- 集合与函数的概念
- 共44150题
定义在R上的函数f(x)满足f(-x)=-f(x).当x∈(0,1)时有:f(x)=.
(1)求f(x)在(-1,1)上的解析式;
(2)判断f(x)在(0,1)上的单调性并用定义证明.
正确答案
(1)设x∈(-1,0)则-x∈(0,1)
∵∀x∈R,f(-x)=-f(x),且x∈(0,1)时,f(x)=,
∴x∈(-1,0)时,有f(x)=-f(-x)=-=-
..(3分)
在f(-x)=-f(x)中,令x=0,f(-0)=-f(0)⇒f(0)=0.(5分)
综上:当x∈(-1,1)时,有:f(x)=(7分)
(2)f(x)在(0,1)上是减函数(8分)
证明:设0<x1<x2<1则x2-x1>0,0<x1+x2<2,∴2x1+x2>1,2x2>2x1.(10分)
∴f(x2)-f(x1)=-
=
<0(13分)
∴f(x2)<f(x1)
∴f(x)在(0,1)上是减函数(14分)
已知函数f(x)=
(I)判断f(x)的奇偶性;
(Ⅱ)用单调性定义确定函数f(x)在(-∞,0)上是增函数还是减函数?
正确答案
(1)由已知定义域为R,f(-x)==f(x),∴函数f(x)为偶函数;
(2)证明:设任意的x1<x2<0,
则f(x1)-f(x2)=-
=
,
∵x1<x2<0,∴x2-x1>0,x2+x1<0,(1+x12)(1+x22)>0,
∴f(x1)-f(x2)<0,即f(x1)<f(x2).
∴f(x)在(-∞,0)上是增函数.
已知二次函数f(x)=ax2+bx+c,不等式f(x)>-2x的解集为(1,3).
(Ⅰ)若方程f(x)+6a=0有两个相等的实根,求f(x)的解析式;
(Ⅱ)若f(x)的最大值为正数,求实数a的取值范围.
正确答案
(Ⅰ)∵不等式f(x)>-2x的解集为(1,3)
∴x=1和x=3是方程ax2+(b+2)x+c=0(a<0)的两根
∴
∴b=-4a-2,c=3a
又方程f(x)+6a=0有两个相等的实根
∴△=b2-4a(c+6a)=0
∴4(2a+1)2-4a×9a=0
∴(5a+1)(1-a)=0
∴a=-或a=1(舍)
∴a=-,b=-
,c=-
∴f(x)=-x2-
x-
(Ⅱ)由(Ⅰ)知f(x)=ax2-2(2a+1)x+3a=a(x-)-
+3a=
∵a<0,
∴f(x)的最大值为
∵f(x)的最大值为正数
∴
∴解得a<-2-
或-2+
<a<0
∴所求实a的取值范围是(-∞,-2-)∪(-2+
,0)
已知函数f(x)=满足f(c)=
.
(1)求常数c的值;
(2)求使f(x)>+1成立的x的取值范围.
正确答案
(1)因为f(x)=,
∴f(c)=2-1c+1,又f(c)=,
∴2-1c==2-2,
∴c=.(4分)
(2)∵c=,
∴f(x)=(6分)
当0<x<时,由f(x)>
+1得
x+1>
+1,从而
<x<
,(8分)
当≤x<1时,解f(x)>
+1得
得2-4x+1>+1,从而
≤x<
,(10分)
综上可得,<x<
或
≤x<
,(11分)
所以f(x)>+1的解集为{x|
<x<
}.(12分)
已知函数y=f(x)是定义在区间[-,
]上的偶函数,且x∈[0,
]时,f(x)=-x2-x+5.
(1)求函数f(x)的解析式;
(2)若矩形ABCD的顶点A,B在函数y=f(x)的图象上,顶点C,D在x轴上,求矩形ABCD面积的最大值.
正确答案
解(1)当x∈[-,0]时,-x∈[0,
].
∴f(-x)=-(-x)2-(-x)+5=-x2+x+5.又∵f(x)是偶函数,
∴f(x)=f(-x)=-x2+x+5.
∴f(x)=
(2)由题意,不妨设A点在第一象限,
坐标为(t,-t2-t+5),其中t∈(0,].
由图象对称性可知B点坐标为(-t,-t2-t+5).
