- 集合与函数的概念
- 共44150题
已知函数f(x)=ax﹣2﹣1(a>0,a≠1).
(I)求函数f(x)的定义域、值域;
(II)是否存在实数a,使得函数f(x)满足:对于区间(2,+∞)上使函数f(x)有意义的一切x,都有f(x)≥0.
正确答案
解:(I)由4﹣ax≥0,得ax≤4.
当a>1时,x≤loga4;
当0<a<1时,x≥loga4.
即当a>1时,f(x)的定义域为(﹣∞,loga4];
当0<a<1时,f(x)的定义域为[loga4,+∞).
令t=,则0≤t<2,且ax=4﹣t2,
∴设g(t)=4﹣t2﹣2t﹣1=﹣(t+1)2+4,
当t∈[0,2)时,g(t)是单调减函数,
∴﹣5<y≤3,
∴函数f(x)的值域是(﹣5,3].
(II)若存在实数a使得对于区间(2,+∞)上使函数f(x)有意义的一切x,
都有f(x)≥0,则区间(2,+∞)是定义域的子集.
由(I)知,若a>1不满足条件;
若0<a<1,x∈(2,+∞),0<ax<a2<1,则.
g(t)=﹣(t+1)2+4的对称轴为x=﹣1,在为减函数
∵,
∴x∈(2,+∞),f(x)<0,即f(x)≥0不成立.
综上,满足条件的a的取值范围是.
已函数.
(1)作出函数的图像;
(2)若对任意,
恒成立,求实数
的取值范围.
正确答案
(1)函数的图像详见解析;(2)实数
的取值范围为
.
试题分析:(1)用零点分段法分:、
、
三种情况化简函数
,从而得到
,再根据一次函数的图像作法作出函数
的图像即可;(2)依题意先将问题转化为
,借用(1)中函数
的图像求出最低点的纵坐标即函数
的最小值4,最后求解二次不等
即可得到
的取值范围.
试题解析:(1)①当时,
②当时,
③当时,
∴
∴的图象如图所示
(2)由(1)知的最小值为4,由题意可知
即,即
,解得
故实数的取值范围为
.
已知函数定义在(―1,1)上,对于任意的
,有
,且当
时,
。
(1)验证函数是否满足这些条件;
(2)判断这样的函数是否具有奇偶性和单调性,并加以证明;
(3)若,求方程
的解。
正确答案
(1)详见解析;(2)奇函数,,证明详见解析;(3)x=
试题分析:(1)只要把x、y、代入函数解析式化简即可得:
,然后验证定义域范围符合即可;
(2)可以根据函数的奇偶性和单调性的定义,并利用赋值法,变量代换的方法得到f(-x)=-f(x)为奇函数和、
时
为减函数;
(3)利用奇函数和,得到
和
,代入已知方程即可解决.
试题解析:(1) ∴-1
∴成立
4分
(2)令x=y=0,则f(0)=0,令y=-x则f(x)+f(-x)=0
∴f(-x)=-f(x)为奇函数
任取、
8分
(3)∵f(x)为奇函数 ∴
由
∵f(x)为(-1,1)上单调函数 13分
已知函数f(x)=2x-,且f(1)=3
(I)求a的值;
(II)判断函数的奇偶性;
(III)判断函数f(x)在(1,+∞)上是增函数还是减函数?并证明.
正确答案
(I)由f(1)=3得,2-a=3(2分)
∴a=-1(4分)
(II)由(I)得函数f(x)=2x+,
则函数f(x)=2x+的定义域为{x|x≠0}(5分)
∵f(-x)=2(-x)+=-2x-
=-(2x+
)=-f(x)(7分)
∴函数f(x)=2x+为奇函数.(8分)
(III)函数f(x)在(1,+∞)上是增函数,证明如下:
任取x1,x2∈(1,+∞),不妨设x1<x2,则有(9分)
∵x1,x2∈(1,+∞)且x1<x2
∴x1-x2<0,2x1x2-1>0,x1x2>0
∴f(x1)-f(x2)<0
即f(x1)<f(x2)
∴函数f(x)在[1,+∞)上是增函数.(12分)
已知函数f(x)=
(1)判断函数在区间[1,+∞)上的单调性,并用定义证明你的结论;
(2)求该函数在区间[1,4]上的最大与最小值.
正确答案
(1)任取x1,x2∈[1,+∞),且x1<x2,
f(x1)-f(x2)=-
=
∵x1-x2<0,(x1+1)(x2+1)>0,
所以,f(x1)-f(x2)<0,f(x1)<f(x2),
所以函数f(x)在[1,+∞)上是增函数.
(2)由(1)知函数f(x)在[1,4]上是增函数.
最大值为f(4)==
,最小值为f(1)=
=
.
(本小题满分12分)
已知,
.
(1)求的单调区间;
(2)若时,
恒成立,求实数
的取值范围;
正确答案
(1)①时,
在
上单调递减;
②时,
,单调增区间为
,单调减区间为
;
③时,
,单调增区间为
,单调减区间为
.
