- 集合与函数的概念
- 共44150题
已知f(x+1)=x2+4x+3(x≥-1).
(1)求f(x),并指出定义域;
(2)求f-1(x).
正确答案
(1)∵f(x+1)=x2+4x+3
=(x+2)2-1
=[(x+1)+1]2-1,(x≥-1)
f(x)=(x+1)2-1(x≥0)
(2)由(1)中,f(x)=(x+1)2-1(x≥0)
∴f(x)∈[0,+∞)
令y=(x+1)2-1
∴y+1=(x+1)2,
∴x+1=
∴x=-1,(y≥0)
∴f-1(x)=-1(x≥0)
已知函数f(x)=,求f(x)的定义域,判断它的奇偶性,并求其值域.
正确答案
由cos2x≠0,得2x≠kπ+,
解得x≠+
,k∈Z.
所以f(x)的定义域为{x|x∈R且x≠+
,k∈Z}.
因为f(x)的定义域关于原点对称,
且f(-x)=
==f(x),
所以f(x)是偶函数.
当x≠+
,k∈z时,
f(x)=
==3cos2x-1,
所以f(x)的值域为{y|-1≤y<或
<y≤2}.
(1)求函数的定义域;
(2)求函数的值域.
正确答案
解:(1)由题 解得
故x,1)
函数f(x)=,1)
(2)由题1+3x,+∞)
∴=-1
函数值域为[-1,+∞)。
已知M(-3,0)﹑N(3,0),P为坐标平面上的动点,且直线PM与直线PN的斜率之积为常数m(m≥-1,m≠0).
(1)求P点的轨迹方程并讨论轨迹是什么曲线?
(2)若m=-,P点的轨迹为曲线C,过点Q(2,0)斜率为k1的直线ℓ1与曲线C交于不同的两点A﹑B,AB中点为R,直线OR(O为坐标原点)的斜率为k2,求证k1k2为定值;
(3)在(2)的条件下,设=λ
,且λ∈[2,3],求ℓ1在y轴上的截距的变化范围.
正确答案
(1)设p(x,y)
由•
=m,得y2=m(x2-9),
若m=-1,则方程为x2+y2=9,轨迹为圆(除A B点);
若-1<m<0,方程为+
=1,轨迹为椭圆(除A B点);
若m>0,方程为-
=1,轨迹为双曲线(除A B点).
(2)m=-时,曲线C方程为
+
=1,设ℓ1的方程为:x=ty+2
与曲线C方程联立得:(5t2+9)y2+20ty-25=0,
设A(x1,y1),B(x2,y2),则y1+y2=①,y1y2=
②,
可得R(,
),k1k2=
•(-
)=-
.
(3)由=λ
得y2=-λy1代入①②得:(1-λ)y1=
③,λ
=
④,
③式平方除以④式得:-2+λ=
,
而-2+λ在λ∈[2,3]上单调递增,
≤
-2+λ≤
,
≤
≤2,ℓ1在y轴上的截距为b,b2=(-
)2=
∈[
,12],b∈[-2
,-
]∪[
,2
].
函数f(x)=(a,b是非零实常数),满足f(2)=1,且方程f(x)=x有且仅有一个解.
(1)求a、b的值;
(2)是否存在实常数m,使得对定义域中任意的x,f(x)+f(m-x)=4恒成立?为什么?
(3)在直角坐标系中,求定点A(-3,1)到此函数图象上任意一点P的距离|AP|的最小值.
正确答案
(1)由f(2)=1得2a+b=2,又x=0一定是方程=x的解,
所以=1无解或有解为0,(3分)
若无解,则ax+b=1无解,得a=0,矛盾,
若有解为0,则b=1,所以a=. (6分)
(2)f(x)=,设存在常数m,使得对定义域中任意的x,f(x)+f(m-x)=4恒成立,
取x=0,则f(0)+f(m-0)=4,即=4,m=-4(必要性)(8分)
又m=-4时,f(x)+f(-4-x)=+
=…=4成立(充分性) (10分)
所以存在常数m=-4,使得对定义域中任意的x,f(x)+f(m-x)=4恒成立,(11分)
(3)|AP|2=(x+3)2+()2,设x+2=t,t≠0,(13分)
则|AP|2=(t+1)2+()2=t2+2t+2-
+
=(t2+
)+2(t-
)+2=(t-
)2+2(t-
)+10
=( t-+1)2+9,(16分)
所以当t-+1=0时即t=
,也就是x=
时,
|AP|min=3 (18分)
设f(x)=.
(1)当a=-1,b=4时,求函数f(ex)(e是自然对数的底数.)的定义域和值域;
(2)求满足下列条件的实数a的值:至少有一个正实数b,使函数f(x)的定义域和值域相同.
