,f(x)=x-1,则当x ﹤0时,有( ) A 、f(x) ﹥0 B 、f(x) ﹤0 C 、f(x)·f(-x)≤0 D 、f(x)-f(-x) ﹥0 奇函数性质: 1、图象关于原点对称; 2、满足f(-x) = - f(x) ;3、关于原点对称的区间上单调性一致; 4、如果奇函数在x=0上有定义,那么有f(0)=0; 5、定义域关于原点对称(奇偶函数共有的) 偶函数性质:
1、 图象关于y 轴对称;
2、满足f(-x) = f(x) ;
3、关于原点对称的区间上单调性相反;
4、如果一个函数既是奇函数有是偶函数,那么有f(x)=0;
5、定义域关于原点对称(奇偶函数共有的) 基本性质:
唯一一个同时为奇函数及偶函数的函数为其值为0的常数函数(即对所有x ,f(x)=0)。 通常,一个偶函数和一个奇函数的相加不会是奇函数也不会是偶函数;如x + x 2。 两个偶函数的相加为偶函数,且一个偶函数的任意常数倍亦为偶函数。 两个奇函数的相加为奇函数,且一个奇函数的任意常数倍亦为奇函数。 两个偶函数的乘积为一个偶函数。 两个奇函数的乘积为一个偶函数。
一个偶函数和一个奇函数的乘积为一个奇函数。 两个偶函数的商为一个偶函数。 两个奇函数的商为一个偶函数。
一个偶函数和一个奇函数的商为一个奇函数。 一个偶函数的导数为一个奇函数。 一个奇函数的导数为一个偶函数。
两个奇函数的复合为一个奇函数,而两个偶函数的复合为一个偶函数。 一个偶函数和一个奇函数的复合为一个偶函数
【分析】 f(x)为奇函数,则f(-x) = -f(x),
当X ﹤0时,f(x) = -f(-x) = -[-(-x) – 1] = -x+1>0,所以A 正确,B 错误; f(x)·f(-x)=(x-1)(-x+1)﹤0,故C 错误; f(x)-f(-x)= (x-1)-(-x+1)﹤0,故D 错误
【例5】 已知函数f(x)是偶函数,且x ≤0时,f(x)=
x
x
-+11,求:(1)f(5)的值; (2)f(x)=0时x 的值;(3)当x >0时,f(x)的解析式
【考点】 函数奇偶性的性质 【专题】计算题,函数的性质及应用 【分析及解答】
(1)根据题意,由偶函数的性质f(x)= f(-x),可得f(5)= f(-5)=
)()(5--15-1+=—3
2
(2)当x ≤0时,f(x)=0 可求x ,然后结合f(x)= f(-x),即可求解满足条件的x , 即当x ≤0时,
x
x
-+11=0 可得x=—1;又f(1)= f(-1),所以当f(x)=0时,x=±1 (3)当x >0时,根据偶函数性质f(x)= f(-x)=
)(1)(1x x ---+=x
x
+-11
【例6】 若f(x)=e x
+ae -x
为偶函数,则f(x-1)<e
e 1
2+的解集为( )
A.(2,+∞)
B.(0,2)
C.(-∞,2)
D.(-∞,0)∪(2,+∞) 【考点】 函数奇偶性的性质 【专题】转化思想;综合法;函数的性质及应用 【分析及解答】
根据函数奇偶性的性质先求出a 值,结合函数单调性的性质求解即可 ∵f(x)=e x +ae -x 为偶函数,∴f(-x)=e -x +ae x = f(x)= e x +ae -x ,∴a=1, ∴f(x)=e x +e -x 在(0,+∞)上单调递增,在(-∞,0)上单调递减,
则由f(x-1)<e
e 1
2+=e+e 1, ∴ -1 <x-1<1, 求得 0 <x <2 故B 正确
【点评】 本题主要考查不等式的求解,根据函数奇偶性的性质先求出a 值是解题关键
【例7】 函数f(x)=
2
1x b ax ++是定义在(-1,1)上的奇函数,且f(2
1
)=52,(1)确定函数f(x)的解析式;(2)证明f(x)在(-1,1)上为增函数;(3)解不等式f(2x-1)+ f(x) <0
【考点】 函数奇偶性与单调性的综合 【专题】函数的性质及应用 【分析及解答】
(1) 因为f(x)为(-1,1)上的奇函数,所以f(0)=0,可得b=0,
由f(21)=52,所以2
)2
1(121+a
=52,得出a=1,所以f(x)= 2
1x x + (2) 根据函数单调性的定义即可证明
任取-1 <x 1<x 2<1,f(x 1)—f(x 2)=
2
1
11x x +—
2
2
21x x +=
)
1)(1()1)((2
22
12121x x x x x x ++--
因为-1 <x 1<x 2<1,所以x 1-x 2<0,1—x 1x 2>0,所以f(x 1)—f(x 2) <0, 得出f(x 1) <f(x 2),即f(x)在(-1,1)上为增函数
