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函数图像变换及应用

函数图像变换及应用
函数图像变换及应用

上节课知识检测

一、基本内容

1.利用描点法作函数图像

其基本步骤是列表、描点、连线,具体为:

2、会画基本函数图像(一次(两点想x 取0,,y 取0(或X 取1))、反比例(三点(x 取1/2、1,2)对称轴、对称中心)、二次(对称轴\顶点\开口)、幂(四点x 取0,1/2,1,2对称)、指数(三点x 取-1,0,1)、对数(三点Y-1,0,1)、对勾(两部分相等时X 值点)、三角(x 取五点;对称轴、对称中心))

3.掌握画图像的基本方法:(1)描点法(2)图像变换法.平移、伸缩、翻折 (3)讨论分段法

(1)平移变换:

y =f (x ) ――――――――――→a >0,右移a 个单位a <0,左移|a |个单位 y =f (x -a ); y =f (x ) ―――――――――→b >0,上移b 个单位b <0,下移|b |个单位 y =f (x )+b . (2)伸缩变换:

y =f (x )

1

011

1ωωωω

<<>????????→,伸原的倍

,短原的

长为来缩为来 y =f (ωx );

y =f (x ) ――――――――――――→A >1,伸为原来的A 倍0

y =f (x )―――――――――→关于x 轴对称 y =-f (x ); y =f (x )――――――→关于y 轴对称 y =f (-x ); y =f (x )――――――――→关于原点对称 y =-f (-x ). (4)翻折变换:

y =f (x )―――――――――――――――→去掉y 轴左边图,保留y 轴右边图将y 轴右边的图像翻折到左边去

y =f (|x |);

y =f (x )―――――――――→留下x 轴上方图将x 轴下方图翻折上去

y =|f (x )|.

二、易错点

1.在解决函数图像的变换问题时,要遵循“只能对函数关系式中的x ,y 变换”的原则,写出每一次的变换所得图像对应的解析式,这样才能避免出错.

2.明确一个函数的图像关于y 轴对称与两个函数的图像关于y 轴对称的不同,前者也是自身对称,且为偶函数,后者也是两个不同函数的对称关系.

三、基本考点及例题 考点一 作图像

画函数图像的一般方法

1、直接法.(1)描点法 (2)经验法:当函数表达式(或变形后的表达式)是熟悉的基本函数时,就可根据这些函数的特征直接作出;

2、图像变换法.若函数图像可由某个基本函数的图像经过平移、翻折、对称得到,可利用图像变换作出,但要注意变换顺序.对不能直接找到熟悉的基本函数的要先变形,并应注意平移变换与伸缩变换的顺序对变换单位及解析式的影响.

3、分段函数:分别作出每段区间的图像,注意:分段函数是一种特殊的函数,自变量在不同范围内取值时,对应的解析式不同,但无论分段函数共有几段,它始终是一个函数,而不是多个函数。

典例1-1】分别画出下列函数的图像: (1)y =2x ; (2)1

()2

x

y = ; 训练1-1-1】分别画出下列函数的图像: 1)y =x 2-2x -1. ; (2)y =lg x 典例1-2】、分别画出下列函数的图像: (1)y =2

x +2

; (2)y =x 2

-2|x |-1. (3)y =?

????

x 2,x <0,2x -1,x ≥0

解:(1)将y =2x 的图像向左平移2个单位.图像如图

(2).y =?????

x 2-2x -1,x ≥0,

x 2+2x -1,x <0.

图像如图

(3).作出函数的图象

训练1-2-1】 分别画出下列函数的图像 (1)1

()2

x

y =-3 (2)y =|lg x | 解:

(12法1:变换---先作)f(x)=lg x

法2:y =?

????

lg x ,x ≥1,

-lg x ,0

考点二图像变换的语言理解

典例2-1】.为了得到函数y =2x -

3-1的图像,只需把函数y =2x 的图像上所有的点( ) A .向右平移3个单位长度,再向下平移1个单位长度 B .向左平移3个单位长度,再向下平移1个单位长度 C .向右平移3个单位长度,再向上平移1个单位长度 D .向左平移3个单位长度,再向上平移1个单位长度

训练2-1-1】.函数f (x )的图象向右平移1个单位长度,所得图象与曲线y =e x 关于y 轴对称,则f (x )=________.

解析 与y =e x 图象关于y 轴对称的函数为y =e -x ,依题意,f (x )图象向右平移一个单位,得y =e -x 的图象.∴f (x )的图象可由y =e -x 的图象向左平移一个单位得到.∴f (x )=e -(x +1)=e -x -1. 答案 e -x -1

考点三识图辨图

常用的方法

1、识图(1)定量计算法:通过图像上确定的点(能确定坐标的点),坐标适合函数式,代入列等式(方程),定量的计算来分析解决问题;

(2)定性分析法:图像的上升(或下降)的趋势,对称关系等,通过对问题进行定性(单调性、奇偶性等)的分析,从而得出利用这一特征分析解决问题;

(3)函数模型法:由所提供的图像特征,联想相关函数模型,利用这一函数模型来分析解决问题.

