专题2-1函数的概念与性质(讲义)解析版.docx
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- 专题2-1 函数的概念与性质讲义解析版 专题 函数 概念 性质 讲义 解析
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1、专题2-1 函数的概念与性质01专题网络思维脑图(含基础知识梳理、常用结论与技巧)02考情分析解密高考03高频考点以考定法(五大命题方向+6道高考预测试题,高考必考(4-20)分)考点一 函数的值域 高考猜题考点二 函数奇偶性的性质与判断 高考猜题04创新好题分层训练( 精选17道最新名校模拟试题+9道易错提升)真题多维细目表考点考向考题函数的值域函数的值域2023秋季高考第5题函数奇偶性的性质与判断函数奇偶性的性质与判断2023春季高考第13题2023秋季高考第18题考点一 函数的值域 典例01(2023上海)已知函数,则函数的值域为 ,【分析】分段求出的值域,再取并集即可【解答】解:当时,
2、当时,所以函数的值域为,故答案为:,【点评】本题主要考查了求函数的值域,属于基础题考点二 函数奇偶性的性质与判断典例01(2023上海)下列函数是偶函数的是ABCD【分析】根据偶函数的定义逐项分析判断即可【解答】解:对于,由正弦函数的性质可知,为奇函数;对于,由正弦函数的性质可知,为偶函数;对于,由幂函数的性质可知,为奇函数;对于,由指数函数的性质可知,为非奇非偶函数故选:【点评】本题考查常见函数的奇偶性,属于基础题典例02 (2023上海)已知,函数(1)若,求函数的定义域,并判断是否存在使得是奇函数,说明理由;(2)若函数过点,且函数与轴负半轴有两个不同交点,求此时的值和的取值范围【分析】
3、(1)时,求出函数的解析式,根据函数的定义域和奇偶性进行求解判断即可(2)根据函数过点,求出的值,然后根据与轴负半轴有两个不同交点,转化为一元二次方程根的分布进行求解即可【解答】解:(1)若,则,要使函数有意义,则,即的定义域为,是奇函数,是偶函数,函数为非奇非偶函数,不可能是奇函数,故不存在实数,使得是奇函数(2)若函数过点,则(1),得,得,此时,若数与轴负半轴有两个不同交点,即,得,当时,有两个不同的交点,设,则,得,得,即,若即是方程的根,则,即,得或,则实数的取值范围是且且,即,【点评】本题主要考查函数奇偶性的判断,以及函数与方程的应用,根据条件建立方程,转化为一元二次方程根的分布是
4、解决本题的关键,是中档题 (精选18道最新名校模拟考试题+9道易错提升)A新题速递一、单选题1(2023上海浦东新统考三模)已知定义在上的函数 对任意区间和,若存在开区间,使得,且对任意()都成立,则称为在上的一个“M点” 有以下两个命题:若是在区间上的最大值,则是在区间上的一个M点;若对任意,都是在区间上的一个M点,则在上严格增那么()A是真命题,是假命题B是假命题,是真命题C、都是真命题D、都是假命题【答案】D【分析】举出反例,得到错误.【详解】对于,设,满足是在区间上的最大值,但不是在区间上的一个M点,错误;对于,设,对于区间,令为有理数,满足对任意()都成立,故为区间上的一个M点,但在
5、上不是严格增函数.故选:D【点睛】举出反例是一种特殊的证明方法,它在证明“某命题”不成立时,可达到事半功倍的效果.2(2023上海闵行上海市七宝中学校考二模)已知定义在R上的函数,对于给定集合A,若,当时都有,则称是“A封闭”函数.已知给定两个命题:若是“封闭”函数,则一定是“封闭”函数;:若是“封闭”函数,则不一定是“封闭”函数.则下列判断正确的为()A对,对B不对,对C对,不对D不对,不对【答案】C【分析】根据定义可得都有,都有,再判定所给定区间里是否有成立即可判断作答.【详解】对命题:对于集合使,则,而是“封闭”函数,则,即都有,对于集合使,则,而,所以,即,故一定是“封闭”函数正确;对
