函数新定义问题
历年高考新定义函数问题
一、 利用函数性质解决函数新定义问题
1.(2012年高考(福建理))设函数1,()0,D x ??=???x x 为有理数为无理数
,则下列结论错误的是
( )
A .()D x 的值域为{}0,1
B .()D x 是偶函数
C .()
D x 不是周期函数
D .()D x 不是单调函数
1【答案】C
【解析】A,B.D 均正确,C 错误.
【考点定位】该题主要考查函数的概念、定义域、值域、单调性、周期性、奇偶
性,全面掌握很关键.
2.(2012年高考(福建理))对于实数a 和b ,定义运算“﹡”:22,*,a ab a b b ab ?-?=??-?a b
a b
≤>,设
()(21)*(1)f x x x =--,且关于x 的方程为()()f x m m R =∈恰有三个互不相等的实数根123,,x x x ,则123x x x 的取值范围是_________________.
2【解析】由定义运算“*”可知
22
2
2112()0(21)(21)(1),21148
()=11(1)(21)(1),211()0
24
x x x x x x x f x x x x x x x x ?--≤??-----≤-??=??------???--+??,>>,画出该函数图象可知满
足条件的取值范围是
).
二、 利用数形结合解决函数新定义问题
1.【2015高考天津,理8】已知函数()()2
2,2,2,2,
x x f x x x ?-≤?=?->?? 函数()()2g x b f x =-- ,其中b R ∈,若函数()()y f x g x =- 恰有4个零点,则b 的取
值范围是( )
(A )7
,4??+∞ ??? (B )7,4??-∞ ??? (C )70,4?? ??? (D )7,24?? ???
【答案】D
【解析】由()()22,2,2,2,x x f x x x -≤??=?->??得2
22,0
(2),0x x f x x x --≥??-=??, 所以22
2,0
()(2)42,
0222(2),2
x x x y f x f x x x x x x x ?-+
=+-=---≤≤??--+->?, 即222,0()(2)2,0258,2x x x y f x f x x x x x ?-+
=+-=≤≤??-+>?
()()()(2)y f x g x f x f x b =-=+--,所以()()y f x g x =-恰有4个零点等价于方程 ()(2)0f x f x b +--=有4个不同的解,即函数y b =与函数()(2)y f x f x =+-的
图象的4个公共点,由图象可知
7
24
b <<.
【考点定位】求函数解析、函数与方程思、数形结合.
【名师点睛】本题主要考查求函数解析、函数与方程思、数形结合思想以及学生的作图能力.将求函数解析式、函数零点、方程的解等知识结合在一起,利用等价转换、数形结合思想等方法,体现数学思想与方法,考查学生的运算能力、动手作图能力以及观察能力.是提高题.
2.【2015高考四川,理15】已知函数x x f 2)(=,ax x x g +=2)((其中R a ∈).对于不相等的实数21,x x ,设2121)()(x x x f x f m --=
,2
121)
()(x x x g x g n --=.现有如下命题:
(1)对于任意不相等的实数21,x x ,都有0>m ;
(2)对于任意的a 及任意不相等的实数21,x x ,都有0>n ; (3)对于任意的a ,存在不相等的实数21,x x ,使得n m =; (4)对于任意的a ,存在不相等的实数21,x x ,使得n m -=. 其中的真命题有 (写出所有真命题的序号). 【答案】①④ 【解析】
设11221122(,()),(,()),(,()),(,())A x f x B x f x C x g x D x g x .
对(1),从2x y =的图象可看出,0AB m k =>恒成立,故正确.对(2),直线CD 的斜率可为负,即0n <,故不正确.
对(3),由m =n 得1212()()()()f x f x g x g x -=-,即1122()()()()f x g x f x g x -=-. 令2()()()2x h x f x g x x ax =-=--,则()2ln 22x h x x a '=--.
由()0h x '=得:2ln 22x x a =+,作出2ln 2,2x y y x a ==+的图象知,方程
2ln 22x x a =+不一定有解,所以()h x 不一定有极值点,即对于任意的a ,不一定存
在不相等的实数21,x x ,使得12()()h x h x =,即不一定存在不相等的实数21,x x ,使得
n m =.故不正确.