正确答案
(14分)(1)f(ex)=,
由-e2x+4ex≥0解得0<ex≤4,∴x≤ln4,
所以函数f(ex)的定义域是(-∞,ln4].…(2分)
设ex=t>0,则f(ex)=,
记g(t)=-t2+4t(t>0),∴g(t)∈[0,4],∴f(ex)∈[0,2],即f(ex)的值域是[0,2]…(4分)
(2)①若a=0,则对于每个正数b,f(x)=的定义域和值域都是[0,+∞)
故a=0满足条件; …(6分)
②若a>0,则对于正数b,f(x)=的定义域为D={x|ax2+bx≥0}=(-∞,-
]∪[0,+∞),
但f(x)的值域A⊆[0,+∞),
故D≠A,即a>0不合条件; …(9分)
③若a<0,则对正数b,f(x)=的定义域D=[0,-
]
由于此时(f(x))max=f(-)=
,故f(x)的值域为[0,
]
则-=
⇔
⇔a=-4
综上所述:a的值为0或-4…(14分)
已知函数.
(1)设f(x)的定义域为A,求集合A;
(2)判断函数f(x)在(1,+∞)上单调性,并用定义加以证明.
正确答案
解:(1)由x2﹣1≠0,得x≠1,所以,函数的定义域为x∈R|x≠1
(2)函数在(1,+∞)上单调递减.
证明:任取x1,x2∈(1,+∞),设x1<x2,
则△x=x2﹣x1>0,
∵x1>1,x2>1,∴x12﹣1>0,x22﹣1>0,x1+x2>0.
又x1<x2,所以x1﹣x2<0,
故△y<0.
因此,函数在(1,+∞)上单调递减
已知:函数f(x)=x﹣,
(1)求:函数f(x)的定义域;
(2)判断函数f(x)的奇偶性并说明理由;
(3)判断函数f(x)在(0,+∞)上的单调性,并用定义加以证明.
正确答案
解:(1)定义域:(﹣∞,0)∪(0,+∞);
(2)定义域关于原点对称,f(﹣x)=(﹣x)﹣,则:
函数f(x)是奇函数;
(3)判断:函数f(x)在(0,+∞)上是增函数,
证明:任取x1,x2∈(0,+∞)且x1<x2,
∵x1<x2,
∴x1﹣x2<0,
∵x1,x2∈(0,+∞),
∴,
∴,
即f(x1)<f(x2)
∴函数f(x)在(0,+∞)上是增函数.
已知函数 f(x)=2+log3x(1≤x≤9),g(x)=[f(x)]2+f(x2).
(1)求函数g(x)的解析式及定义域;
(2)求函数g(x)的最大值与最小值及相应的x值.
正确答案
(1)由g(x)=[f(x)]2+f(x2)
=(2+log3x)2+(2+log3x2),
得g(x)的解析式为g(x)=log32x+6log3x+6,
由,
得g(x)的定义域为 1≤x≤3.
(2)因为 g(x)=log32x+6log3x+6
=(log3x+3)2-3(1≤x≤3),
又 0≤log3x≤1,
所以当log3x=0,
即x=1时,
g(x)min=6;
当log3x=1,
即x=3时,
g(x)max=13.
设函数f(x)=kax-a-x(a>0且a≠1)是定义域为R上的奇函数.
(1)求k的值.
(2)若f(1)>0,试求不等式f(x2+2x)+f(x-4)>0试求不等式f(1)>0,试求不等式f(x2+2x)+f(x-4)>0的解集;
(3)若f(1)=,且g(x)=a2x+a-2x-2mf(x)在[1,+∞)上的最小值为-2,求m.
正确答案
(1)∵f(x)是定义域为R上的奇函数,
∴f(0)=0,∴k-1=0,∴k=1,经检验k=1符合题意;
(2)∵f(1)>0,∴a->0,又a>0且a≠1,∴a>1,
易知在R上单调递增,
原不等式化为:f(x2+2x)>f(4-x),∴x2+2x>4-x,即x2+3x-4>0,
∴x>1或x<-4,
∴不等式的解集为{x|x>1或x<-4};
(3)∵f(1)=,∴a-
=
,即2a2-3a-2=0,
解得a=2或a=-(舍去),
∴g(x)=22x+2-2x-2m(2x-2-x)=(2x-2-x)2-2m(2x-2-x)+2.
令t=f(x)=2x-2-x,∵x≥1,∴t≥f(1)=,
∴g(t)=t2-2mt+2=(t-m)2+2-m2,
当m≥时,当t=m时,g(t)min=2-m2=-2,∴m=2;
当m<时,当t=
时,g(t)min=
-3m=-2,
解得m=>
,舍去,
综上可知m=2.
附加题:
连续函数f(x)满足:对于任何x、y∈R,都有f(x+y)=f(x)⋅f(y)成立,且f(x)不是常数函数.
(Ⅰ)求证:对于任意x∈R,都有f(x)>0;
(Ⅱ)求证:对于任意x∈Q,都有f(x)=[f(1)]x;
(Ⅲ)设f(1)=a,求证:对于任意x∈R,都有f(x)=ax.
