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摘 要: 本文结合历年高考数学试题,对备受命题专家青睐的一些函数模型及性质作一总结归纳,旨在对高中数学教学有所帮助.
关键词: 高考 函数模型 总结
在高考试题中,无论是全国卷还是各省市卷,除了二次函数、三次函数和分段函数(这三种模型几乎在每套试题中都有)外,还有一些函数模型备受命题专家青睐.现将它们及其常见性质列出,供同行和高三学生参考.
1.形如f(x)=■(a≠0,x≠-■)的函数
函数可变形为f(x)=■=■ ■,其图像是由反比例函数图像通过平移变换得到的,它的性质见表1.
例1:(2011课标全国卷理12)函数y=■的图像与函数y=2sinπx(-2≤x≤4)的图像所有交点的横坐标之和等于(?摇 ?摇)
A.2 B.4 C.6 D.8
解析:画出两函数在所给区间上的示意图,立刻可得答案为D.
评析:画图时要注意两函数图像的关键点,有些学生画图比较随意而出错.
2.形如g(x)=ax ■(ab≠0)的函数
函数g(x)性质见表2.
表2
例2:(2010年大纲全国卷Ⅰ理10)已知函数f(x)=|lgx|,若0 A.(2■, ∞) B.[2■, ∞) C.(3, ∞) D.[3, ∞)
解析:因为f(a)=f(b),所以|lga|=|lgb|,所以a=b(舍去),或b=■,所以=a 2b=a ■,又0f(1)=1 ■=3,即a 2b的取值范围是(3, ∞).故选C.
评析:本小题主要考查对数函数的性质、函数的单调性、函数的值域,考生在做本小题时极易忽视a的取值范围,而利用均值不等式求得a 2b=a ■>2■,从而错选A,这也是命题者的良苦用心之处.
直接以“对勾”函数为模型的高考题较少,而多半在综合题中化归转化为“对勾”模型.
3.形如h(x)=a■±a■(a>0,且a≠1)的函数
函数的性质见表3:
表3
例3:(2010年课标全国卷理5)已知命题p■:函数y=2■-2■在R为增函数,p■:函数y=2■ 2■在R为减函数,
则在命题q■:p■∨p■,q■:p■∧p■,q■:(?劭p■)∨P■和q■:p■∧(?劭p■)中,真命题是(?摇 ?摇)
A. q■,q■ B. q■,q■ C.q■,q■ D.q■,q■
解析:p■真p■假,所以q■,q■真,故选C.
评析:2011年湖北理6,2010年广东理3、重庆理5都是本函数模型.
4.形如p(x)=■|x-k|(n∈N*,x∈R)的函数
当n为偶数时,函数p(x)在(-∞,■]上是减函数,在[■ 1, ∞)上是增函数;当x∈[■,■ 1]时,函数p(x)到得最小值,且p(x)■=1 3 … (n-1)=■,无最大值.
当n为奇数时,函数p(x)在(-∞,■]上是减函数,在[■, ∞)上是增函数;当x=■时,函数p(x)取得最小值,且p(x)■=0 2 4 … (n-1)=■,无最大值.
特别地,对于函数y=|x-a| |x-b|(a 例4:(2006年全国卷Ⅱ理12)函数f(x)=■|x-n|的最小值为(?摇 ?摇)
A. 190 B. 171 C. 90 D. 45
解析:当x=■=10时,f(x)■=■=90.
评析:2011年陕西理14,2013四川理15等都可用该模型解答.值得一提的是,近几年新课标卷不等式选讲试题中有许多与“U”型函数有关.
5.与函数y=e■,y=x,y=lnx有关的函数模型
单独考虑三个函数,似乎没有多大意义,若我们把三个函数图像画在同一坐标系中,则大有文章可做.近几年全国卷和各省市卷的函数、导数综合题很多与它们有关.
可以证明,曲线y=e■与直线y=x 1相切于点(0,1),曲线y=lnx与直线y=x-1相切于点(1,0)(如图1).由此可得:
①对任意x∈R都有x-1 ②对任意x>0都有lnx≤x-1 (x=1时“=”成立).
