题目
已知函数y=a((1)/(2))|x|+b的图象过原点,且无限接近直线y=2但又不与该直线相交.(1)求该函数的解析式,并画出图象;(2)判断该函数的奇偶性和单调性.
已知函数y=a($\frac{1}{2}$)|x|+b的图象过原点,且无限接近直线y=2但又不与该直线相交.
(1)求该函数的解析式,并画出图象;
(2)判断该函数的奇偶性和单调性.
(1)求该函数的解析式,并画出图象;
(2)判断该函数的奇偶性和单调性.
题目解答
答案
解:(1)根据题意,函数y=a($\frac{1}{2}$)|x|+b的图象过原点,则有0=a+b,则a=-b,
又由f(x)的图象无限接近直线y=2但又不与该直线相交,则b=2,
又由a+b=0,则a=-2,
则f(x)=-2×($\frac{1}{2}$)|x|+2,其图象如图:
(2)根据题意,f(x)=-2×($\frac{1}{2}$)|x|+2,
其定义域为R,有f(-x)=-2×($\frac{1}{2}$)|x|+2=f(x),则f(x)是偶函数,
又由f(x)=$\left\{\begin{array}{l}{-{2}^{1-x}+2,x≥0}\\{-{2}^{x+1}+2,x<0}\end{array}\right.$,
f(x)在(0,+∞)上为增函数,在(-∞,0)上为减函数.
解析
考查要点:本题主要考查指数函数的图像与性质,函数的奇偶性与单调性判断,以及根据条件确定函数解析式的能力。
解题核心思路:
- 利用特殊点确定参数:函数过原点,代入$(0,0)$可得$a$与$b$的关系。
- 极限分析确定渐近线:函数无限接近直线$y=2$,说明当$|x|$趋近于无穷大时,函数值趋近于$b$,从而确定$b=2$。
- 分段讨论单调性:将函数按$x \geq 0$和$x < 0$分段,结合指数函数的单调性分析整体趋势。
- 奇偶性判断:通过验证$f(-x) = f(x)$判断偶函数。
破题关键点:
- 渐近线分析:明确$b$的值由极限决定。
- 分段处理:利用绝对值拆分函数表达式,简化单调性分析。
第(1)题
代入原点条件
函数过原点$(0,0)$,代入得:
$0 = a \left( \frac{1}{2} \right)^{|0|} + b \implies 0 = a + b \implies a = -b.$
确定渐近线参数
当$|x|$趋近于无穷大时,$\left( \frac{1}{2} \right)^{|x|} \to 0$,此时函数值趋近于$b$。题目中函数无限接近直线$y=2$,故$b=2$,进而$a = -2$。
函数解析式
综上,函数解析式为:
$f(x) = -2 \left( \frac{1}{2} \right)^{|x|} + 2.$
图像绘制
- 分段表达式:
$f(x) = \begin{cases} -2^{1-x} + 2, & x \geq 0, \\ -2^{x+1} + 2, & x < 0. \end{cases}$ - 关键点:当$x=0$时,$f(0)=0$;当$x \to \pm\infty$时,$f(x) \to 2$。
- 形状:关于$y$轴对称,$x \geq 0$时递增,$x < 0$时递减,整体呈“V”型曲线,渐近于$y=2$。
第(2)题
奇偶性判断
计算$f(-x)$:
$f(-x) = -2 \left( \frac{1}{2} \right)^{|-x|} + 2 = -2 \left( \frac{1}{2} \right)^{|x|} + 2 = f(x),$
故$f(x)$是偶函数。
单调性分析
- 当$x \geq 0$时:$f(x) = -2^{1-x} + 2$,导数为:
$f'(x) = 2^{1-x} \ln 2 > 0,$
故$f(x)$在$(0, +\infty)$上单调递增。 - 当$x < 0$时:$f(x) = -2^{x+1} + 2$,导数为:
$f'(x) = -2^{x+1} \ln 2 < 0,$
故$f(x)$在$(-\infty, 0)$上单调递减。