2020高考数学100个必考知识点详解6 函数的图像

1、第第 6 6 函数的图像函数的图像 一、基础知识 1、做草图需要注意的信息点： 做草图的原则是：速度快且能提供所需要的信息，通过草图能够显示出函数的性质。在 作图中草图框架的核心要素是函数的单调性核心要素是函数的单调性， 对于一个陌生的可导函数， 可通过对导函数的 符号分析得到单调区间， 图像形状依赖于函数的凹凸性， 可由二阶导数的符号决定 （详见 “知 识点讲解与分析”的第 3 点） ，这两部分确定下来，则函数大致轮廓可定，但为了方便数形 结合，让图像更好体现函数的性质， 有一些信息点也要在图像中通过计算体现出来， 下面以 常见函数为例，来说明作图时常体现的几个信息点 （1）一次函数：y k

2、x b,若直线不与坐标轴平行，通常可利用直线与坐标轴的交点来确 定直线 特点：两点确定一条直线 信息点：与坐标轴的交点 （2）二次函数：y ax hk，其特点在于存在对称轴，故作图时只需做出对称轴一 侧的图像，另一侧由对称性可得。函数先减再增，存在极值点顶点，若与坐标轴相交， 则标出交点坐标可使图像更为精确 特点：对称性 信息点：对称轴，极值点，坐标轴交点 （3）反比例函数：y 2 1 ,其定义域为,0 x 0,，是奇函数，只需做出正版轴图 像即可（负半轴依靠对称做出） ，坐标轴为函数的渐近线 特点：奇函数（图像关于原点中心对称） ，渐近线 信息点：渐近线 注： （1）所谓渐近线：是指若曲线无

3、限接近一条直线但不相交，则称这条直线为渐近线。渐近 x轴是渐近线， 线在作图中的作用体现为对曲线变化给予了一些限制， 例如在反比例函数中， 那么当x ，曲线无限向x轴接近，但不相交，则函数在x正半轴就不会有x轴下方的 部分。 （2）水平渐近线的判定：需要对函数值进行估计：若x （或）时，f x常 数C，则称直线y C为函数f x的水平渐近线 例如：y 2当x 时，y ，故在x轴正方向不存在渐近线 当x 时，y 0，故在x轴负方向存在渐近线y 0 （3）竖直渐近线的判定：首先f x在x a 处无定义，且当x a时，f x （或 x ） ，那么称x a为f x的竖直渐近线 例如：y log2x在x

4、 0处无定义，当x 0时，f x ，所以x 0为y log2x 的一条渐近线。 综上所述：在作图时以下信息点值得通过计算后体现在图像中：与坐标轴的交点；对称轴综上所述：在作图时以下信息点值得通过计算后体现在图像中：与坐标轴的交点；对称轴 与对称中心；极值点；渐近线。与对称中心；极值点；渐近线。 例：作出函数f x x 分析：定义域为,0 故先考虑x正半轴情况。 1 的图像 x 0,，且 f x为奇函数， fx1 1 0故函数单调递增， 2x 2 fx 3 0，故函数为上凸函数， 当x 时， x fx 无水平渐近线，x 0时，fx ，所以y轴为f x的竖直渐近线。 零点：1,0，由这些信息可做出

5、正半轴的草图，在根据对称性得到f x完整图像： 2、函数图象变换：设函数y f x，其它参数均为正数 （1）平移变换： fx a：f x的图像向左平移a 个单位 fx a：f x的图像向右平移a 个单位 fxb：f x的图像向上平移a 个单位 fxb：f x的图像向下平移a 个单位 （2）对称变换： f x：与 f x的图像关于y 轴对称 fx：与f x的图像关于x 轴对称 fx：与f x的图像关于原点对称 （3）伸缩变换： 1 k 1：收缩 fkx：f x图像纵坐标不变，横坐标变为原来的 k 0 k 1：拉伸 k 1：拉伸 kfx：f x图像横坐标不变，纵坐标变为原来的k倍 0 k 1：收缩

6、 （4）翻折变换： f x,x 0 即正半轴的图像不变，负半轴的原图像不要，换上与正半f x： f x fx,x 0 轴图像关于y轴对称的图像 fx：f x 上去。 fx, f x 0 即x轴上方的图像不变，下方的图像沿x轴对称的翻 f x, fx 0 3、二阶导函数与函数的凹凸性： （1）无论函数单调增还是单调减，其图像均有3 种情况， 若一个函数的增减图像为则称函数为下凸函数 若一个函数的增减图像为则称函数为上凸函数 （2）上凸函数特点：增区间增长速度越来越慢，减区间下降速度越来越快 下凸函数特点：增区间增长速度越来越快，减区间下降速度越来越慢 （3）与导数的关系：设f ，如图所示：增 x

