高中数学课件 第二章 第8节 《幂函数与二次函数》

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1.了解幂函数的概念.2.结合函数y=x,y=x2,y=x3,y=,y=的图象,了解它们的变化情况.1.幂函数的定义形如(α∈R)的函数称为幂函数,其中为自变量,为常数.y=xαxα[思考探究1]幂函数与指数函数有何不同?提示:本质区别在于自变量的位置不同,幂函数的自变量在底数位置,而指数函数的自变量在指数位置.2.幂函数的图象[思考探究2]在上图第一象限中如何确定y=x3,y=x2,y=x,y=,y=x-1的图象?提示:画出直线x=x0,当x0>1时,>>x0>>,即当x>1时,从上到下依次为y=x3,y=x2,y=x,y=,y=x-1的图象,在(1,1)点处相交.当x0<1时,即当x<1时,从上到下依次为y=x-1,y=,y=x,y=x2,y=x3的图象.在上减;在上增(0,+3.幂函数的性质特征函数性质y=xy=x2y=x3y=y=x-1定义域值域奇偶性单调性定点在上减;在上减幂函数的图象过定点RRRRR[0,+∞){x|x≠0}[0,+∞)[0,+∞){y|y≠0}奇偶奇奇非奇非偶增函数(-∞,0]∞)增函数增函数(-∞,0)(0,+∞)(1,1)4.二次函数的解析式(1)一般式:y=ax2+bx+c(a≠0)(2)顶点式:y=(x-h)2+k(3)两根式:y=(x-x1)(x-x2)5.二次函数f(x)=ax2+bx+c(a≠0)的单调区间是和1.下列函数中:①y=②y=3x-2;③y=x4+x2;④y=是幂函数的个数为()A.1B.2C.3D.4解析:由幂函数定义可知,y==x-3,y==为幂函数.答案:B2.已知点M(,3)在幂函数f(x)的图象上,则f(x)的表达式为()A.f(x)=x2B.f(x)=x-2C.f(x)=D.f(x)=解析:设幂函数的解析式为y=xα,则3=()α,∴α=-2,∴y=x-2答案:B3.函数y=2x2-6x+3,x∈[-1,1],则y的最小值是()A.-B.3C.-1D.不存在解析:函数y=2x2-6x+3的图象的对称轴为x=>1,∴函数y=2x2-6x+3,在x∈[-1,1]上为单调递减函数,∴ymin=2-6+3=-1.答案:C4.若二次函数f(x)满足f(x+1)-f(x)=2x,f(0)=1,则f(x)=.解析:设函数f(x)=ax2+bx+c(a≠0).∵f(0)=1,∴c=1,即f(x)=ax2+bx+1.又f(x+1)-f(x)=2x,∴a(x+1)2+b(x+1)-ax2-bx=2x.∴2ax+a+b=2x.∴a=1,b=-1,即f(x)=x2-x+1.答案:x2-x+15.若函数f(x)=x2+(a+2)x+b(x∈[a,b])的图象关于直线x=1对称,则f(x)max=.解析:由题知∴∴f(x)=x2-2x+6,x∈[-4,6],∴当x=-4或6时,f(x)max=30.答案:30幂函数y=xα的性质和图象,由于α的取值不同而比较复杂,一般可从三方面考查:(1)α的正负:α>0时图象经过(0,0)点和(1,1)点,在第一象限的部分“上升”;α<0时图象不过(0,0)点,经过(1,1)点,在第一象限的部分“下降”;(2)曲线在第一象限的凹凸性:α>1时曲线下凹,0<α<1时曲线上凸,α<0时曲线下凹;(3)函数的奇偶性:一般先将函数式化为正指数幂或根式形式,再根据函数定义域和奇偶性定义判断其奇偶性.[特别警示]无论α取何值,幂函数的图象必经过第一象限,且一定不经过第四象限.已知幂函数f(x)=(m∈N*)的图象关于y轴对称,且在(0,+∞)上是减函数,求满足:(a+1)<(3-2a)的a的范围.[思路点拨][课堂笔记]∵函数在(0,+∞)上递减,∴m2-2m-3<0,解得-1<m<3.∵m∈N*,∴m=1,2.又函数的图象关于y轴对称,∴m2-2m-3是偶数,而22-2×2-3=-3为奇数,12-2×1-3=-4为偶数,∴m=1.