例5:(2012年全国课标卷理10)已知函数f(x)=■;则y=f(x)的图像大致为(?摇 ?摇)
解析:函数的定义域为(-1,0)∪(0, ∞),排除D,又由②知ln(x 1) 例6:(2013课标全国Ⅱ理21)已知函数f(x)=e■-ln(x m)
(Ι)设x=0是f(x)的极值点,求m,并讨论f(x)的单调性;
(Ⅱ)当m≤2时,证明f(x)>0.
解析:(Ⅰ)(过程略)当m=1时,f(x)在x=0处取得最小值.f(x)在(-1,0)上是减函数,在(0, ∞)上是增函数.其几何意义很明显,如图2,设直线x=a(a>-1)与曲线y=e■和y=ln(x 1)交于M、N两点,当a在(-1,0)上由小到大取值时,|MN|减少,当a=0时,|MN|最小是1,当a在(0, ∞)上由小到大取值时,|MN|增大.
(Ⅱ)因为当m≤2时,ln(x m)≤ln(x 2),所以要证f(x)>0,只需证ln(x 2)-2时,由①②易得ln(x 2)≤x 1≤e■,而前一个“=”在x=-1时取得,后一个“=”在x=0时取得,因而ln(x 2) 当然上述证明欠严谨,但我们可从中看出命题人的思路,完全可以仿此命制一道有质量的模拟题.如:
例7:已知函数f(x)=e■-1,g(x)=ln(x 1).
(Ⅰ)求函数f(x)的图像与函数g(x)的图像交点处的公切线方程;
(Ⅱ)若0≤y 解析:(Ⅰ)解略;
(Ⅱ)利用已有的结果有:e■-1>x>ln(x 1),从而得f(x-y)=e■-1>x-y,g(x)-g(y)=ln(x 1)-ln(y 1)=ln■<■-1,
只需比较x-y与■-1=■的大小即可.
第(Ⅱ)问的几何意义是k■>k■(图4),
即■>■,亦即f(x-y)>g(x)-g(y).
评析:利用已有的结果:e■-1>x>ln(x 1),把三个函数图像画在同一坐标系中,结合几何意义,从而使问题得到巧妙的解答.
关键词: 高考 函数模型 总结
在高考试题中,无论是全国卷还是各省市卷,除了二次函数、三次函数和分段函数(这三种模型几乎在每套试题中都有)外,还有一些函数模型备受命题专家青睐.现将它们及其常见性质列出,供同行和高三学生参考.
1.形如f(x)=■(a≠0,x≠-■)的函数
函数可变形为f(x)=■=■ ■,其图像是由反比例函数图像通过平移变换得到的,它的性质见表1.
例1:(2011课标全国卷理12)函数y=■的图像与函数y=2sinπx(-2≤x≤4)的图像所有交点的横坐标之和等于(?摇 ?摇)
A.2 B.4 C.6 D.8
解析:画出两函数在所给区间上的示意图,立刻可得答案为D.
评析:画图时要注意两函数图像的关键点,有些学生画图比较随意而出错.
2.形如g(x)=ax ■(ab≠0)的函数
函数g(x)性质见表2.
表2
例2:(2010年大纲全国卷Ⅰ理10)已知函数f(x)=|lgx|,若0 A.(2■, ∞) B.[2■, ∞) C.(3, ∞) D.[3, ∞)
解析:因为f(a)=f(b),所以|lga|=|lgb|,所以a=b(舍去),或b=■,所以=a 2b=a ■,又0f(1)=1 ■=3,即a 2b的取值范围是(3, ∞).故选C.
评析:本小题主要考查对数函数的性质、函数的单调性、函数的值域,考生在做本小题时极易忽视a的取值范围,而利用均值不等式求得a 2b=a ■>2■,从而错选A,这也是命题者的良苦用心之处.