6、命题,其逆否命题为,若是“封闭”函数,则不是“a,b封闭”函数, 只需判断出其逆否命题的正误即可,使,则,若,则,由解得,因为,所以,即使,则,满足是“a,b封闭”函数,所以命题的逆否命题为假命题,则原命题也为假命题,错误.故选:C【点睛】思路点睛:函数性质及命题真假判断,根据给定条件可得都有,都有,再利用递推关系及函数新定义判断正误即可.3(2023上海普陀曹杨二中校考模拟预测)若存在实数和,使得函数和对其公共定义域上的任意实数都满足:恒成立,则称此直线为和的“隔离直线”.有下列命题:和之间存在唯一的“隔离直线”;和之间存在“隔离直线”,且的最小值为,则()A都是真命题B都是假命题C是假命题
7、,是真命题D是真命题,是假命题【答案】D【分析】命题,和有公共点,故隔离直线过该点,设为点斜式,结合二次函数性质对参数分类讨论,即可求解;命题,设隔离直线为,则对任意恒成立,结合二次函数性质对参数分类讨论,即可求解;【详解】对于命题,函数和的图像在处有公共点,若存在和的隔离直线,那么该直线过这个公共点,设隔离直线的斜率为,则隔离直线方程为,即由恒成立,即恒成立,(i)当时,则不恒成立,不符合题意;(ii)当时,令,对称轴,在上单调递增,且,故不恒成立,不符合题意;(iii)当时,令,对称轴,则,只有,即直线下面证明,令,求导,令,得,当时,函数在区间上单调递减;当时,函数在区间单调递增;故当时
8、,函数取得极小值,也是最小值,故,即所以和之间存在唯一的隔离直线.对于命题,设和的隔离直线为,则对任意恒成立,即对任意恒成立,由恒成立,得(i)当时,则符合题意;(ii)当时,则对任意恒成立,令,对称轴,需,即,故令,对称轴,需,即,所以,故同理可得,即,故故命题正确,命题错误;故选:D【点睛】关键点点睛:本题考查函数的新定义“隔离直线”,解题中理解“隔离直线”的定义,注意利用导数研究函数的单调性及最值时解题的关键,考查学生的转化与化归能力,属于难题.4(2023上海崇明统考一模)若存在实数,对任意实数,使得不等式恒成立,则实数m的取值范围是()ABCD【答案】A【分析】不等式等价于,原命题等
9、价于存在实数,对任意实数不等式恒成立,等价于存在实数,不等式成立,分别讨论,的情况,先求出,再求出即可解决问题.【详解】不等式等价于即,原命题等价于存在实数,对任意实数不等式恒成立,等价于存在实数,不等式成立,记,则,(1)当时,对任意,恒成立,即在上单调递减当,即时,当,即时,从而当时,则在上单调递减,在上单调递增,所以;(2)当时,令,解得, 在区间上单调递增,在上单调递减,当时,此时, 当即时,当即时,从而当时, 则在区间上单调递减,在区间上单调递增,所以;令,则,记,则,当时,恒成立,即在区间上单调递减,即,即;当时,此时,当即时,当即时,从而当时,则在区间上单调递减,在区间上单调递增
10、,所以;(3)当时,对任意,恒成立,即在上单调递增,当,即时,当,即时,从而当时,则在上单调递减,在上单调递增,所以;综上所述,所以.故选:A【点睛】结论点睛:本题考查不等式的恒成立与有解问题,可按如下规则转化:一般地,已知函数,(1)若,总有成立,故;(2)若,有成立,故;(3)若,有成立,故;(4)若,有,则的值域是值域的子集 二、填空题5(2023上海崇明统考二模)若函数的图像上点与点、点与点分别关于原点对称,除此之外,不存在函数图像上的其它两点关于原点对称,则实数的取值范围是 【答案】【分析】由题意将问题转化为在的图像关于原点对称后与的图像有两个交点,即转化为方程在上有两根,孤立参数为
11、在上有两根,求导确定函数的单调性与取值情况,作出大致图象,即可求得实数的取值范围.【详解】若有两组点关于原点对称,则在的图像关于原点对称后与的图像有两个交点由时,;得其关于原点对称后的解析式为问题转化为与在上有两个交点,即方程有两根,化简得,即与在上有两个交点对于,求导,令,解得:,即:当时,单调递增;令,解得:即:当时,单调递减,为其极大值点,时,;画出其大致图像:欲使与在时有两个交点,则,即6(2023上海统考模拟预测)在上非严格递增,满足,若存在符合上述要求的函数及实数,满足,则的取值范围是 .【答案】【分析】根据题意整理可得:对,则,分类讨论的取值范围,分析运算.【详解】,即对,则,故