对(4),由m =-n 得1221()()()()f x f x g x g x -=-,即1122()()()()f x g x f x g x +=+. 令2()()()2x h x f x g x x ax =+=++,则()2ln 22x h x x a '=++.
由()0h x '=得:2ln 22x x a =--,作出2ln 2,2x y y x a ==--的图象知,方程
2ln 22x x a =--必一定有解,所以()h x 一定有极值点,即对于任意的a ,一定存在不
相等的实数21,x x ,使得12()()h x h x =,即一定存在不相等的实数21,x x ,使得m n =-.故正确. 所以(1)(4)
【考点定位】函数与不等式的综合应用.
【名师点睛】四川高考数学15题历来是一个异彩纷呈的题,个中精彩读者可从解析中慢慢体会.解决本题的关键是转化思想,通过转化使问题得以解决.
3.(2013年高考湖北卷(文8))x 为实数,[]x 表示不超过x 的最大整数,则函数
()[]f x x x =-在R 上为
( )
A .奇函数
B .偶函数
C .增函数
D .周期函数
【答案】D
【命题立意】本题考查函数的性质与判断。在12x ≤<时,()1f x x =-,在23x ≤<时,()2f x x =-,在34x ≤<时,()3f x x =-。在1n x n ≤<+时,()f x x n =- 。画出图象由图象可知函数没有奇偶性,在[n,n+1)上单调递增,是周期函数,周期是1.选D.
4.(2013年高考辽宁卷(文12))已知函数
()()()()222222,228.f x x a x a g x x a x a =-++=-+--+设
()()(){}()()(){}{}()12max ,,min ,,max ,H x f x g x H x f x g x p q ==表示,p q 中
的较大值,{}min ,p q 表示,p q 中的较小值,记()1H x 得最小值为,A ()2H x 得最小值为B ,则A B -= ( )
A .2216a a --
B .2216a a +-
C .16-
D .16
【答案】C
()f x 顶点坐标为(2,44)a a +--,()g x 顶点坐标(2,412)a a --+,并且()f x 与()g x 的顶点都在对方的图象上,图象如图, A 、B 分别为两个二次函数顶点的纵坐
标,所以A-B=(44)(412)16a a ----+=-.
[方法技巧](1)本题能找到顶点的特征就为解题找到了突破口。(2)并不是A ,B 在同一个自变量取得。
5.(2012年高考(福建理))函数()f x 在[,]a b 上有定义,若对任意12,[,]x x a b ∈,有
12121
(
)[()()]22
x x f f x f x +≤+,则称()f x 在[,]a b 上具有性质P .设()f x 在[1,3]上具有性质P ,现给出如下命题:
①()f x 在[1,3]上的图像时连续不断的; ②()f x 在3]上具有性质P ; ③若()f x 在2x =处取得最大值1,则()1,[1,3]f x x =∈;
④对任意1234,,,[1,3]x x x x ∈,有123412341
(
)[()()()()]44
x x x x f f x f x f x f x +++≤+++
其中真命题的序号是 ( )
A .①②
B .①③
C .②④
D .③④
5【答案】D
【解析】正确理解和推断可知①②错误,③④错误
【考点定位】此题主要考查函数的概念、图像、性质,考查分析能力、推理能力、
数形结合思想,转化化归思想.
三、 利用特殊值法解决函数新定义问题
1.【2015高考湖北,理6】已知符号函数1,0,sgn 0,0,1,0.x x x x >??
==??-
()f x 是R 上的增函数,
()()()(1)g x f x f ax a =->,则( )
A .sgn[()]sgn g x x =
B .sgn[()]sgn g x x =-
C .sgn[()]sgn[()]g x f x =
D .sgn[()]sgn[()]g x f x =-
【答案】B
【解析】因为()f x 是R 上的增函数,令x x f =)(,所以x a x g )1()(-=,因为1>a ,
所以)(x g 是R 上的减函数,由符号函数1,0sgn 0,01,0x x x x >??