直接以“对勾”函数为模型的高考题较少,而多半在综合题中化归转化为“对勾”模型.
3.形如h(x)=a■±a■(a>0,且a≠1)的函数
函数的性质见表3:
表3
例3:(2010年课标全国卷理5)已知命题p■:函数y=2■-2■在R为增函数,p■:函数y=2■ 2■在R为减函数,
则在命题q■:p■∨p■,q■:p■∧p■,q■:(?劭p■)∨P■和q■:p■∧(?劭p■)中,真命题是(?摇 ?摇)
A. q■,q■ B. q■,q■ C.q■,q■ D.q■,q■
解析:p■真p■假,所以q■,q■真,故选C.
评析:2011年湖北理6,2010年广东理3、重庆理5都是本函数模型.
4.形如p(x)=■|x-k|(n∈N*,x∈R)的函数
当n为偶数时,函数p(x)在(-∞,■]上是减函数,在[■ 1, ∞)上是增函数;当x∈[■,■ 1]时,函数p(x)到得最小值,且p(x)■=1 3 … (n-1)=■,无最大值.
当n为奇数时,函数p(x)在(-∞,■]上是减函数,在[■, ∞)上是增函数;当x=■时,函数p(x)取得最小值,且p(x)■=0 2 4 … (n-1)=■,无最大值.
特别地,对于函数y=|x-a| |x-b|(a 例4:(2006年全国卷Ⅱ理12)函数f(x)=■|x-n|的最小值为(?摇 ?摇)
A. 190 B. 171 C. 90 D. 45
解析:当x=■=10时,f(x)■=■=90.
评析:2011年陕西理14,2013四川理15等都可用该模型解答.值得一提的是,近几年新课标卷不等式选讲试题中有许多与“U”型函数有关.
5.与函数y=e■,y=x,y=lnx有关的函数模型
单独考虑三个函数,似乎没有多大意义,若我们把三个函数图像画在同一坐标系中,则大有文章可做.近几年全国卷和各省市卷的函数、导数综合题很多与它们有关.
可以证明,曲线y=e■与直线y=x 1相切于点(0,1),曲线y=lnx与直线y=x-1相切于点(1,0)(如图1).由此可得:
①对任意x∈R都有x-1
例5:(2012年全国课标卷理10)已知函数f(x)=■;则y=f(x)的图像大致为(?摇 ?摇)
解析:函数的定义域为(-1,0)∪(0, ∞),排除D,又由②知ln(x 1)
(Ι)设x=0是f(x)的极值点,求m,并讨论f(x)的单调性;
(Ⅱ)当m≤2时,证明f(x)>0.
解析:(Ⅰ)(过程略)当m=1时,f(x)在x=0处取得最小值.f(x)在(-1,0)上是减函数,在(0, ∞)上是增函数.其几何意义很明显,如图2,设直线x=a(a>-1)与曲线y=e■和y=ln(x 1)交于M、N两点,当a在(-1,0)上由小到大取值时,|MN|减少,当a=0时,|MN|最小是1,当a在(0, ∞)上由小到大取值时,|MN|增大.
(Ⅱ)因为当m≤2时,ln(x m)≤ln(x 2),所以要证f(x)>0,只需证ln(x 2)
例7:已知函数f(x)=e■-1,g(x)=ln(x 1).
(Ⅰ)求函数f(x)的图像与函数g(x)的图像交点处的公切线方程;
(Ⅱ)若0≤y
(Ⅱ)利用已有的结果有:e■-1>x>ln(x 1),从而得f(x-y)=e■-1>x-y,g(x)-g(y)=ln(x 1)-ln(y 1)=ln■<■-1,
只需比较x-y与■-1=■的大小即可.
第(Ⅱ)问的几何意义是k■>k■(图4),
即■>■,亦即f(x-y)>g(x)-g(y).
评析:利用已有的结果:e■-1>x>ln(x 1),把三个函数图像画在同一坐标系中,结合几何意义,从而使问题得到巧妙的解答.