(3) 根据函数的奇偶性、单调性可去掉不等式中的符号“f ”,再考虑到定义域可得一
不等式组,解出即可:f(2x-1)+ f(x)= <0,f(2x-1) <—f(x),由于f(x)为奇函数,
所以f(2x-1) <f(—x),因为f(x)在(-1,1)上为增函数,所以2x-1<—x ○
1, 因为-1 <2x-1<1○
2,-1 <x <1○3,联立○1○2○3得 0 < x <3
1
,所以解不等式f(2x-1)+ f(x) <0的解集为(0,
3
1) 【点评】 本题考查函数的奇偶性、单调性及抽象不等式的求解,定义是解决函数单调性、奇偶性的常用方法,而抽象不等式常利用性质转化为具体不等式处理。
【例8】 定义在R 上的奇函数f(x)在(0,+∞)上是增函数, 又f(-3)=0,则不等式x f(x) <0的解集为( )
【考点】 函数单调性的性质 【专题】综合题;函数的性质及应用
【分析及解答】 易判断f(x)在(-∞,0)上的单调性及f(x)图像所过特殊点,作出f(x)
草图,根据图像可解不等式。
解:∵ f(x)在R 上是奇函数,且f(x)在(0,+∞)上是增函数,∴ f(x)在(-∞,0)上
也是增函数,由f(-3)=0,可得- f(3)=0,即f(3)=0,由f(-0)=-f(0),得f(0)=0 作出f(x)的草图,如图所示:
x
y
3
0-3
由图像得:x f(x) <0???
???0)(0x f x 或?????0
)(0
x f x ?
0﹤x ﹤3或-3﹤x ﹤0,
∴ x f(x) <0的解集为:(-3,0)∪(0,3),故答案为:(-3,0)∪(0,3)
【点评】 本题考查函数奇偶性、单调性的综合应用,考查数形结合思想,灵活作出函数的草图是解题关键。
【例9】 已知f (x+1)的定义域为[-2,3],则f (2x+1)的定义域为( ) 抽象函数定义域求法总结:(1)函数y=f[g(x)]的定义域是(a ,b ),求f (x )的定义域:利用a <x <b ,求得g (x )的范围就是f (x )的定义域;(2)函数y=f (x )的定义域是(a ,b ),求y=f[g(x)]的定义域:利用a <g(x)<b ,求得x 的范围就是y=f[g(x)]的定义域。 【考点】 函数定义域极其求法
【分析及解答】 由f (x+1)的定义域为[-2,3],求出 f (x )的定义域,再由2x+1在函数f (x )的定义域内求解x 的取值集合,得到函数f (2x+1)的定义域。
解:由f (x+1)的定义域是[-2,3],得-1≤x+1≤4 ;再由-1≤2x+1≤4 ?0≤x ≤2
5 ∴ f (2x+1)的定义域是[0,
2
5
],故选A 【点评】 本题考查了复合函数定义域的求法,给出函数f[g(x)]的定义域是(a ,b ),求函数f (x )的定义域,就是求x ∈(a ,b )内的g(x)的值域;给出函数f (x )的定义域是(a ,b ),只需由a <g(x) <b ,求解x 的取值集合即可。
【例10】 已知函数f(x)=x 7+ax 5+bx-5,且f(-3)= 5,则f(3)= ( )
A. -15
B. 15
C.10
D.-10 【考点】 函数的值;奇函数
【分析及解答】 令g(x)= x 7+ax 5+bx ,则g(-3)=
解法1:f(-3)= (-3)7+ a(-3)5+b(-3)-5=-(37+a35+3b-5)-10=- f(3)-10=5,∴f(3)=-15 解法2:设g(x)= x7+ax5+bx ,则g(x)为奇函数,f(-3)= g(-3)-5=- g(3)-5 ∴g(3)=-10, ∴f(3)= g(3)-5=-15
【例11】 已知二次函数f (x )=x 2+x+a (a ﹥0),若f (m )﹤0,则f (m+1)的值为( )
A.正数
B.负数
C.零
D.符号与a 有关 解法1:因为f(m)<0 所以m2+m+a<0,因为a>0.所以m2+m<0,所以-1 f(m+1)=m2+3m+2+a=(m+23)2-41+a. 