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3.2 二次函数与幂函数
基础篇
考点 一 二次函数 函数 f x 有最大值
B. ( )
1.( 届兰州五十五中开学考ꎬ )函数 f x 对任意 x R f x 25恒成立
2023 8 ( ) C. ∈ ꎬ ( )≥-
4
x2 x 的单调增区间是
= -2| |+5 ( ) x R 使得函数 f x
D.∃ ∈ ꎬ ( )= π
和
A.(-∞ꎬ-1) (0ꎬ1) 答案 ACD 函数 f x x2 x 对应的
和 ( )= -3 -4
B.(-∞ꎬ-1) (1ꎬ+∞) 方程为 x2 x Δ 2
和
-3 -4=0ꎬ∵ =(-3) -4×1×(-
C.[-1ꎬ0] [1ꎬ+∞) f x 的图象与 x 轴有两个不同
和 4)= 25>0ꎬ∴ ( )
D.(-1ꎬ0) (0ꎬ1) æ ö2
答案 C 易知f x 的定义域为R.由f x 的交点 正确.f x x2 x çx 3÷
( ) (- ) ꎬ∴ A ( )= -3 -4=è - ø -
2
x 2 x x2 x f x 得 f
= (- ) -2|- |+5= -2| |+5= ( )ꎬ
25 故易得 错误 正确.
x 为偶函数 则 f x 的图象关于 y 轴对称. ꎬ B ꎬC、D
( ) ꎬ ( ) 4
当 x 时 f x x2 x 图象的对称轴为 4.( 广东深圳一模ꎬ )已知函数的图象关
≥0 ꎬ ( )= -2 +5ꎬ
2021 13
直线 x 所以f x 在 上单调递增
=1ꎬ ( ) [1ꎬ+∞) ꎬ 于 y 轴对称 且与直线 y x 相切 则满足上
ꎬ = ꎬ
在 上单调递减 则当 x 时 f x 在
[0ꎬ1] ꎻ ≤0 ꎬ ( ) 述条件的二次函数可以为 f x .
( )=
上单调递增 在 上单调递
[-1ꎬ0] ꎬ (-∞ꎬ-1]
答案 x2 1 答案不唯一
减 则 f x 的单调增区间为 + ( )
ꎬ ( ) [-1ꎬ0]ꎬ[1ꎬ+ 4
.故选 解析 因为二次函数 f x 的图象关于 y 轴
∞) C. ( )
2.( 湖南三湘名校、五市十校联考ꎬ )已知 对称 所以可设 f x ax2 c a 由
2022 5 ꎬ ( )= + ( ≠0)ꎬ
实数 a b c 满足 a b c 则 a b c 是 函 {y ax2 c
ꎬ ꎬ + + =0ꎬ “ > > ” “ = + ꎬ得 ax2 x c 所以 Δ ac
数 f x ax2 bx c 有两个零点 的 y x - + =0ꎬ =1-4 =
( )= + + ” ( ) =
充分不必要条件
A. 即ac 1.可取a c 1 则f x x2 1.
必要不充分条件 0ꎬ = =1ꎬ = ꎬ ( )= +
B. 4 4 4
充要条件 答案不唯一
C. ( )
既不充分也不必要条件 5.( 北 京ꎬ ꎬ 分) 设 函 数 f x
D. 2022 14 5 ( ) =
答案 A 一方面 若 a b c a b c 则 a { ax x a
ꎬ + + =0ꎬ > > ꎬ - +1ꎬ < ꎬ 若f x 存在最小值 则a 的一个
>0ꎬ c <0 . ∴ b2 -4 ac >0ꎬ∴ 函数 f ( x )= ax2 + bx + c ( x -2) 2 ꎬ x ≥ a. ( ) ꎬ
有两个零点 a b c 是 函数 f x ax2 取值为 a 的最大值为 .