2、辨图(1)作出函数图像,对照选择

(2)定性分析法:通过对问题进行定性的分析,从而得出图像的上升(或下降)的趋势,利

用这一特征分析解决问题;或利用函数特殊点的正负、大小验证

典例3-1】.如图,函数f (x )的图像是曲线OAB ,其中点O ,A ,B 的坐标分别为(0,0),(1,2),(3,1),则f ? ??

??

1f (3)的值等于________.

解析:∵由图像知f (3)=1, ∴1

f (3)=1.∴f ????1f (3)=f (1)=2.

答案:2

训练3-1-1】、已知指数函数)10()(≠>=a a a x f x

且的图象经过点(3,π),求

)1(),0(f f ,)3(-f 的值。

训练3-1-2】、若函数1

()3x f x a

-=+恒过定点P ,试求点P 的坐标。

解:将指数函数)10(≠>=a a a y x

且的图象沿x 轴右移一个单位,再沿y 轴上移3个单位即可得到1

()3x f x a

-=+的图象,因为x y a =的图象恒过(0,1),故相应的

1()3x f x a -=+恒过定点(1,4)。

训练3-1-2】.已知函数f (x )=?

???

?

3-x 2,x ∈[-1,2],x -3,x ∈(2,5].

(1)在如图所示给定的直角坐标系内画出f (x )的图像; (2)写出f (x )的单调递增区间;

(3)由图像指出当x 取什么值时f (x )有最值. 10.解:(1)函数f (x )的图像如图所示. (2)由图像可知,函数f (x )的单调递增区间为 [-1,0],[2,5]. (3)由图像知当x =2时,

f (x )min =f (2)=-1, 当x =0时,f (x )max =f (0)=3.

训练3-1-3】. (2014·福建卷)若函数y =log a x (a >0,且a ≠1)的图象如图所示,

则下列函数图象正确的是( )

典例3-1-4】.(2014·山东卷)已知函数y =log a (x +c )(a ,c 为常数,其中a >0,a ≠1)的图象如图,则下列结论成立的是( )

A .a >1,c >1

B .a >1,0<c <1

C .0<a <1,c >1

D .0<a <1,0<c <1

解析 由题图可知,函数在定义域内为减函数,所以0<a <1.又当x =0时,y >0,即log a c >0,所以0<c <1. 答案 D

训练3-2-1】 (2014·佛山一模)函数f (x )=?????

3x

,x ≤1,log 1

3

x ,x >1,则y =f (x +1)的图像大致是

( )

解析:选B 作出f (x )=????

?

3x ,x ≤1,log 1

3

x ,x >1

的图像,如图.

再把f (x )的图像向左平移一个单位, 可得到y =f (x +1)的图像.故选B.

训练3-2-2】(2012·湖北高考)已知定义在区间[0,2]上的函数y =f (x )的图像如图所示,则y =-f (2-x )的图像为( )

(2)法一:由y =f (x )的图像知f (x )=???

x (0≤x ≤1),

1(1

当x ∈[0,2]时,2-x ∈[0,2],所以f (2-x )=?????

1(0≤x ≤1),

2-x (1

故y =-f (2-x )=?????

-1(0≤x ≤1),

x -2(1

法二:当x =0时,-f (2-x )=-f (2)=-1;当x =1时,-f (2-x )=-f (1)=- 1.

观察各选项,可知应选B.

[训练3-2-3] (2013·福建高考)函数f (x )=ln(x 2+1)的图像大致是( )

[解析] (1)f (x )=ln(x 2+1),x ∈R , 当x =0时,f (0)=ln 1=0, 即f (x )过点(0,0),排除B ,D.

∵f (-x )=ln [(-x )2+1]=ln(x 2+1)=f (x ), ∴f (x )是偶函数,其图像关于y 轴对称,故选A. 考点四函数图像的应用

函数图像是函数的一种表达形式,它形象地揭示了函数的性质,为研究函数的数量关系提供了“形”的直观性.归纳起来图像的应用常见的命题角度有:

(1)确定方程根的个数; (2)求参数的取值范围; (3)求不等式的解集.

应用 一 确定方程根的个数

典例4-1】.(2014·日照一模)已知f (x )=?

????

|lg x |,x >0,2|x |,x ≤0,则函数y =2f 2(x )-3f (x )+1的零点

个数是________.

解析:方程2f 2(x )-3f (x )+1=0的解为f (x )=1

2或1.作出y =f (x )的图像,由图像知零点的

个数为5.