7、的导函数为 fx（即f x的二阶导函数） 长速度受每一点切线斜率的变化情况的影响， 下凸函数斜率随x的增大而增大， 即f 增函数 f x为 x 0；上凸函数随x 的增大而减小，即f x为减函数 fx 0； 综上所述： 函数是上凸下凸可由导函数的增减性决定， 进而能用二阶导函数的符号进行求解。 二、方法与技巧： 1、在处理有关判断正确图像的选择题中， 常用的方法是排除法， 通过寻找四个选项的不同， 再结合函数的性质即可进行排除，常见的区分要素如下： （1）单调性：导函数的符号决定原函数的单调性，导函数图像位于x轴上方的区域表示原 函数的单调增区间，位于x轴下方的区域表示原函数的单调减区间 （2）

8、函数零点周围的函数值符号：可通过带入零点附近的特殊点来进行区分 （3）极值点 （4）对称性（奇偶性）易于判断，进而优先观察 （5）函数的凹凸性：导函数的单调性决定原函数的凹凸性，导函数增区间即为函数的下凸 部分，减区间为函数的上凸部分。其单调性可由二阶导函数确定 2、利用图像变换作图的步骤： （1）寻找到模板函数f x（以此函数作为基础进行图像变换） （2）找到所求函数与f x的联系 （3）根据联系制定变换策略，对图像进行变换。 例如：作图：y lnx 1 第一步寻找模板函数为：f x lnx 第二步寻找联系：可得y f x 1 第三步制定策略：由f x 1 特点可得：先将f x图像向左平移一

9、个单位，再将x 轴下 方图像向上进行翻折，然后按照方案作图即可 3、如何制定图象变换的策略 （1）在寻找到联系后可根据函数的形式了解变换所需要的步骤，其规律如下： 若变换发生在“括号”内部，则属于横坐标的变换 若变换发生在“括号”外部，则属于纵坐标的变换 例如：y f 3x 1：可判断出属于横坐标的变换：有放缩与平移两个步骤 y fx2：可判断出横纵坐标均需变换， 其中横坐标的为对称变换， 纵坐标的 为平移变换 （2）多个步骤的顺序问题：在判断了需要几步变换以及属于横坐标还是纵坐标的变换后， 在安排顺序时注意以下原则： 横坐标的变换与纵坐标的变换互不影响，无先后要求 横坐标的多次变换中，每次变

10、换只有x发生相应变化 例如：y f x y f2x 1可有两种方案 方案一：先平移（向左平移1 个单位） ，此时f x fx1。再放缩（横坐标变为原来 1 ） ，此时系数2只是添给x，即f x 1 f2x 1 2 1 方案二：先放缩（横坐标变为原来的） ，此时f x f2x，再平移时，若平移a 个单 2 11 位， 则f 2x f2x a f2x 2a（只对x 加a） ， 可解得a ， 故向左平移 22 的 个单位 纵坐标的多次变换中，每次变换将解析式看做一个整体进行 例如：y f x y 2fx1有两种方案 方案一：先放缩：y f x y 2fx，再平移时，将解析式看做一个整体， 整体加 1

11、， 即y 2 f x y 2 fx 1 方案二：先平移：y f x y fx1，则再放缩时，若纵坐标变为原来的a 倍，那 么y f x1 y a fx1 ，无论a取何值，也无法达到y 2f x1，所以需 要对前一步进行调整：平移 4、变换作图的技巧： （1）图像变换时可抓住对称轴，零点，渐近线。在某一方向上他们会随着平移而进行相同 方向的移动。先把握住这些关键要素的位置，有助于提高图像的精确性 （2）图像变换后要将一些关键点标出：如边界点，新的零点与极值点，与y轴的交点等 三、例题精析： 例 1：己知函数f x ax bx c ，其导数f 32 1 个单位，再进行放缩即可（a 2） 2 x的图

12、象如图所示，则函数 f x的极 大值是（） A.a bc B.8a 4bc C.3a 2b D.c 思路：由图像可知：x0,2时，f x 0,fx单调递增， x2,时，fx 0,f x单调递减，所以 f x的极大值为 f28a 4bc 答案：B 小有话说：观察导函数图像时首要关注的是函数的符号， 即是在x轴的上方还是下方，导函 数的符号决定原函数的单调性 例 2：设函数y f (x)可导，y f (x)的图象如图所示， 则导函数y f (x)的图像可能为 （） y O 图 1 yy yy x O A x O x O C x O D x B 思路： 根据原函数的图像可得：f x在,0单调递增，