(2)
(1)
…………………………1分
当,即
时,
,所以
在
上单调递减……………2分
当,即
时,
①时,
,单调增区间为
,单调减区间为
……………3分
②时,
,单调增区间为
,单调减区间为
………5分
综上:①时,
在
上单调递减(只要写出以上
三种情况即得5分)
②时,
,单调增区间为
,单调减区间为
③时,
,单调增区间为
,单调减区间为
(2)恒成立,等价于
…………………………6分
,
,
在
上单调递减,
,
在
上单调递减,
所以的最大值为
,所以
…………………………8分
已知定义域为R的函数f(x)=是奇函数.
(1)求a,b的值;
(2)用定义证明f(x)在(-∞,+∞)上为减函数;
(3)若对于任意t∈R,不等式f(t2-2t)+f(2t2-k)<0恒成立,求k的范围.
正确答案
(1)∵f(x)为R上的奇函数,∴f(0)=0,可得b=1
又∵f(-1)=-f(1)
∴=-
,解之得a=1
经检验当a=1且b=1时,f(x)=,满足f(-x)=-f(x)是奇函数. …(4分)
(2)由(1)得f(x)==-1+
,
任取实数x1、x2,且x1<x2
则f(x1)-f(x2)=-
=
∵x1<x2,可得2x1<2x2,且(2x1+1)(2x2+1)>0
∴f(x1)-f(x2)>0,即f(x1)>f(x2),函数f(x)在(-∞,+∞)上为减函数; …(8分)
(3)根据(1)(2)知,函数f(x)是奇函数且在(-∞,+∞)上为减函数.
∴不等式f(t2-2t)+f(2t2-k)<0恒成立,即f(t2-2t)<-f(2t2-k)=f(-2t2+k)
也就是:t2-2t>-2t2+k对任意的t∈R都成立.
变量分离,得k<3t2-2t对任意的t∈R都成立,
∵3t2-2t=3(t-)2-
,当t=
时有最小值为-
∴k<-,即k的范围是(∞,-
). …(12分)
设f(x)是定义在R上的奇函数,且对任意a,b,当a+b≠0,都有>0
(1).若a>b,试比较f(a)与f(b)的大小;
(2).若f(k•3x)+f(3x-9x-2)<0对x∈[-1,1]恒成立,求实数k的取值范围.
正确答案
(1)∵对任意a,b,当a+b≠0,都有>0
∴>0,
∵a>b,
∴a-b>0,
∴f(a)+f(-b)>0,
∵f(x)是定义在R上的奇函数,
∴f(-b)=-f(b),
∴f(a)-f(b)>0,
∴f(a)>f(b)
(2)由(1)知f(x)在R上是单调递增函数,
又f(k•3x)+f(3x-9x-2)<0,
得f(k•3x)<-f(3x-9x-2)=f(9x-3x+2),
故k•3x<9x-3x+2,
∴k<3x+-1,
令t=3x,
∵x∈[-1,1]恒成立,
∴t=3x∈[,3],
∴k<t+-1,
而t+≥2
,
当且仅当t=,t=
时,取等号,
即k<2-1.
设函数f(x)=x+logax,
(Ⅰ)讨论函数f(x)的单调性;
(Ⅱ)解不等式log2(x2-x)<3+x-x2.
正确答案
解.(Ⅰ)f(x)的定义域为(0,+∞),f'(x)=1+,
当a>1时,f′(x)>0在(0,+∞)上恒成立,所以f(x)在(0,+∞)上单调递增;
当0<a<1时,由f′(x)>0,解得x>-,由f′(x)<0,解得0<x<-
.
所以f(x)在(0,-)上单调递减,在(-
,+∞)上单调递增;
综上,当a>1时,f(x)的增区间为(0,+∞);当0<a<时,f(x)的减区间是(0,-),增区间是(-
,+∞).
(2)原不等式可化为log2(x2-x)+x2-x<3.
由(1)知f(t)=t+log2t在(0,+∞)上是增函数,且f(2)=3,
所以log2(x2-x)+x2-x<3可化为f(x2-x)<f(2),
所以0<x2-x<2,解得1<x<2.
所以原不等式的解集为{x|1<x<2}.
已知二次函数,且f(0)=0,f(x+1)=f(x)+x+1,
(1)求f(x)
(2)利用单调性的定义证明f(x)在x∈(1,2)为单调递增函数.
(3)求f(x)在区间x∈(t,t+1)上的最值.
正确答案
(1)设f(x)=ax2+bx+c,
由f(0)=0,得c=0,f(x+1)=f(x)+x+1,即a(x+1)2+b(x+1)+c=ax2+bx+c+x+1,
也即ax2+(2a+b)x+a+b=ax2+(b+1)x+1,
所以有,解得
,
所以f(x)=x2+
x.