答案:5

训练4-1-1】(2013年高考湖南(文))函数f(x)=㏑x 的图像与函数g(x)=x 2-4x+4

的图像的交点个数为______

( )

A .0

B .1

C .2

D .3

画图像【答案】C

训练4-1-2】(2011高考)函数()2ln f x x =的图像与函数()245g x x x =-+的图像的交点个数为

A.3

B.2

C.1

D.0 画图,二次最低点在对数之下【答案】B

应用二 求参数的取值范围

思路:1、先给参数一定值(如0))画出图像,再根据参数移动,确定参数(或相关式子)的范围

2、含参数方程问题可转化两函数交点(公共点问题)

典例4-2-1】、 若函数f (x )=x 2-ax -a 在区间[0,2]上的最大值为1,则实数a 等于________.

讨论,画图,答案:1

训练4-2-1-1】.若log a 23<1, 则a 的取值范围是 分析:a >1, 画图

log a 23<0,满足;0< a <1,画图

y=1,y= log a x,x=

23时a =23;分析a 变化时满足的条件0

0

3或a >1

训练4-2-1-2】.(2015·福建卷)若函数f (x )=???-x +6,x ≤2,

3+log a x ,x >2(a >0,且a ≠1)的值域

是[4,+∞),则实数a 的取值范围是________.

解析 由题意f (x )的图象如图,则?????a >1,

3+log a 2≥4,∴1<a ≤2.

答案 (1,2]

典例4-2-2】.已知函数f (x )=2x ,x ∈R .当m 取何值时方程|f (x )-2|=m 有一个解?两个解?

解:令F (x )=|f (x )-2|=|2x -2|, G (x )=m ,

画出F (x )的图像如图所示.

由图像看出,当m =0或m ≥2时,函数F (x )与G (x )的图像只有一个交点,原方程有一个解;

当0

函数F (x )与G (x )的图像有两个交点, 原方程有两个解.

训练4-2-2-1】 (2015·洛阳模拟)若函数f (x )=???2x -a ,x ≤0,

ln x ,x >0有两个不同的零点,

则实数a 的取值范围是________.

解析 当x >0时,由f (x )=ln x =0,得x =1. 因为函数f (x )有两个不同的零点,则当x ≤0时, 函数f (x )=2x -a 有一个零点,令f (x )=0得a =2x , 因为0<2x ≤20=1,所以0<a ≤1, 所以实数a 的取值范围是0<a ≤1. 答案 (0,1]

训练4-2-2-2】.(2015·山东卷)设函数f (x )=???3x -1,x <1,

2x ,x ≥1,则满足f (f (a ))=2f (a )的a

取值范围是( ) A.??????23,1 B.[0,1] C.????

??

23,+∞

D.[1,+∞)

解析 当a =2时,f (a )=f (2)=22=4>1,f (f (a ))=2f (a ),∴a =2满足题意,排除A ,B 选项;当a =23时,f (a )=f ? ????

23=3×23-1=1,f (f (a ))=2f (a ),∴a =23满足题

意,排除D 选项,故答案为C. 答案 C

典例4-2-3】(2010全国卷1理数)(15)直线1y =与曲线2y x x a =-+有四个交

点,则a 的取值范围是 . 解:

交点---方程根---分参---画图,

训练4-2-3-1】.已知函数f (x )=???2,x >m ,

x 2+4x +2,x ≤m 的图象与直线y =x 恰有三个

公共点,则实数m 的取值范围是( ) A .(-∞,-1] B .[-1,2) C .[-1,2] D .[2,+∞)

解析 法一 特值法,令m =2,排除C ,D ,令m =0,排除A ,故选B. 法二 令x 2+4x +2=x ,解得x =-1或x =-2, 所以三个解必须为-1,-2和2, 所以有-1≤m <2.故选B. 答案 B

训练4-2-3-2】.【2012高考真题天津理14】已知函数1

12--=

x x y 的图象与函数

2-=kx y 的图象恰有两个交点,则实数k 的取值范围是_________.

讨论去绝对值并画图,直线过定点(0,-2),注:动直线要么过定点,要么平行【答案】10<

训练4-2-3-3】.对实数a 和b ,定义运算“?”:a ?b =?

????

a ,a -

b ≤1,

b ,a -b >1.设函数f (x )=(x 2

-2)?(x -1),x ∈R.若函数y =f (x )-c 的图像与x 轴恰有两个公共点,则实数c 的取值范围是( )

A .(-1,1]∪(2,+∞)

B .(-2,-1]∪(1,2]

C .(-∞,-2)∪(1,2]

D .[-2,-1]

解析:选B ∵a ?b =?

????

a ,a -

b ≤1,

b ,a -b >1,

∴函数f (x )=(x 2-2)?(x -1)

=?

????

x 2-2,-1≤x ≤2,

x -1,x <-1或x >2.