因为-1 1 , 所以f(m+1)>0 答案为A 解法2: f(x)=x2+x+a=x(x+1)+a ∵ f(m)=m(m+1)+a <0 ∴m(m+1) <-a , ∵ a >0,且m <m+1 ∴m <0,m+1>0 ∵(m+1)2 ≥0 即:f(m+1)=(m+1)2+(m+1)+a >0 ∴ f(m+1)>0 选A 【例12】 函数f(x)= ︱x 2-2x ︱—m 有两个零点,m 的取值范围( ) 解:令f(x)= ︱x 2-2x ︱—m=0,则︱x 2-2x ︱=m ,作y=︱x 2-2x ︱和y= m 的图像 要使f(x)= ︱x 2-2x ︱—m 有两个零点,则图像y=︱x 2-2x ︱和y= m 有两个交点 【例13】已知函数f(x)和g(x)均为奇函数,F(x)=a f(x)+b g(x)+2在区间(0,+∞)上有 最大值5,那么F(x)在区间(-∞,0)上的最小值为( ) 解法1:根据题意,得 a ·f(x)+b ·g(x)在(0,+∞)上有最大值3, 所以,a ·f(x)+b ·g(x)在(-∞,0)上有最小值-3,故F(x)=a ·f(x)+b ·g(x)+2在(-∞,0)上有最小值-1. 解法2:F(x)=a f(x)+b g(x)+2是由G(x)=a f(x)+b g(x)向上平移2个单位得到,由题意G(x)=a f(x)+b g(x)在(-∞,0),(0,+∞)上是奇函数,在(0,+∞)上有最大值3,那么在(-∞,0)上有最小值-3,那么F(x)=a ·f(x)+b ·g(x)+2在(-∞,0)上有最小值-1. 【例14】对于每个实数x ,设f(x)取y=x+1,y=2x+1,y=- 2 1 x 三个函数中的最大值,用分段函数的形式写出f(x)的解析式,求出f(x)的最小值为( ) 【例15】已知函数f(x)=x 2+ax+3,(1)当x ∈R 时,f(x)≥a 恒成立,求a 的取值范围;(2)当x ∈[-2,2]时,f(x)≥a 恒成立,求a 的取值范围 解(2)函数f(x)=x^2+ax+3对称轴x=-a /2,依题意得 ①当-a /2≤-2时,当x ∈[-2,2]时,f(x)最小值≥a 即:f(-2)=4-2a+3≥a ,无解 ②当-2<-a /2<2,当x ∈[-2,2]时,f(x)最小值≥a 即:f(-a /2)≥a ,得-4<a ≤2 ③当-a /2≥2时,当x ∈[-2,2]时,f(x)最小值≥a 即:f(2)=4+2a+3≥a ,得-7≤a ≤-4 综上所述得:-7≤a ≤2 解法2: 【例16】下列各组函数表示相等函数的是( ) A. y=3 9x 2--x 与y=x+3 B. y=12-x 与y=x-1 C. y=x 0(x ≠0)与y=1(x ≠0) D. y=2x+1(x ∈Z )与y=2x-1(x ∈Z ) 解:A. y=3 9 2--x x =x+3(x ≠3)与y=x+3定义域不同,不是相等的函数; B. y=2x -1=|x|-1与 y=x-1对应关系不同,不是相等的函数; C. y=x 0 =1(x ≠0)与y=1(x ≠0)是相等函数;正确 D. y=2x+1,x ∈Z 与y=2x-1,x ∈Z 对应关系不同,不是相等函数. 【例17】函数y=4x 2-mx+5在区间[-2,+∞)上时增函数,在区间(-∞,2]上是减函数,则f(1)=( ) A.-7 B.1 C.17 D.25 解:由已知中函数的单调区间,可得函数y=4x 2-mx+5的图像关于直线x=-2对称,因为函数y=4x 2-mx+5在区间[-2,+∞)上时增函数,在区间(-∞,2]上是减函数,故函数y=4x 2-mx+5的图像关于直线x=-2对称,故 28 -=m ,m=-16,y=4x 2+16x+5,f(1)=25 【例18】判断下列各组中的两个函数是同一函数的为:_________ (1)、3 ) 5)(3()(+-+= x x x x f ,5)(-=x x g (2)、11)(-+=x x x f (3)、x x f =)(,2)(x x g = (4) 、334)(x x x f -=,31)(-=x x x g (5)、2 )52()(-=x x f ,52)(-=x x g 【例19】函数3)1(4)(2 -++=x a ax x f 在区间[-2,+∞)上递增,则a 的取值范围______ 【例20】函数2)1(2)(2 +-+=x a x x f 在区间(-∞,4]上是减函数,则实数a 的取值范围是( ) A.a ≤3 B.a ≥3 C. a ≥-3 D. a ≤5 E. a ≤-3 【例21】已知)(x f 是定义在(-2,2)上的减函数,并且)21()1(m f m f --->0,求实数m 的取值范围 【例22】若集合}{ R x x x A ∈≤=,12 ,}{R x x y y B ∈≤=,22, 则A ∩B=( ) A.{x ∣-1≤x ≤1} B. {x ∣0≤x ≤1} C. {x ∣x ≥0} D.Φ 设)(x f 是定义在R 上的奇函数,当x ≤0时,)(x f =2x 2-x,则)1(f =( ) A.-3 B. -1 C. 1 D.3 函数)(x f =????