而f(x)=x在(-∞,0),(0,+∞)上均为减函数,∴(a+1)<(3-2a)等价于a+1>3-2a>0,或0>a+1>3-2a或a+1<0<3-2a.解得a<-1或<a<.故a的范围为{a|a<-1或<a<}.一元二次函数的三种不同解析式实质上是一样的,用哪种形式的解析式,取决于不同的条件.求其解析式时一般用待定系数法,经过三点用一般式;给出顶点坐标,用顶点式;已知与x轴的两交点,用双根式.[特别警示]二次函数解析式的确定,应视具体问题,灵活地选用其形式,再根据题设条件列方程组,即运用待定系数法来求解.在具体问题中,常常会与图象的平移、对称,函数的周期性、奇偶性等知识有机地结合在一起.已知函数f(x)=x2+mx+n的图象过点(1,3),且f(-1+x)=f(-1-x)对任意实数都成立,函数y=g(x)与y=f(x)的图象关于原点对称.(1)求f(x)与g(x)的解析式;(2)若F(x)=g(x)-λf(x)在(-1,1]上是增函数,求实数λ的取值范围.[思路点拨][课堂笔记](1)由题意知:解得∴f(x)=x2+2x.设函数y=f(x)图象上的任意一点Q(x0,y0)关于原点的对称点为P(x,y),则x0=-x,y0=-y.∵点Q(x0,y0)在y=f(x)的图象上,∴-y=x2-2x,∴y=-x2+2x,∴g(x)=-x2+2x.(2)F(x)=-x2+2x-λ(x2+2x)=-(1+λ)x2+2(1-λ)x.∵F(x)在(-1,1]上是增函数,∴F′(x)=-2(1+λ)x+2(1-λ)≥0在(-1,1]上恒成立,即λ≤在(-1,1]上恒成立.令u=-1,由u=-1在(-1,1]上为减函数可知,当x=1时u取最小值0,故λ≤0,即所求λ的取值范围是(-∞,0].若将例(2)中的“增函数”改为“单调函数”,求实数λ的取值范围.解:F(x)=-(1+λ)x2+2(1-λ)x.当1+λ=0,即λ=-1时,F(x)=4x在(-1,1]上为单调函数.当1+λ≠0时,函数图象的对称轴为x=,则≥1或≤-1,解之得λ<-1或-1<λ≤0,综上所述,λ的取值范围为λ≤0.二次函数求最值问题,首先采用配方法化为y=a(x-m)2+n的形式,得顶点(m,n)和对称轴方程x=m,结合二次函数的图象求解,常见有三种类型:(1)顶点固定,区间也固定;(2)顶点含参数(即顶点为动点),区间固定,这时要讨论顶点横坐标何时在区间之内,何时在区间之外;(3)顶点固定,区间变动,这时要讨论区间中的参数.讨论的目的是确定对称轴和区间的关系,明确函数的单调情况,从而确定函数的最值.已知函数f(x)=4x2-4ax+a2-2a+2在区间[0,2]上有最小值3,求a的值.[思路点拨][课堂笔记]∵f(x)=4(x-)2-2a+2,对称轴为x=.①当≤0,即a≤0时,函数f(x)在[0,2]上是增函数,∴f(x)min=f(0)=a2-2a+2.由a2-2a+2=3,得a=1±.∵a<0,∴a=1-.②当0<<2,即0<a<4时,f(x)min=f()=-2a+2.由-2a+2=3,得a=-∉(0,4),舍去.③当≥2,即a≥4时,函数f(x)在[0,2]上是减函数,f(x)min=f(2)=a2-10a+18.由a2-10a+18=3,得a=5±,∵a≥4,∴a=5+.综上所述,a=1-或a=5+.二次函数是一种常考常新的“老函数”,特别是二次函数的图象以及单调性是高考的常考内容,09年江苏高考将二次函数的概念、性质、图象与一元二次不等式的解法相结合,考查学生灵活运用数形结合、分类讨论的思想方法进行探索、分析与解决问题的能力,符合新课标的要求,是一个新的考查方向.[考题印证](2009·江苏高考)(12分)设a为实数,函数f(x)=2x2+(x-a)|x-a|.(1)若f(0)≥1,求a的取值范围;(2)求f(x)的最小值;(3)设函数h(x)=f(x),x∈(a,+∞),直接写出(不需给出演算步骤)不等式h(x)≥1的解集.【解】(1)因为f(0)=-a|-a|≥1,所以-a0,即a0.由a2≥1知a≤-1.因此,a的取值范围为(-∞,-1].