ꎬ∴ “ > > ” “ ( )= + ꎻ
bx c 有两个零点 的充分条件.另一方面 若
+ ” ꎬ 答案 1 中任意一个实数都可以 答
a b c 则函数 f x ax2 bx c 有 ([0ꎬ1] ꎬ 专
=-1ꎬ =0ꎬ =1ꎬ ( )= + + 2 题
三
两个零点 但不满足 a b c 即 a b c 不是 案不唯一
ꎬ > > ꎬ “ > > ” ) 1
函
函数 f x ax2 bx c 有两个零点 的必要 解析 当 a 时 f x ax 在 a 数
“ ( )= + + ” <0 ꎬ ( )= - +1 (-∞ꎬ ) 的
条件.故选 . 上为增函数 无最小值.而 f x x 2 在 概
A ꎬ ( )= ( -2) 念
与
3.(多选)( 广东普宁段考ꎬ )已知函数 a 上的最小值为 所以f x 不存在 基
2022 10 [ ꎬ+∞) 0ꎬ ( ) 本
f
(
x
)=
x2
-3
x
-4ꎬ
则
( ) 最小值.当 a 时 f x
{
1ꎬ
x
<0ꎬ 此
初
等
函数 f x 的图象与 x 轴有两个不同交点 =0 ꎬ ( )= x 2 x 函 数
A. ( ) ( -2) ꎬ ≥0ꎬ
63
时f x 存在最小值 最小值为 .当 a {m {m {m {m
( ) ꎬ 0 0< ≤1 >0 <0 <0 >0
时 f x ax 在 a 上单调递减 所 A. n B. n C. n D. n
ꎬ ( )= - +1 (-∞ꎬ ) ꎬ >0 <0 >0 <0
以f x a2.因为 a 所以 a2 答案 ABC A m n 在幂函数 y xa a
( )>1- ∈(0ꎬ1]ꎬ 1- ∈ ∵ ( ꎬ ) = (
所以f x .而 f x x 2 在 a R 的图象上
[0ꎬ1)ꎬ ( )>0 ( )= ( -2) [ ꎬ ∈ ) ꎬ
上存在最小值 最小值为 所以 f x ma n 当 m 时 n 当 m 时 n 或
+∞) ꎬ 0ꎬ ( ) ∴ = ꎬ >0 ꎬ >0ꎬ <0 ꎬ >0
在R 上存在最小值.当a 时 f x ax n 则不可能存在 m n 的情况 故
>1 ꎬ ( )= - +1 <0ꎬ >0ꎬ <0 ꎬ
在 a 上单调递减 所以 f x a2. 选 .
(-∞ꎬ ) ꎬ ( )>1- ABC
f x x 2 在 a 上的最小值大于 æ öx
( )= ( -2) [ ꎬ+∞) 2.( 河北唐山二模ꎬ )不等式ç1 ÷ x的
或等于 而 a2 所以函数 f x 在 R 上 2021 3 è
2
ø ≤
0ꎬ 1- <0ꎬ ( )
解集是
不存在最小值.综上 a 的取值范围为
( )
ꎬ [0ꎬ1]ꎬ
é ù é ö
a 的最大值为 . ê ú ê
1 1 ÷
1 ê ú ê
A.ë0ꎬ û B.ë ꎬ+∞ø
6.( 届安徽六安新安中学开学考ꎬ )已知 2 2
2023 22
é ù é ö
ê ú ê
函数 f x x2 ax a R. 2 2 ÷÷
( )= + -2ꎬ ∈ C.ë êê 0ꎬ û úú D.ë êê ꎬ+∞ø
当 a 时 求不等式 f x 的解集 2 2
(1) =1 ꎬ ( )<0 ꎻ 答案 B 在同一平面直
若关于x 的不等式f x a x 在
(2) ( )≥(2 -1) -6 角坐标系中作出函数 y
上恒成立 求 a 的最大值. =
(0ꎬ2] ꎬ æ öx
解析
(1)
当 a
=1
时
ꎬ
由 f
(
x
)<0
得 x2
+
x
-2 è
ç 1
ø
÷ 与 y
=
x的图象
ꎬ
如图
2
<0ꎬ æ öx æ öx
所示 当ç1 ÷ x时 x 1 由图象知ç1 ÷
即 x x 解得 x ꎬ è ø = ꎬ = ꎬ è ø
( -1)( +2)<0ꎬ -2< <1ꎬ 2 2 2
所以不等式的解集为 . é ö
(-2ꎬ1) x的解集是ê 1 ÷ 故选 .
ê
由 f x a x 得 x2 a x ≤ ë ꎬ+∞øꎬ B
(2) ( )≥(2 -1) -6 +(1- ) +4 2
所以问题转化为 x2 a x 在 3.( 广东普通高中质检ꎬ )若幂函数 y
≥0ꎬ +(1- ) +4≥0 2022 15 =
f x 的图象过点 则函数f x
上恒成立 即a x 4 在 上恒 ( ) (8ꎬ2 2)ꎬ ( -1)-
(0ꎬ2] ꎬ ≤ +x +1 (0ꎬ2]
f 2 x 的最大值为 .