结合图像可知,当c ∈(-2,-1]∪(1,2]时,函数f (x )与y =c 的图像有两个公共点, ∴c 的取值范围是(-2,-1]∪(1,2].

应用三 求不等式的解集

典例4-3】、求不等式)10(147

2≠>>--a a a a

x x 且中x 的取值范围。

解:当a > 1时,函数x

y a =在R 上是增函数,所以

274127413x x a a x x x -->?->-?<-;

当0 < a < 1时,函数x

y a =在R 上是减函数,所以

274127413x x a a x x x -->?-<-?>-。

训练4-3-1】.函数f (x )是定义在[-4,4]上的偶函数,其在[0,4]上的图像如图所示,那么不等式

f (x )

cos x

<0的解集为________. 解析:在????0,π

2上y =cos x >0, 在????

π2,4上y =cos x <0.

由f (x )的图像知在????1,π2上f (x )

cos x <0, 因为f (x )为偶函数,y =cos x 也是偶函数, 所以y =f (x )

cos x

为偶函数,

所以f (x )

cos x

<0的解集为????-π2,-1∪????1,π2.

答案:????-π2,-1∪???

?1,π2 训练4-3-2】.(2015·北京卷)如图,函数f (x )的图象为折线ACB ,

则不等式f (x )≥log 2(x +1)的解集是( ) A.{x |-1<x ≤0} B.{x |-1≤x ≤1} C.{x |-1<x ≤1} D.{x |-1<x ≤2}

解析 如图,由图知:f (x )≥log 2(x +1)的解集为{x |-1

作业

1、 (1)(2015·安徽卷)函数f (x )=ax +b

(x +c )2

的图象如图所示,则

下列结论成立的是( ) A.a >0,b >0,c <0 B.a <0,b >0,c >0 C.a <0,b >0,c <0 D.a <0,b <0,c <0

解析 (1)函数定义域为{x |x ≠-c },结合图象知-c >0,∴c <0;令x =0,得f (0)=b c 2,又由图象知f (0)>0,∴b >0;令f (x )=0,得x =-b a ,结合图象知-b

a >0,∴a <0.故选C.

2、 (2015·成都诊断)已知f (x )=2x -1,g (x )=1-x 2,规定:当|f (x )|≥g (x )时,h (x )=|f (x )|;当|f (x )|<g (x )时,h (x )=-g (x ),则h (x )( ) A.有最小值-1,最大值1 B.有最大值1,无最小值 C.有最小值-1,无最大值

D.有最大值-1,无最小值

解析 由题意得,利用平移变化的知识画出函数|f (x )|,g (x )的图象如图,而h (x )=?????|f (x )|,|f (x )|≥g (x ),-g (x ),|f (x )|<g (x ),

故h (x )有最小值-1,无最大值. 答案 C

3、.(2015·福建卷)若函数f (x )=???-x +6,x ≤2,

3+log a x ,x >2(a >0,且a ≠1)的值域是[4,+

∞),则实数a 的取值范围是________.

解析 由题意f (x )的图象如图,则?????a >1,

3+log a 2≥4,∴1<a ≤2.

答案 (1,2]

4.函数f (x )=log 2x -1

x 的零点所在的区间为( ) A.? ?

?

??0,12 B.? ??

??

12,1 C.(1,2)

D.(2,3)

解析 函数f (x )的定义域为(0,+∞),且函数f (x )在(0,+∞)上为增函数. f ? ??

??

12=log 212-112=-1-2=-3<0,f (1)=log 21-11=0-1<0, f (2)=log 22-12=1-12=12>0,f (3)=log 23-13>1-13=2

3>0,即f (1)·f (2)<0,

∴函数f (x )=log 2x -1

x 的零点在区间(1,2)内. 答案 C

5、 (2015·南阳模拟)已知函数f (x )=1

x +2

-m |x |有三个零点,则实数m 的取值范围为________.

解析 函数f (x )有三个零点等价于方程1

x +2

=m |x |有且仅有三个实根.

∵1x +2

=m |x |?1m =|x |(x +2),作函数y =|x |(x +2)的图象,如图所示,由图象可知

m 应满足0<1

m <1,故m >1. 答案 (1,+∞)

6.(2014·山东卷)已知函数f (x )=|x -2|+1,g (x )=kx .若方程f (x )=g (x )有两个不相等的实根,则实数k 的取值范围是( ) A.? ?

???0,12

B.? ????

12,1 C.(1,2)

D.(2,+∞)

解析 由f (x )=g (x ),∴|x -2|+1=kx ,即|x -2|=kx -1,所以原题等价于函数y =|x -2|与y =kx -1的图象有2个不同交点.如图:∴y =kx -1在直线y =x -1与y =12x -1之间,∴1

2<k <1,故选B. 答案 B

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