则S(t)=S矩形ABCD=2t(-t2-t+5)=-2t3-2t2+10t.
s′(t)=-6t2-4t+10.由s′(t)=0,得t1=-(舍去),t2=1.
当0<t<1时,s′(t)>0;t>1时,s′(t)<0.
∴S(t)在(0,1]上单调递增,在[1,]上单调递减.
∴当t=1时,矩形ABCD的面积取得极大值6,
且此极大值也是S(t)在t∈(0,]上的最大值.
从而当t=1时,矩形ABCD的面积取得最大值6.
已知函数f(x)=
(1)证明:函数f(x)关于点(,
)对称.
(2)求f(0)+f()+f(
)+…+f(
)+f(1)的值.
正确答案
(1)设曲线上任意一点A((x1,y1)关于(,
)的对称点A′(1-x1,
-y1),
由f(1-x1)==
=
=
-
=1-y1
所以图象过A′(1-x1,-y1)
所以f(x)关于点(,
)对称.
(2)由(1)的对称性,所以f() =
, f(
)+f (
)=f(
)+f(
)=f(
) +f(
) =f( 0)+f(1) =
f(0)+f()+f(
)+…+f(
)+f(1)=
已知函数f(x)=+lg
(1)求函数f(x)的定义域,并判断它的单调性(不用证明);
(2)若f(x)的反函数为f-1(x),证明方程f-1(x)=0有解,且有唯一解;
(3)解关于x的不等式f[x(x+1)]>1.
正确答案
(1)由>0,及1-x≠0,得:-1<x<1,
∴f(x)的定义域为(-1,1),…(2分)
由于y=lg=lg(-1+
)和y=
在(-1,1)上都是增函数,
∴f(x)在定义域(-1,1)内是增函数. …(4分)
(2)令x=0,得f(0)=1.即x=0是方程f-1(x)=0的一个解…(7分)
设x1≠0是f-1(x)=0的另一解,则由反函数的定义知f(0)=x1≠0,
这与f(0)=1矛盾,故f-1(x)=0有且只有一个解.…(10分)
(3)由f[x(x+1)]>1=f(0),且f(x)为定义在(-1,1)上的增函数,得0<x(x+1)<1,
解得-<x<-1或0<x<
,这也即为不等式f[x(x+1)]>1的解.…(16分)
弹性题:已知函数f(x)在(0,+∞)上有意义,且满足下列条件:①f(x)在(0,+∞)上递减,且f(x)>;②在(0,+∞)上在恒有f2(x)•f[f(x)-
]=f3(1).
(1)求f(1);
(2)写出一个满足题设条件的函数f(x).
正确答案
(1)由已知得
∴f[f(1)-1]=f(1)
又f(x)在(0,+∞)上是减函数,
∴f(1)-1=1即
∴f(1)=2
(2)设f(x)=,
∵f(1)=2
∴a=2,可证明f(x)=在(0,+∞)上是减函数,符合条件(1)又f2(x)f[f(x)-
]=(
)2f(
-
)=
f(
)=8=f3(1),符合条件(2)
∴f(x)=满足题设的两个条件.
已知定义域为R的函数f(x)满足;f(x+y)=f(x)f(y),且f(3)>1.
(1)求f(0);
(2)求证:f(-4)<1.
正确答案
(1)令x=0,y=3得
f(3)=f(0)f(3)
∵f(3)>1
∴f(0)=1
(2)证明:∵f(x+y)=f(x)f(y),
∴f(3)=[f(1)]3>1
∴f(1)>1
∴f(4)=[f(1)]4>1
∵f(4-4)=f(4)f(-4)
即f(-4)=<1
根据函数单调性的定义,判断f(x)=(a≠0)在[1,+∞)上的单调性并给出证明.
正确答案
在[1,+∞)上任取x1,x2,且1≤x1<x2,(2分)
则f(x1)-f(x2)=-
=a
(6分)
∵1≤x1<x2,
∴x1-x2<0,且1-x1x2<0.(8分)
(1)当a>0时,f(x1)-f(x2)>0,即f(x1)>f(x2),
∴f(x)=是[1,+∞)上的减函数;(10分)
(2)当a<0时,f(x1)-f(x2)<0,即f(x1)<f(x2),
∴f(x)=是[1,+∞)上的增函数;(12分)
(理)设a>0,a≠1为常数,函数f(x)=loga
(1)讨论函数f(x)在区间(-∞,-5)内的单调性,并给予证明;
(2)设g(x)=1+loga(x-3),如果方程f(x)=g(x)有实数解,求实数a的取值范围.