12、对,则,则有:1.当时,则,可得,不成立;2.当时,则,可得,则,若,解得,符合题意;特别的:例如,取,则,解得;例如,取,则,解得;故;3.当时,则,可得,不成立;4.当时,则,可得,则,若,解得,符合题意;特别的:例如,取,则;例如,取,则;故;5.当时,则,可得,不成立;综上所述:的取值范围是.故答案为:.【点睛】关键点点睛:(1)对,结合累加法求得;(2)对于分段函数,一般根据题意分类讨论,本题重点讨论与的大小关系;(3)对特殊函数的处理,本题可取和.三、解答题7(2022上海长宁统考二模)已知函数的定义域为,若存在常数,使得对任意,都有,则称函数具有性质(1)若函数具有性质,求的值(
13、2)设,若,求证:存在常数,使得具有性质(3)若函数具有性质,且的图像是一条连续不断的曲线,求证:函数在上存在零点【答案】(1)(2)证明见解析(3)证明见解析【分析】(1)对任意,都有,代入和即可得出答案;(2)设,利用零点存在性定理即可证得结论;(3)先转化为,然后令得,分情况利用零点存在性定理证得结论.【详解】(1)函数具有性质,所以对任意,都有,令,得,令,得, 所以(2)证明:函数具有性质的充要条件为存在,使得,即,设,因为,所以在区间上函数存在零点,取,则,得函数具有性质(3)设,因为,所以,令得,若,则函数存在零点 若,当时,所以此时函数在区间上存在零点因为所以若,当时,所以此时
14、函数在区间上存在零点综上,函数在上存在零点8(2022上海闵行统考二模)对于定义域为的函数,若存在实数使得对任意恒成立,则称函数具有性质.(1)判断函数与是否具有性质,若具有性质,请写出一个的值,若不具有性质,请说明理由;(2)若函数具有性质,且当时,解不等式;(3)已知函数,对任意,恒成立,若由“具有性质”能推出“恒等于”,求正整数的取值的集合.【答案】(1)不具有性质,理由见解析;具有性质,(只要满足即可)(2)(3)【分析】(1)根据可知不具有性质;当时,结合诱导公式可知,可得具有性质;(2)由可推导得到是以为周期的周期函数;分别在和的情况下,解不等式,根据周期性可得到结论;(3)由可知
15、只需研究的情况;当、和时,通过反例可知不合题意;当、和时,结合可推导得到,由此可得取值集合.【详解】(1)不具有性质,理由如下:对于任意实数,即,不具有性质;具有性质,若,则;的一个取值为(只要满足即可).(2)由得:,是以为周期的周期函数;当时,不等式无解;当时,则,解得:;综上所述:当时,的解集为;的解集为.(3),则只需研究的情况;当时,令且对于任意恒成立,此时满足,并具有性质,但不恒等于;当时,;当时,;当时,;令且对于任意恒成立,此时满足,并具有性质,但不恒等于;当时,满足题意;当时,又,则,满足题意;当时,又,则,满足题意;综上所述:当时,满足题意的的取值集合为,满足题意的正整数的
16、取值的集合为.【点睛】关键点睛:本题考查函数中的新定义运算问题;解题关键是能够根据已知抽象函数关系式推导得到函数的周期性,进而根据周期性可将所研究的问题转化为一个周期内的函数关系式的求解问题.9(2023上海宝山统考一模)已知函数,.(1)判断函数的奇偶性;(2)若函数在处有极值,且关于x的方程有3个不同的实根,求实数m的取值范围;(3)记(是自然对数的底数).若对任意、且时,均有成立,求实数a的取值范围.【答案】(1)时,为偶函数;时,为非奇非偶函数(2);(3).【分析】(1)根据二次函数的性质以及奇偶函数的定义,即可判断;(2)根据极值,求出,得到,利用导数的性质,判断有3个不同的实根时
17、,的取值范围;(3)根据的单调性,问题转化为,整理得,分别判断函数和函数在上的单调性,根据不等式恒成立的性质,分离参数,即可求出的取值范围.【详解】(1),因为的对称轴为,故当时,的对称轴为轴,此时为偶函数;时,为非奇非偶函数.(2)在处有极值,因为,则,故,得;,此时,故和上,单调递增,上,单调递减,因为关于x的方程有3个不同的实根,根据导数的性质,当时,满足题意,得,故(3),单调递减,对任意、且时,则对任意、且时,均有成立,转化为,对任意、且时,均有成立,即,所以,函数在上单调递减,函数在上单调递增,函数在上单调递减,即在上恒成立,又因为,故,得在上恒成立,令,令,得,所以,在上单调递增