==??- 知,
1,0sgn[()]0,0sgn 1,0x g x x x x ->??
===-??
.
【考点定位】符号函数,函数的单调性.
【名师点睛】构造法数求解高中数学问题常用方法,在选择题、填空题及解答题中都用到,特别是求解在选择题、填空题构造恰当的函数,根据已知能快捷的得到答案。 2.【2015高考浙江,理7】存在函数()f x 满足,对任意x R ∈都有( )
A. (sin 2)sin f x x =
B. 2(sin 2)f x x x =+
C. 2
(1)1f x
x +=+ D.
2(2)1f x x x +=+
【答案】D.
【考点定位】函数的概念
【名师点睛】本题主要考查了函数的概念,以及全称量词与存在量词的意义,属于较难题,全称量词与存在量词是考试说明新增的内容,在后续复习时应予以关注,同时,“存在”,“任意”等一些抽象的用词是高等数学中经常会涉及的,也体现了从高中数学到大学高等数学的过渡,解题过程中需对函数概念的本质理解到位,同时也考查了举反例的数学思想.
1.(2013年高考陕西卷(文10))设[x ]表示不大于x 的最大整数, 则对任意实数x , y ,
有
( )
A .[-x ] = -[x ]
B .[x +
1
2
] = [x ]
C .[2x ] = 2[x ]
D .1
[][][2]2
x x x ++=
【答案】D 代值法。
对A, 设x = - 1.8, 则[-x] = 1, -[x] = 2, 所以A 选项为假。
对B, 设x = 1.8, 则[x+
2
1
] = 2, [x] = 1, 所以B 选项为假。 对C, 设x = - 1.4, [2x] = [-2.8] = - 3, 2[x] = - 4, 所以C 选项为假。
故D 选项为真。所以选D
4.(2012年高考(四川理))记[]x 为不超过实数x 的最大整数,例
如,[2]2=,[1.5]1=,[0.3]1-=-.设a 为正整数,数列{}n x 满足
1x a =,1[
][
]()2
n n
n a x x x n N *++=∈,现有下列命题:
①当5a =时,数列{}n x 的前3项依次为5,3,2; ②对数列{}n x 都存在正整数k ,当n k ≥时总有n k x x =; ③当1n ≥时
,1n x >;
④对某个正整数k ,若1k k x x +≥,
则n x =.
其中的真命题有____________.(写出所有真命题的编号)
4 [答案]①③④
[解析]若5a =,根据1[
][]()2
n n
n a x x x n N *++=∈
当n=1时,x 2=[
215+]=3, 同理x 3=2]2
1
3[=+, 故①对. 对于②③④可以采用特殊值列举法:
当a=1时,x 1=1, x 2=1, x 3=1, x n =1, 此时②③④均对. 当a=2时,x 1=2, x 2=1, x 3=1, x n =1, 此时②③④均对 当a=3时,x 1=3, x 2=2, x 3=1, x 4=2x n =1, 此时③④均对 综上,真命题有 ①③④ .
[点评]此题难度较大,不容易寻找其解题的切入点,特殊值列举是很有效的解决办法. 四、新定义函数的综合问题
1.(2013年高考江西卷(文))设函数1
,0()1(1),11x x a a
f x x a x a
?≤≤??=??-<≤?-? a 为 常数且
a ∈(0,1). (1)当a=
12时,求f(f(1
3
)); (2)若x 0满足f(f(x 0))= x 0,但f(x 0)≠x 0,则称x 0为f(x)的二阶周期点,证明函数()f x 有且仅有两个二阶周期点,并求二阶周期点x 1,x 2;
(3)对于(2)中x 1,x 2,设A(x 1,f(f(x 1))),B(x 2,f(f(x 2))),C(a 2,0),记△ABC 的面积为s(a),求s(a)在
区间[
13,12
]上的最大值和最小值. 【答案】解:(1)当1
2
a=
时,121222(),(())()2(1)333333f f f f ==-==
(2
2222
21,01(),(1)
2)(())1(),1(1)1(1),11(1)
x x a a a x a x a a a f f x x a a x a a a x a a x a a ?≤≤??