┄┄┄┄┄┄┄(2分)(2)记f(x)的最小值为g(a).我们有f(x)=2x2+(x-a)|x-a|=①②┄(4分)(i)当a≥0时,f(-a)=-2a2,由①②知f(x)≥-2a2,此时g(a)=-2a2.┄┄┄(5分)(ⅱ)当a0时,f()=a2.若xa,则由①知f(x)≥a2;┄┄┄┄┄┄┄┄(7分)若x≤a,则x+a≤2a0,由②知f(x)≥2a2a2.此时g(a)=a2.综上得g(a)=┄┄┄┄┄┄┄(9分)(3)(ⅰ)当a∈(-∞,-]∪[,+∞)时,解集为(a,+∞);┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(10分)(ⅱ)当a∈[-,)时,解集为[,+∞);┄┄┄┄┄┄┄┄(11分)(ⅲ)当a∈(-,-)时,解集为(a,]∪[,+∞).(12分)[自主体验]设二次函数f(x)=x2+ax+a,方程f(x)-x=0的两根x1和x2满足0<x1<x2<1.(1)求实数a的取值范围;(2)试比较f(0)f(1)-f(0)与的大小,并说明理由.解:法一:(1)令g(x)=f(x)-x=x2+(a-1)x+a,则由题意可得⇒0<a<3-.故所求实数a的取值范围是(0,3-).或a>3+(2)f(0)f(1)-f(0)=g(0)g(1)=2a2,令h(a)=2a2.∵当a>0时h(a)单调增加,∴当0<a<3-时,0<h(a)<h(3-2)=2(3-2)2=2(17-12)=2·<,即f(0)f(1)-f(0)<.法二:(1)同法一.(2)∵f(0)f(1)-f(0)=g(0)g(1)=2a2,由(1)知0<a<3-,∴-1<-17<0,又+1>0,于是2a2-=(32a2-1)=(-1)(+1)<0,即2a2-<0,故f(0)f(1)-f(0)<.1.(2010·长春模拟)当(x,+∞)时,幂函数y=(m2-m-1)x-5m-3为减函数,则实数m的值为()A.m=2B.m=-1C.m=-1或m=2D.m≠解析:∵函数y=(m2-m-1)x-5m-3为幂函数,∴m2-m-1=1,即m=2或m=-1.当m=-1时,y=x2,在(0,+∞)上为增函数,∴m≠-1;当m=2时,y=x-13,在(0,+∞)上为减函数,∴m=2.答案:A2.(2010·沈阳模拟)若f(x)=x2-ax+1有负值,则实数a的取值范围是()A.a≤-2B.-2<a<2C.a>2或a<-2D.1<a<3解析:∵f(x)=x2-ax+1有负值,∴Δ=a2-4>0,即a>2或a<-2.答案:C3.已知2x2-3x≤0,那么函数f(x)=x2+x+1()A.有最小值,但无最大值B.有最小值,有最大值1C.有最小值1,有最大值D.无最小值,也无最大值解析:∵2x2-3x≤0,∴0≤x≤,又∵f(x)=(x+)2+,∴f(x)min=f(0)=1,f(x)max=f()=.答案:C4.方程mx2+2mx+1=0有一根大于1,另一根小于1,则实数m的取值范围是.解析:令f(x)=mx2+2m+1,当m>0时,f(1)=3m+1<0,即m<-,舍去;当m<0时,3m+1>0,即m>-,∴-<m<0.答案:-<m<05.已知函数f(x)=(x-a)(x-b)+2(a<b),若α、β(α<β)是方程f(x)=0的两个根,则实数a,b,α,β之间的大小关系是.解析:已知函数f(x)=(x-a)(x-b)+2(a<b),若α、β(α<β)是方程f(x)=0的两个根,则实数a,b,α,β之间的大小关系是若令g(x)=(x-a)(x-b),显然函数g(x)的两个零点是a,b函数f(x)的两个零点是α,β,而函数f(x)的图象是由函数g(x)的图象向上平移两个单位得到的,结合图象可知:a<α<β<b.答案:a<α<β<b6.函数f(x)=x2-4x-4在闭区间[t,t+1](t∈R)上的最小值记为g(t).(1)试写出g(t)的函数关系式;(2)作出g(t)的大致

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