18、,在上单调递减,故,故;函数在上单调递增,即在上恒成立,又因为,故,得在上恒成立,因为函数在上为单调递增函数,故,此时,;综上所述,实数的取值范围为:.10(2023上海徐汇南洋中学校考三模)设函数,其中a为常数对于给定的一组有序实数,若对任意、,都有,则称为的“和谐数组”(1)若,判断数组是否为的“和谐数组”,并说明理由;(2)若,求函数的极值点;(3)证明:若为的“和谐数组”,则对任意,都有【答案】(1)是的“和谐数组”,理由见解析;(2)为函数的一个极大值点,为的一个极小值点.(3)见解析【分析】(1)代入有,根据指数函数、幂函数性质可得,再将代入即可证明;(2)代入值有,直接求导,令导
19、函数为0即可得到其极值点;(3)假设存在,使得,通过和谐数组定义转化得对任意恒成立,设,再利用二次函数的性质即可证明假设不成立.【详解】(1)是的“和谐数组”,理由如下:当时,.根据幂函数、指数函数的性质,对任意,都有.对任意,代入,得: 是的“和谐数组”.(2)当,于是可列表如下:00极大值极小值为函数的一个极大值点,为的一个极小值点.(3)反证法:假设存在,使得,则对任意,都有.对任意恒成立.令,则在上恒成立,由二次函数性质可知,必存在使得当时,恒成立,且此时,当时有,其中,由二次函数性质可知,必存在使得当时,.这与在上恒成立矛盾.对任意,都有【点睛】关键点睛:本题第3问的关键是运用反证法
20、,首先假设存在,使得,根据和谐数组的定义转化得存在,使得,设,通过二次函数与指数函数的图象与性质即可推理出与假设矛盾的结论,最后即得到证明.11(2023上海浦东新华师大二附中校考模拟预测)设是定义在上的奇函数.若是严格减函数,则称为“函数”.(1)分别判断和是否为函数,并说明理由;(2)若是函数,求正数的取值范围;(3)已知奇函数及其导函数定义域均为.判断“在上严格减”是“为函数”的什么条件,并说明理由.【答案】(1)是函数,不是函数,理由见解析(2)(3)“在上严格减”是“为函数”的充分非必要条件,理由见解析【分析】(1)根据“函数”的定义结合函数的奇偶性以及单调性判断即可;(2)令,利用
21、导数讨论其单调性即可求解;(3)先用特殊函数作为反例说明“在上严格减”不是“为函数”的必要条件,再构造,利用导数与单调性、最值的关系证明,根据单调性定义即可证明“在上严格减”是“为函数”的充分条件.【详解】(1)设,所以,所以和均为定义在上的奇函数.当时,函数严格减,故是函数.而当和时,故不是函数.(2),设,定义域为,所以是定义在上的奇函数.当时,不是函数,下设.当时,令,则.再设,则.设,所以当时,函数单调递减,当时,函数单调递增,所以,即恒成立,所以当时,所以当时,;当时,.因为,所以当时,当时,即恒成立,则函数严格单调递增,当时,即恒成立,则函数严格单调递减,所以正数的取值范围是.(3
22、)证:函数是定义在上的奇函数,且在上严格减,故为函数.但当或时取值相等,从而不是上严格减的函数.故“在上严格减”不是“为函数”的必要条件.下证“在上严格减”是“为函数”的充分条件.对任意,定义.则由得,且由严格减得,当时,故当时,即.现任取,考虑.则,且当时,.由关于函数的讨论知,此时.故当时,即:对任意,.移项得,故在上严格减,即为函数.综上,“在上严格减”是“为函数”的充分非必要条件.【点睛】关键点点睛:本题第二问的关键在于证明的导函数恒成立,在中,再设,则,利用常用不等式以及的取值范围即可确定的符号,进而可确定的符号;本题第三问的关键在于构造函数,利用导数与单调性、最值的关系证明,根据单
23、调性的定义即可证明.12(2023上海闵行统考一模)定义:如果函数和的图像上分别存在点M和N关于x轴对称,则称函数和具有C关系(1)判断函数和是否具有C关系;(2)若函数和不具有C关系,求实数a的取值范围;(3)若函数和在区间上具有C关系,求实数m的取值范围【答案】(1)是(2)(3)【分析】(1)根据C关系的理解,令,解得,从而得以判断;(2)利用换元法,结合二次函数的性质得到在上恒成立,分类讨论与,利用基本不等式即可求得a的取值范围;(3)构造函数,将问题转化为在上存在零点,分类讨论与,利用导数与函数的关系证得时,在上有零点,从而得解.【详解】(1)与是具有C关系,理由如下:根据定义,若与
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