(2)设1<x1<x2<2,
则f(x1)-f(x2)=(x1-x2)(x1+x2-1),
∵1<x1<x2<2,∴x1-x20,
∴f(x1)-f(x2)<0,即f(x1)<f(x2),
所以f(x)在(1,2)上为增函数;
(3)①若t+1≤-,即t≤-
,fmax(x)=f(t)=
t2+
t取不到,fmin(x)=f(t+1)=
t2+
t+1取不到;
②若t<-<t+1即-
<t<-
,d1=-
-t,d2=t+
,
当d1≥d2即t≤-1时,fmax(x)=f(t)=t2+
t取不到,fmin(x)=f(-
)=-
,
当d1<d2即t>-1时,fmax(x)=f(t+1)=t2+
t+1取不到,fmin(x)=f(-
)=-
;
③若t≥-,fmax(x)=f(t+1)=
t2+
t+1取不到,fmin(x)=f(t)=
t2+
t取不到.
综上,当t≤-或t≥
时,f(x)没最大值也没最小值,当-
<t<-
时,最小值为-
,无最大值.
求多项式f(x)=x5+5x4+10x3+10x2+5x+1当x=-2时的值.
正确答案
f(x)=x5+5x4+10x3+10x2+5x+1
=(x+1)5,
所以x=-2时,f(-2)=(-2+1)5=-1.
所求多项式x=-2时的值为:-1.
已知f(x)=x2-x+k,若log2f(2)=2,
(1)确定k的值;
(2)求f(x)+的最小值及对应的x值.
正确答案
(1)∵log2f(2)=2,∴f(2)=4,∴4-2+k=4,∴k=2.
(2)根据(1)可知f(x)=x2-x+2=(x-)2+
,
∴f(x)+≥2
=6.
当且仅当f(x)=3时,即x2-x+2=3时,解得x=时,f(x)+
取到最小值6.
已知定义在R+上的函数f(x)满足下列条件:①对定义域内任意x,y,恒有f(xy)=f(x)+f(y);②当x>1时f(x)<0;③f(2)=-1
(1)求f(8)的值;
(2)求证:函数f(x)在(0,+∞)上为减函数;
(3)解不等式:f(2x+2)-f(2x-4)<-3.
正确答案
(1)在f(xy)=f(x)+f(y)中,令x=y=2,可得f(4)=f(2)+f(2)=-2,
令x=2,y=4可得,f(8)=f(2)+f(4)=-3,
则f(8)=-3;
(2)设0<x1<x2<+∞,则>1,则f(
)<0,
f(x2)-f(x1)=f(•x1)-f(x1)=f(
)<0,
即f(x2)<f(x1),
则f(x)在(0,+∞)为减函数,
(3)f(2x+2)-f(2x-4)<-3,即f(2x+2)-f(2x-4)<f(8),
f(2x+2)<f(2x-4)+f(8)=f[8•(2x-4)],
又由f(x)在(0,+∞)为减函数,
∴解得:2<x<3
故2<x<3.
设定义在R上的函数f(x),且f(x)≠0,满足当x>0时,f(x)>1,且对任意的x、y∈R,有f(x+y)=f(x)f(y),f(1)=2.
(1)求证:f(x)在R上为单调增函数;
(2)解不等式f(3x-x2)>4;
(3)解方程[f(x)]2+f(x+3)=f(2)+1.
正确答案
(1)设x>y,∵f(x+y)=f(x)f(y),∴f(x)=,
令x=x-y,代入上式得,f(x-y)=,
∵x>y,∴x-y>0,∵当x>0时,f(x)>1,
∵f(x-y)>1,∴>1,则f(x)>f(y),
∴f(x)在R上为单调增函数;
(2)∵f(1)=2,f(x+y)=f(x)f(y),∴f(2)=f(1+1)=f(1)f(1)=4,
由于f(3x-x2)>4,∴f(3x-x2)>f(2),
又∵f(x)在R上为单调增函数,∴3x-x2-2>0,解得1<x<2,
∴不等式的解集是(1,2);
(3)令x=0,y=1代入f(x+y)=f(x)f(y),得f(0+1)=f(0)f(1)=f(1),
∵f(1)=2,∴f(0)=1,
令x=2,y=1代入f(x+y)=f(x)f(y),得f(2+1)=f(2)f(1)=8,即f(3)=8,
∴f(x+3)=f(x)f(3)=8f(x),代入[f(x)]2+f(x+3)=f(2)+1得,
[f(x)]2+4f(x)-5=0,解得f(x)=1或-5,
令y=-x代入f(0)=f(x)f(-x)=1,即f(-x)=,
∵f(x)在R上为单调增函数,f(0)=1;
∴f(x)>0,则f(x)=-5舍去,故f(x)=1,即x=0,
所以所求的方程解是0.
判断函数f(x)=x2-2在(0,+∞)上的单调性,并证明.
正确答案
函数f(x)=x2-2在(0,+∞)上单调递增,证明如下:
设x1,x2∈(0,+∞),且x1<x2,则f(x1)-f(x2)=x12-2-(x22-2)=(x1-x2)(x1+x2)
因为x1,x2∈(0,+∞),所以 x1+x2>0
又因为x1<x2,所以x1-x2<0
所以(x1-x2)(x1+x2)<0
所以f(x1)<f(x2)
所以函数f(x)=x2-2在(0,+∞)上单调递增.
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