正确答案
证明:(I)假设设f(x)<0,
∵x、y∈R,则f(x+y)<0
f(x).f(y)>0,
与f(x+y)=f(x).f(y)矛盾,
∴f(x)>0
(II)对任意x,f(0)=f[x+(-x)]=f(x)f(-x)=1,即f(-x)==[f(x)]-1 可以推出:f(m)=f(1+1+…+1)=[f(1)]m,m为正整数.
f(1)=f(+
+…+
)=[f(
)]n,f(
)=[f(1)]1n,n为正整数.
设x=,m、n为整数.
f(x)=f()=[f(1)]mn=[f(x)]x
(III)设x为任意实数,则存在一系列有理数(可能是无穷多个)x1、x2、x3、…
使得x=x1+x2+x3+…
∵f(x+y)=f(x)⋅f(y)
所以,f(x)=f(x1+x2+x3+…)=ax1•a^x2•ax3•…=a(x1+x2+x3+…)=ax
已知函数
(1)用定义证明在
上单调递增;
(2)若是
上的奇函数,求
的值;
(3)若的值域为D,且
,求
的取值范围.
正确答案
(1)设且
则
即
在
上单调递增 ;
(2);(3)
.
试题分析:(1)在定义域内任取,证明
,即
,所以
在
上单调递增;(2)因为,
是
上的奇函数,所以
,即
,代入表达式即可得
;(3)可求得
的值域
,由
可得不等式
,所以
.
试题解析:(1)设且
1分
则 3分
即
5分
在
上单调递增 6分
(2)是
上的奇函数
8分
即
11分
(用得
必须检验,不检验扣2分)
(3)由
14分
的取值范围是
16分
探究函数f(x)=x+ x∈(0,+∞)的最小值,并确定相应的x的值,列表如下,请观察表中y值随x值变化的特点,完成下列问题:
(1)若当x>0时,函数f(x)=x+时,在区间(0,2)上递减,则在______上递增;
(2)当x=______时,f(x)=x+,x>0的最小值为______;
(3)试用定义证明f(x)=x+,x>0在区间上(0,2)递减;
(4)函数f(x)=x+,x<0有最值吗?是最大值还是最小值?此时x为何值?
解题说明:(1)(2)两题的结果直接填写在答题卷中横线上;(4)题直接回答,不需证明.
正确答案
(1)若函数f(x)=x+ x∈(0,+∞)时,在区间(0,2)上递减,则在(2,+∞) 上递增;
(2)当x=2 时,f(x)=x+ x∈(0,+∞)的最小值为4;---(4分)
(3)设任意的x1,x2∈(0,2),且x1<x2
f(x1)-f(x2)=x1+-(x2+
)=(x1-x2)(
)-----(10分)
∵x1,x2∈(0,2),且x1<x2,∴0<x1x2<4,x1-x2<0,∴x1x2-4<0
∴f(x1)-f(x2)>0f(x1)>f(x2),即
∴f(x)=x+ 在区间(0,2)上单调递减---------------(12分)
(4)函数f(x)=x+,x<0有最大值,当x=-2时,最大值是-4----(14分)
给出下列函数:
①函数y=2x与函数log2x的定义域相同;
②函数y=x3与函数y=3x值域相同;
③函数y=(x-1)2与函数y=2x-1在(0,+∞)上都是增函数;
④函数y=log2的定义域是(
,3).
其中错误的序号是______.
正确答案
函数y=2x的定义域是R,函数log2x的定义域是R+,故①错误;
函数y=x3值域是R,与函数y=3x值域是R+,故②错误;
函数y=(x-1)2在(0,1]上是减函数,在[(1,+∞)上是增函数,
函数y=2x-1在(0,+∞)上是增函数,故③错误;
函数y=log2的定义域是
>0,
解得<x<3,故④正确.
故答案为:①②③.
已知定义在上的函数
是偶函数,且
时,
。
(1)当时,求
解析式;
(2)当,求
取值的集合;
(3)当,函数的值域为
,求
满足的条件
正确答案
(1)(2)当
,
取值的集合为
,
当,
取值的集合为
;(3)
试题分析:(1)设, 利用偶函数,
得到函数解析式;(2)
分
三种情况进行讨论,结合(1)的解析式,判定函数在定义域内的单调性,函数是偶函数,关于y轴对称的性质,判定端点值的大小,从而求出取值集合;(3)由值域
确定
,
,
,所以分
或
进行求解
试题解析:解:(1)函数是偶函数,
当时,
当时
(4)
(2)当,
,
为减函数
取值的集合为
当,
,
在区间
为减函数,在区间
为增函数
且,
取值的集合为
当,
,
在区间
为减函数,在区间
为增函数
且,
取值的集合为
综上:当,
取值的集合为
当,
取值的集合为
当,
取值的集合为
(6)
(3)当,函数的值域为
,
由的单调性和对称性知,
的最小值为
,
,
当时,
当时,
(4)
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