( )
成立
ꎬ
答案 3
-
因为 x 所以 x 4 x 4 4
∈(0ꎬ2]ꎬ + x +1≥2 x +1 解析 设幂函数的解析式为 f x xα 则
( )= ꎬ 2
当且仅当 x 4 即 x 时取等号 所以 α 解得 α 1 则 f x x f x f
=5ꎬ = xꎬ =2 ꎬ 2 =8 ꎬ = ꎬ ( )= ꎬ ( -1)-
2
x 4 的最小值为 所以 a 所以 a 的 2 x x x 令 x t t 则 y t
+x +1 5ꎬ ≤5ꎬ ( )= -1- ꎬ -1 = ꎬ ≥0ꎬ = -(1
5
年 最大值为 . t2 t t 1时 y 3 即所求函数
高 5 + )ꎬ ≥0ꎬ∴ = ꎬ max =- ꎬ
2 4
考
3
考点 二 幂函数 的最大值为 3.
年
-
模
4
拟
考向一 幂函数的图象问题
4.( 河北保定重点高中月考ꎬ )若函数
A 2022 14
版 1.(多选)( 江苏盐城阜宁中学段测ꎬ )若 f x m xa是幂函数 且其图象过点
2022 9 ( )= ( +2) ꎬ (2ꎬ
高 点 A m n 在幂函数y xa a R 的图象上 则函数 g x x m 的单调增区间
考 ( ꎬ ) = ( ∈ ) ꎬ 4)ꎬ ( )= loga( + )
数
学 则下列结论可能成立的是 为 .
( )
64
答案
(1ꎬ+∞) a 1 2 是 a 1 的充分不必要条件.
解析 函数 f x m xa是幂函数 且 (2- ) ” “-2< < ”
2
∵ ( )= ( +2) ꎬ
其图象过点 m a 解得 m 故选 .
A
(2ꎬ4)ꎬ∴ +2=1ꎬ2 =4ꎬ
a 则函数 g x x m x 3.( 届兰州五十五中开学考ꎬ )幂函数
=-1ꎬ =2ꎬ ( )= loga( + )= log2( 2023 15
的单调增区间为 . f x xm2-2 m -3 m Z 为偶函数 且在区间
-1) (1ꎬ+∞) ( )= ( ∈ ) ꎬ
上是减函数 则 m .
考向二 幂函数性质的应用
(0ꎬ+∞) ꎬ =
答案
1.( 北京延庆一模ꎬ )已知定义在 R 上的
1
2021 7
幂函数 f x xm m 为实数 的图象过点 A 解析 因为幂函数 f ( x )= xm2-2 m -3 ( m ∈ Z ) 为
( )= ( )
偶函数 所以 m2 m 为偶数.又 f x
记 a f b f c ꎬ -2 -3 ( )=
(2ꎬ8)ꎬ = (log0 . 53)ꎬ = (log25)ꎬ =
xm2-2 m -3 m Z 在区间 上是减函数
f m 则 a b c 的大小关系为 ( ∈ ) (0ꎬ+∞) ꎬ
( )ꎬ ꎬ ꎬ ( )
所以 m2 m 解得 m 因为 m
a b c a c b c a b c b a -2 -3<0ꎬ -1< <3ꎬ ∈
A. < < B. < < C. < < D. < <
答案 A f x xm 的图象过点 A
Z
ꎬ
且 m2
-2
m
-3
为偶数
ꎬ
所以 m
=1
.
∵ ( )= (2ꎬ8)ꎬ
{
f m m .从而 f x x3. 4.( 上海ꎬ ꎬ 分)已知 α 1
∴ (2)= 2 =8ꎬ∴ =3 ( )= 2018 7 5 ∈ -2ꎬ-1ꎬ- ꎬ
2
log0 . 53=log1 23=-log23=log2 1 ꎬ 1 } .若幂函数 f x xα 为奇函数 且
3 ꎬ1ꎬ2ꎬ3 ( )= ꎬ
2
1 3 在 上递减 则 α .
∵ log2 <log25<log22 = 3ꎬ∴ log0 . 53<log25 (0ꎬ+∞) ꎬ =
3
答案
m -1
< ꎬ
解析 幂函数 f x xα 为奇函数 α 可
又 f x x3 在 R 上单调递增 ∵ ( )= ꎬ∴
( )= ꎬ
取 又 f x xα 在 上递减
f f f m .故 a b c 故 -1ꎬ1ꎬ3ꎬ ( )= (0ꎬ+∞) ꎬ
∴ (log0 . 53)< (log25)< ( ) < < ꎬ
α 故 α .