?-<≤?-?=??-<<-+-??
?--+≤≤?-?
当20x a ≤≤时,由
2
1
x x a =解得x=0,由于f(0)=0,故x=0不是f(x)的二阶周期点;
当2a x a <≤时由
1()(1)a x x a a -=-解得2
1
a
x a a =-++2(,),a a ∈ 因222211(
)1111a a a
f a a a a a a a a a =?=≠
-++-++-++-++ 故2
1
a
x a a =
-++是f(x)的二阶周期点; 当21a x a a <<-+时,由
2
1()(1)x a x a -=-解得12x a
=-2
(,1)a a a ∈-+ 因1111(
)(1)2122f a a a a =?-=
----故1
2x a
=-不是f(x)的二阶周期点; 当211a a x -+≤≤时,
1(1)(1)x x a a -=-解得21
1
x a a =-++ 2(1,1)a a ∈-+
因22221111
(
)(1)11111a f a a a a a a a a a =?-=≠
-++--++-++-++ 故2
1
1
x a a =
-++是f(x)的二阶周期点. 因此,函数()f x 有且仅有两个二阶周期点,121a x a a =-++,22
1
1
x a a =-++. (3)由(2)得222211
(
,),(,)1111
a a A B a a a a a a a a -++-++-++-++
则232222
1(1)1(222)
(),()212(1)a a a a a a s a s a a a a a ---+'=?=?-++-++
因为a 在[
13,12]内,故()0s a '>,则11()[]32
s a 在区间,上单调递增, 故11
1111()[]32
3
33220
s a 在区间,上最小值为s()=
,最大值为s()= 2.(2012年高考(上海春))本题共有3个小题,第1小题满分3分,第2小题满分6分,
第3小题满分9分.
定义向量(,)OM a b =u u u u r
的“相伴函数”为()sin cos ;f x a x b x =+函数
()sin cos f x a x b x =+的“相伴向量”为(,)OM a b =u u u u r
(其中O 为坐标原点).记平面
内所有向量的“相伴函数”构成的集合为.S
(1)设()3sin()4sin ,2
g x x x π
=+
+求证:();g x S ∈
(2)已知()cos()2cos ,h x x x α=++且(),h x S ∈求其“相伴向量”的模;
(3)已知(,)(0)M a b b ≠为圆2
2
:(2)1C x y -+=上一点,向量OM u u u u r
的“相伴函
数”()f x
在0x x =处取得最大值.当点M 在圆C 上运动时,求0tan 2x 的取值范围.
2证明:(1)()3sin()4sin 4sin 3cos 2
g x x x x x π
=+
+=+
其“相伴向量”(4,3)OM =u u u u r
,()g x S ∴∈ (2)
()cos()2cos (cos cos sin sin )2cos sin sin (cos 2)cos h x x x x x x x x
ααααα=++=-+=-++
∴函数()h x 的“相伴向量”(sin ,cos 2)OM αα=-+u u u u r
,则
||OM ==u u u u r
(3)OM u u u u r
的“相伴向量
”()sin cos )f x a x b x x ?=+=+,
其中
cos ??==
当2,2
x k k Z π
?π+=+
∈时,()f x 取得最在值,故当02,2
x k k Z π
π?=+
-∈
0tan tan(2)cot 2
a
x k b
π
π??∴=+
-==
0022022tan 2tan 21tan 1()a
x b x a b a
x b a b
?
∴==
=---, b a 为直线OM 的斜率,
由几何意义知[b a ∈?,令b
m a
=,则
02tan 2,[1
x m m m
∴=
∈?-
当03
m -
≤<时,函数02tan 21x m m =-
单调递减,
∴00tan 2x <≤
当0m <≤
时,函数02
tan 21x m m
=-
单调递减,
∴0tan 20x ≤<.
综上所述
,
)(
0tan 2x ?∈?
U .