正确答案
(1)设t=,任取x2<x1<-5,则
t2-t1=-
=
=.
∵x1<-5,x2<-5,x2<x1,
∴x1+5<0,x2+5<0,x2-x1<0.
∴<0,即t2<t1.
当a>1时,y=logax是增函数,∴logat2<logat1,即f(x2)<f(x1);
当0<a<1时,y=logax是减函数,∴logat2>logat1,即f(x2)>f(x1).
综上可知,当a>1时,f(x)在区间(-∞,-5)为增函数;
当0<a<1时,f(x)在区间(-∞,-5)为减函数.
(2)g(x)=1+loga(x-3)=logaa(x-3),
方程f(x)=g(x)等价于:
即方程a=在区间(5,+∞)上有解,
∵[] /=
=
∴函数F(x)=在区间(5,5+2
)上导数大于零,在区间(5+2
,+∞)导数小于零
可得F(x)=在区间(5,5+2
)上单调增,在区间(5+2
,+∞)单调减
∴F(x)的最大值为F(5+2)=
,而F(x)的最小值大于F(5)=0
要使方程方程a=在区间(5,+∞)上有解,必须a∈(0,
]
所以a的取值范围是:(0,]
设函数f(x)=sin(2x+φ)(-π<φ<0).y=f(x)图象的一条对称轴是直线x=.
(1)求函数f(x)的解析式;
(2)若f()=
,α∈(0,π),试求f(α+
)的值.
正确答案
(1)∵x=是函数y=f(x)的图象的对称轴,
∴sin(2×+ϕ)=±1,∴
+ϕ=kπ+
,k∈Z,…(2分)
∵-π<ϕ<0,∴ϕ=-,…(4分)
故f(x)=sin(2x-)…(6分)
(2)因为f()=
,α∈(0,π),
所以sin(α-)=
,cos(α-
)=
.…(8分)
故sinα=sin[(α-)+
]=sin(α-
)•cos
+cos(α-
)•sin
=(
-
)=
.…(11分)
故有 f(α+)=sin[2(α+
)-
]=sin(2α+
)=cos2α
=1-2sin2α=1-2()2=
.…(14分)
已知椭圆C的方程为+
=1(a>b>0),双曲线
-
=1的两条渐近线为l1、l2,过椭圆C的右焦点F作直线l,使l⊥l1,又l与l2交于P点,设l与椭圆C的两个交点由上至下依次为A、B.(如图)
(1)当l1与l2夹角为60°,双曲线的焦距为4时,求椭圆C的方程;
(2)当=λ
时,求λ的最大值.
正确答案
(1)∵双曲线的渐近线为y=±x,两渐近线夹角为60°,
又<1,∴∠POx=30°,即
=tan30°=
.
∴a=b.
又a2+b2=4,
∴a2=3,b2=1.
故椭圆C的方程为+y2=1.
(2)由已知l:y=(x-c),与y=
x解得P(
,
),
由=λ
得A(
,
).
将A点坐标代入椭圆方程得(c2+λa2)2+λ2a4=(1+λ)2a2c2.
∴(e2+λ)2+λ2=e2(1+λ)2.
∴λ2==-[(2-e2)+
]+3≤3-2
.
∴λ的最大值为-1.
判断f(x)=1-2x2在x∈[0,+∞)的单调性,并用定义证明.
正确答案
函数f(x)=1-2x2在[0,+∞)上为单调减函数.其证明如下:
任取0≤x1<x2,则f(x2)-f(x1)=1-2x22-1+2x12
=2x12-2x22=2(x1-x2)(x1+x2)
∵0≤x1<x2,∴x1-x2<0,x1+x2>0
∴f(x2)-f(x1)<0,即f(x2)<f(x1)
故f(x)=1-2x2在[0,+∞)上为单调减函数.
证明函数f(x)=在[3,5]上单调递减,并求函数在[3,5]的最大值和最小值.
正确答案
证明:设3≤x1<x2≤5,∵f(x1)-f(x2)=-
=
=
,
x2-x1>0,x1+1>0,x2+1>0,
∴>0,即 f(x1)>f(x2),故函数函数f(x)=
在[3,5]上单调递减.
故当x=3时,函数取得最大值为 ,当x=5时,函数取得最小值为
.
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