选 . ∴ <0ꎬ =-1
A
5.( 新高考 ꎬ ꎬ 分)写出一个同时具
2.( 湖南邵阳、郴州二模ꎬ ) a 1 2 2021 Ⅱ 14 5
2022 4 “( +1) <
有下列性质 的函数 f x .
①②③ ( ):
(2- a ) 1 2 ” 是 “-2< a < 1 ” 的 ( ) f x x f x f x 当 x
2 ① ( 1 2)= ( 1) ( 2)ꎻ② ∈(0ꎬ+∞)
充分不必要条件 时 f ′ x f ′ x 是奇函数.
A. ꎬ ( )>0ꎻ③ ( )
必要不充分条件 答案 f x x4 x R 答案不唯一
B. ( )= ( ∈ )( )
充要条件 解析 因为f x x f x f x 所以f x 是
C. ( 1 2)= ( 1) ( 2)ꎬ ( )
既不充分也不必要条件 幂函数 当x 时 f ′ x 所以函数
D. ꎻ ∈(0ꎬ+∞) ꎬ ( )>0ꎬ
答案 A 因为 y = x1 2 是定义在 [0ꎬ+∞) 上 f ( x ) 在 (0ꎬ+∞) 上是单调增函数 ꎻ 因为f ′ ( x ) 是
的 增 函 数 ꎬ 又 ( a +1) 1 2 < (2- a ) 1 2 ꎬ 所 以 奇函数 ꎬ 所以f ( x ) 是偶函数.因此函数f ( x ) 可以
ìa 是f x x4 x R 答案不唯一 .
ï +1≥0ꎬ ( )= ( ∈ )( )
ï 专
í a 解得 a 1 故 a 1 2 题
ï2- ≥0ꎬ -1≤ < ꎬ “( +1) < 三
ï 2
îa a
+1<2- ꎬ 函
数
的
概
念
与
基
本
初
等
函
数
65
综合篇
考法 一 求二次函数在闭区间上的最值(值 a
开口向上 对称轴为直线 x +2.
ꎬ =
域)的方法 2
a
当 +2 即 a 时 函数 g x 在
1.( 届江西上饶、景德镇六校联考ꎬ )函
(i) ≥2ꎬ ≥2 ꎬ ( ) [0ꎬ
2023 19 2
数 f x ax2 bx 的图象与 x 轴交于点 上单调递减 g x g a
( )= + -3 (3ꎬ 2] ꎬ ( )min = (2)= -2 -3=-4ꎬ
且f x f x .
0) (1- )= (1+ ) 解得 a 1 舍
求该函数的解析式 = ( )ꎻ
(1) ꎻ 2
(2)
当 x
∈[-1ꎬ
m
]
时
ꎬ
函数 f
(
x
)=
ax2
+
bx
-3 当
a
+2 即 a 时 函数 g x 在
(ii) ≤0ꎬ ≤-2 ꎬ ( )
有最小值 m 求 m 的值. 2
2 ꎬ
上单调递增 g x g
解析
(1)
因为 f
(1-
x
)=
f
(1+
x
)ꎬ
所以函数 f [0ꎬ2] ꎬ ( )min = (0)= -3≠-4
舍
x ax2 bx 的图象关于直线 x 对称 ( )ꎻ
( )= + -3 =1 ꎬ
a
b 当 +2 即 a 时 函数 g x
所以 即b a 又函数f x ax2 bx (iii) 0< <2ꎬ -2< <2 ꎬ ( )
- a=1ꎬ =-2 ꎬ ( )= + 2
2
æa ö
的图象与x 轴交于点 所以 a b 在 上先减后增 g x gç +2÷
-3 (3ꎬ0)ꎬ 9 +3 - [0ꎬ2] ꎬ ( )min = è ø =-3-
解得 a b 所以f x x2 x . 2
3=0ꎬ =1ꎬ =-2ꎬ ( )= -2 -3 a 2
f x x2 x 图象的对称轴为直线 x ( +2) 解得a 舍 或a .综上 a
(2) ( )= -2 -3 = =-4ꎬ =-4( ) =0 ꎬ
4
且开口向上.
1 .
=0
若 m 则当 x m 时 函数 f x x2
① -1< <1ꎬ = ꎬ ( )= - 3.( 山东烟台莱州一中测试ꎬ )已知二次
2022 21
x 取得最小值 即 m2 m m 解得 m
2 -3 ꎬ -2 -3=2 ꎬ 函数f x ax2 bx c 且满足f f x
( )= + + ꎬ (0)= 2ꎬ ( +1)
或 m 舍去
=2- 7 =2+ 7( )ꎬ f x x .