13、在正半轴先增再减再增， 故 f 在负半轴的符号为正，在正半轴的符号依次为“正负正” ，观察四个选项只有 D 符合 答案：D x 小有话说：本题可直接由导函数的符号来排除其他选项，若选项中也有符合D 中“ 负半轴 的符号为正，在正半轴的符号依次为正负正” ，那么可观察第二条标准：从图上看在x负 半轴中，函数增长的速度越来越快，则说明切线斜率随x的增大而增大，进而导函数在x负 半轴也单调递增，依次类推可得到正半轴的情况，D 选项依然符合特征 例 3：函数f x e x 1的部分图象为（ ） x2 思路：f x exx2e22x xx 2ex，可得fx在,2,0,单调递增， 2x x2 在2,0单调

14、递减，且可估计当x ，x e x 0即fx 1，所以y 1 e 为函数f x的渐近线，当x , y 由此可判断出图像A正确 答案：A 小有话说： （1）本题考查的是通过分析函数性质作图，单调性是非常重要的一个要素， 通过 单调性也可排除其他三个选项 x2 2x （2） 关于渐近线的判断： 对于x ，x e x 0可这样理解，x 时，x ,e e 2x 均趋向正无穷，但ex的速度更快，进而伴随着x ，ex将远远大于x，进而比值趋 2 于 0，当x ,增长速度的排名为：直线（一次函数）二次函数指数函数 例 4：函数f x y xln | x | 的图像可能是（ ) | x | yyy O 1 A

15、1 x O 1 B 1 x1 O 1 x1 O 1 x CD 思路：观察解析式可判断出f x xln x 为奇函数，排除 A,C. 当x 0时， x fx 0 lnx,故选择 B 答案：B 小有话说：f x xln | x | 有两点可以优先观察：一个是奇偶性，则图像具有对称性，只 | x | 需考虑正半轴的情况即可；二是含有绝对值，可利用x的符号去掉绝对值，进而得到正半轴 的解析式。 例 5（2015 浙江文） ：函数f x x 1 cosx x ,x 0 的图像可能为（） x 思路：观察 4 个选项的图像，其中 A，B 图像关于y轴对称，C,D 图像关于原点中心对称。 所以先判断函数奇偶性

16、， 可判断出f x x 1 1 cos x x cosx f x xx 所以f x为奇函数，排除A，B，再观察C,D 的区别之一就是 f的符号，经过计算可得 1 1 f cos 0，所以排除 C 答案：D 例 6：已知f x 1 2 x sin x, f x为 fx的导函数， 则 f x的图像是( ) 4 2 思路：f x 11 2 1 x sin xx2cosx，f xxsin x，可判断fx为 42 2 4 奇函数， 图像关于原点中心对称， 排除B,D。 因为f 排除C。故A正确。 答案：A 小有话说：f 1 1 sin 1 0， 626 6 2 6 x 1 x sinx可优先判断出奇偶性

17、，进而排除一些选项，对于A,C选项 2 而言，其不同之处有两点，一点是从x 0处开始的f x符号，解析的思路也源于此，但 需要代入特殊角进行判断，A 选项的图中发现在x轴正半轴中靠近y轴的函数值小于零，从 而选择最接近 0 的特殊角 ， 除此之外，A,C图像的不同之处还在于从x 0开始时f x 6 的单调性，所以也可对f 即f x求导， fx 1 cosx，则x0, 时， fx 0， 2 3 x应先减再增。所以排除C 例 7：下面四图都是在同一坐标系中某三次函数及其导函数的图像，其中一定不正确 的序号 是( ) A B C D 思路：如图所示：在图、 在每个区间上函数的单调性与对应的导数的符号

18、是正确的， 即 单调增区间导数大于零，单调减区间上导数小于零；在中显示在区间0,b上导函数的值 为负值，而该区间上的函数图象显示不单调， 二者不一致，所以不正确； 在图象显示在 区间a,b上导函数的值总为正数， 而相应区间上的函数图象却显示为减函数， 二者相矛盾， 所以不正确.故选 B. 答案：B 小有话说： 要注意导函数图像与原函数图像的联系： 导函数的符号与原函数的单调性相对应， 导函数的增减与原函数的凹凸性相对应。 例 8：已知R上可导函数f x的图象如图所示，则不等式 x 2x 3 f 2 x 0 的解集 为( ) A.,2 C. ,1 1, B.,2 1,2 1,0 2, D.,1 1,1 3, 思路：由图像可得：x , 1 ,1, 时，fx 0，x1,1时，fx0，所 22x2x30 x2x30 以所解不等式为： 或 ， 可得： , 1 fx0fx0 1,13, 答案：D 22 例 9：函数f x x3bx2cxd的大致图象如图所示,则x 1 x 2 等于()