--≤-1 ,31 ,122x x x x x 则 ??? ? ??)3(1f f 的值为( ) 【例23】已知)0(1)12(2 2 ≠-=-x x x x f ,那么)0(f 等于( ) 【例24】已知集合}{ 0322 =--=x x x A ,φ=B ,若B ∩A=B ,实数a 的值为( ) A.3 B. 6 C. 8 D.10 (3,0)(-1,0) 0y x 【例25】函数x x x y +-=)1(的定义域为( ) A.{x ∣x ≥0} B. {x ∣x ≥1} C. {x ∣x ≥1}∪{0} D. {x ∣0≤x ≤1} 【例26】下列判断正确的是( ) A.函数2 2)(2--=x x x x f 是奇函数 B.函数1)(2-+=x x x f 是非奇函数 C.函数x x x x f -+-=11) 1()(是偶函数 D.函数)(x f =1即是奇函数又是偶函数 【例27】432+--=x x y 的单调区间是( ) A.(-∞,- 32] B.[-32,+∞) C.[-4, -32] D. [ -3 2 ,1] 【例28】设)(x f 是奇函数,且在区间(0,+∞)内是增函数, 又 )3(-f =0, 则 )(x f ﹤0的解集是( )A.{x ∣-3﹤x ﹤0或x>3} B.{x ∣0 ﹤x ﹤3或x ﹤-3} C. {x ∣x ﹤-3或x>3} D. {x ∣-3﹤x ﹤0或0﹤x ﹤} 【例29】函数3)(3 5 -+-=cx bx ax x f ,)3(-f =7,则)3(f =_________ 【思考】 1、已知二次函数y=x 2-2x-3,试问x 取哪些值时y=0? 代数法:求方程x 2-2x-3=0的根,x 1=-1 x 2=3 几何法:求函数函数y=x 2-2x-3的图象与x 轴的交点的横坐标(-1,3),此时,-1与3也称为函数y=x 2-2x-3的零点 [零点的定义:对于函数)(x f y =,我们把使)(x f =0的实数x 叫做函数)(x f y =的零点。] 注意:零点指的是一个实数! 方程02=++c bx ax (a ﹥0)的根:ac b 42 -=?﹥0时,有两个不相等的实数根x1、 x2,函数c bx ax y ++=2(a ﹥0)的图象与x 轴有两个交点(x1、0),(x2,0),函数 的零点为x1、x2;ac b 42 -=?=0时,有两个相等的实数根x1=x2,函数 c bx ax y ++=2(a ﹥0)的图象与x 轴有一个交点(x 1 、0),函数的零点为x 1 ; ac b 42-=?﹤0时,没有实数根,函数c bx ax y ++=2(a ﹥0)的图象与x 轴没有 交点,函数没有零点。(即:函数)(x f y =的零点就是方程0)(=x f 的实数根,也就是函数)(x f y =的图象与x 轴的交点的横坐标。方程0)(=x f 有实根?函数)(x f y =的图象x 轴有交点?函数)(x f y =有零点) ※函数零点存在性定理: 如果函数)(x f y =在区间[a,b]上的图象是连续不断的一条曲线,并且有)()(b f a f ?<0,那么,函数)(x f y =在区间(a,b)内有零点,即存在c ∈(a,b ),使得)(c f =0,这个c 也 就是方程0)(=x f 的根,即??? ???=0 )()()(b f a f x f y 连续 函数)(x f y =在(a ,b )内有存在零点; 但是函数)(x f y =在区间(a ,b )上有零点,则不一定有)()(b f a f ?<0; 同样,若函数)(x f y =在区间(a ,b )上有零点,且有)()(b f a f ?<0,函数的零点个数是否唯一呢?答案是否定的,不一定唯一,零点个数唯一存在的条件: ?? ? ???=??=单调连续)(0)()()(x f y b f a f x f y 函数)(x f y =在(a ,b )内存在唯一零点 【例题】求函数)(x f =lnx+2x —6的零点个数。 解:用计算器或计算机作出x ,f(x)的对应表值(下表)和图象 x 1 2 3 4 5 6 7 8 f(x) -4 -1.3 -1.1 3.4 5.6 7.8 10 12 由上表上图可知,f(2)<0,f(3)>0即 f(2)·f(3)<0,说明这个函数在区间(2,3)内有零点,由于函数f (x )在定义域(0,+∞)内是增函数,所以它仅有一个零点。 2、求函数)(x f =3x+2的零点 解:令0)(=x f ,即3x+2=0,得x=32- ,所以)(x f =3x+2的零点是3