- ( )= 2 +1
②
若 m
≥1ꎬ
则当 x
=1
时
ꎬ
函数 f
(
x
)=
x2
-2
x
- 求函数 f x 的解析式
(1) ( ) ꎻ
取得最小值 即 m 解得 m 舍
3 ꎬ 2 =-4ꎬ =-2( 若关于 x 的方程 f x m 在 x
(2) ( )- =0 ∈[-1ꎬ
去 .
) 上有解 求实数 m 的取值范围
2] ꎬ ꎻ
综上所述 m 的值为 . 当 x t t t R 时 求函数 f x 的
ꎬ 2- 7 (3) ∈[ ꎬ +2]( ∈ ) ꎬ ( )
2.( 河北保定重点高中月考ꎬ )设函数 最小值 用 t 表示 .
2022 20 ( )
f x x2 bx c b c R 已知 f x 的解 解析 f x f x x a x
( )= + + ( ꎬ ∈ )ꎬ ( )<0 (1)∵ ( +1)- ( )= 2 +1ꎬ∴ ( +
集为 . 2 b x c ax2 bx c ax a b x
(-1ꎬ3) 1) + ( +1)+ - - - =2 + + =2 +1ꎬ
求 b c 的值 { a
(1) ꎬ ꎻ 2 =2ꎬ 解得 a b 又 f c
若函数 g x f x ax 在区间 上 ∴ a b =1ꎬ =0ꎬ (0)= 2ꎬ∴
5 (2) ( )= ( )- [0ꎬ2] + =1ꎬ
年 的最小值为 求实数 a 的值. f x x2 .
高 -4ꎬ =2ꎬ∴ ( )= +2
考 解析 由 f x 的解集为 可知 由 f x m 得 方程 x2
3 (1) ( )<0 (-1ꎬ3) (2) ( )- =0 ꎬ +2
年 x 和 x 是关于 x 的一元二次方程 x2 m 在 x 上有解 如图
模 =-1 =3 + = ∈[-1ꎬ2] ꎬ ꎬ
拟 { b 由图可知 m m 的取值
A bx c 的解 故 -1+3=- ꎬ解得 b c 2≤ ≤6ꎬ∴
版 + =0 ꎬ c =-2ꎬ = 范围为 .
-1×3= ꎬ [2ꎬ6]
高 . x t t t 时 f x 的最小
考 -3 (3)∵ ∈[ ꎬ +2]ꎬ∴ ① ≥0 ꎬ ( )
数
学
g x f x ax x2 a x 的图象 值为 f t t2 t 且 t 即 t
(2) ( )= ( )- = -( +2) -3 ( )= +2ꎻ② <0 +2>0ꎬ -2< <0
66
时 f x 的最小值为 f t 即 t
ꎬ ( ) (0)= 2ꎻ③ +2≤0ꎬ A.(-∞ꎬ4) B.(3ꎬ+∞)
时 f x 的最小值为 f t t 2
≤-2 ꎬ ( ) ( +2)= ( +2) + C.(3ꎬ4) D.(-∞ꎬ3)
t2 t .综上 t 时 f x 的最小值为 答案 C 二次函数 y x2 x a 图象的对
2= +4 +6 ꎬ ≥0 ꎬ ( ) = -4 +
t2 t 时 f x 的最小值为 t 称轴为直线 x 开口向上 在 上单
+2ꎻ-2< <0 ꎬ ( ) 2ꎻ ≤-2 =2ꎬ ꎬ (-∞ꎬ2)
时 f x 的最小值为 t2 t . 调递减 在 上单调递增.要使二次函
ꎬ ( ) +4 +6 ꎬ (2ꎬ+∞)
数 y x2 x a 的两个零点都在区间
= -4 + (1ꎬ
考法 二 一元二次方程根的分布
{ a
内 需 1-4+ >0ꎬ解得 a .故实数 a
( 重庆模拟ꎬ )已知二次函数 y x2 x a +∞) ꎬ a 3< <4
2022 4 = -4 + 4-8+ <0ꎬ
的两个零点都在区间 内 则 a 的取值 的取值范围是 故选 .
(1ꎬ+∞) ꎬ (3ꎬ4)ꎬ C
范围是
( )
专
题
三
函
数
的
概
念
与
基
本
初
等
函
数
67