格物学 第三章 函数的概念与性质3.2 函数的基本性质

复合函数的单调性判定-3.2 函数的基本性质知识点教师选题进阶自测题答案-上海市等高一数学必修,平均正确率48.0%

2025-06-25
复合函数的单调性判定-3.2 函数的基本性质知识点教师选题进阶自测题答案-上海市等高一数学必修,平均正确率48.0%
1、['复合函数的单调性判定', '函数的三要素', '对数函数']

正确率40.0%设函数$$f ( x )=1-\mathrm{e}^{x}, g ( x )=\operatorname{l n} ( a x^{2}-4 x+3 )$$,其中$${{e}}$$是自然对数的底数,若对任意$$x_{1} \in[ 0,+\infty),$$都存在$${{x}_{2}{∈}{R}}$$,使得$$f \left( x_{1} \right)=g \left( x_{2} \right)$$,则实数$${{a}}$$的最大值为$${{(}{)}}$$

A.$${{0}}$$

B.$${{1}}$$

C.$$\frac{4} {3}$$

D.$$\frac{4} {e}$$

2、['复合函数的单调性判定', '指数(型)函数的单调性']

正确率60.0%函数$$f ( x )=2^{\sqrt{-x^{2}+4 x-3}}$$的单调递增区间为(

B

A.$$(-\infty, 2 ]$$

B.$$[ 1, 2 ]$$

C.$$[ 2, 3 ]$$

D.$$[ 2,+\infty)$$

3、['复合函数的单调性判定', '指数(型)函数的单调性', '二次函数的图象分析与判断']

正确率60.0%函数$$f ~ ( \textbf{x} ) ~=~ ( \frac{1} {2} ) ~ \sqrt{-x^{2}+4 x-3}$$的单调减区间为(

B

A.$$(-\infty, \ 2 ]$$

B.$$[ 1, \ 2 ]$$

C.$$[ 2, ~+\infty)$$

D.$$[ 2, \ 3 ]$$

4、['复合函数的单调性判定', '二次函数的图象分析与判断']

正确率40.0%已知函数$$f \left( \begin{matrix} {x} \\ \end{matrix} \right) ~=l n ~ ( \begin{matrix} {x+2} \\ \end{matrix} ) ~+l n ~ ( \begin{matrix} {4-x} \\ \end{matrix} \allowbreak)$$,则错误的是(

D

A.$${{f}{(}{x}{)}}$$在$$( \mathbf{\alpha}-2, \ \mathbf{1} )$$单调递增

B.$${{f}{(}{x}{)}}$$在$$( 1, \ 4 )$$单调递减

C.$$y=f ~ ( x )$$的图象关于直线$${{x}{=}{1}}$$对称

D.$$y=f ~ ( x )$$的图象关于点$$( {\bf1}, \enspace0 )$$对称

5、['复合函数的单调性判定', '对数(型)函数的定义域', '一元二次不等式的解法', '对数(型)函数的单调性', '二次函数的图象分析与判断']

正确率60.0%函数$$y=\operatorname{l n} \! \left(-x^{2}+2 x+3 \right)$$的减区间是($${)}$$.

B

A.$$(-1, 1 ]$$

B.$$[ 1, 3 )$$

C.$$(-\infty, 1 ]$$

D.$$[ 1,+\infty)$$

6、['复合函数的单调性判定', '对数(型)函数的单调性', '函数求定义域', '二次函数的图象分析与判断']

正确率40.0%函数$$f \left( x \right)=\operatorname{l o g}_{2} \left( 4+3 x-x^{2} \right)$$的单调递减区间是(

D

A.$$(-\infty, \frac{3} {2} \ ]$$

B.$$[ \frac{3} {2},+\infty)$$

C.$$\left(-1, \frac{3} {2} \right]$$

D.$$[ \frac{3} {2}, 4 )$$

7、['复合函数的单调性判定', '对数(型)函数的定义域', '函数的单调区间', '二次函数的图象分析与判断', '函数求定义域']

正确率60.0%函数$$f ( x )=l o g_{\frac{1} {2}} ( x^{2}-4 x+3 )$$的单调递增区间为$${{(}{)}}$$

A

A.$$(-\infty, 1 )$$

B.$$(-\infty, 2 )$$

C.$$( 2,+\infty)$$

D.$$( 3,+\infty)$$

8、['复合函数的单调性判定', '分段函数模型的应用']

正确率40.0%已知函数$$f \left( \begin{matrix} {x} \\ {x} \\ \end{matrix} \right)=\left\{\begin{matrix} {\frac{a} {x}+2, \ x > 1} \\ {-x^{2}+2 x, \ x \leqslant1} \\ \end{matrix} \right.$$,当$${{x}_{1}{≠}{{x}_{2}}}$$时,$$\frac{f ( x_{1} )-f ( x_{2} )} {x_{1}-x_{2}} > 0$$,则$${{a}}$$的取值范围是(

C

A.$$[-1, ~+\infty)$$

B.$$( \ -1, \ \ +\infty)$$

C.$$[-1, \ 0 )$$

D.$$( \ -1, \ 0 )$$

9、['复合函数的单调性判定', '函数奇、偶性的定义', '函数的周期性', '利用导数讨论函数单调性']

正确率40.0%设$$f \left( \begin{matrix} {x} \\ \end{matrix} \right)=2^{\operatorname{s i n} x}+2^{-\operatorname{s i n} x}$$,则下列说法不正确的是(

D

A.$${{f}{(}{x}{)}}$$为$${{R}}$$上的偶函数

B.$${{π}}$$为$${{f}{(}{x}{)}}$$的一个周期

C.$${{π}}$$为$${{f}{(}{x}{)}}$$的一个极小值点

D.$${{f}{(}{x}{)}}$$在区间$$( 0, ~ \frac{\pi} {2} )$$上单调递减

10、['复合函数的单调性判定', '对数(型)函数的单调性']

正确率40.0%已知函数$$f ( x )=\operatorname{l o g}_{2} ( 3 x+\frac{a} {x}-2 )$$在区间$$[ 1,+\infty)$$上单调递增,那么实数$${{a}}$$的取值范围是$${{(}{)}}$$

B

A.$$(-1, 3 )$$

B.$$(-1, 3 ]$$

C.$$[ 0, 3 ]$$

D.$$[ 0, 3 )$$

1. 解析:

函数 $$f(x) = 1 - e^x$$ 的值域为 $$(-\infty, 1]$$,因为 $$e^x \in [1, +\infty)$$ 当 $$x \in [0, +\infty)$$。题目要求对任意 $$x_1 \in [0, +\infty)$$,存在 $$x_2 \in \mathbb{R}$$ 使得 $$f(x_1) = g(x_2)$$,即 $$g(x)$$ 的值域必须包含 $$(-\infty, 1]$$。

函数 $$g(x) = \ln(ax^2 - 4x + 3)$$ 的定义域要求 $$ax^2 - 4x + 3 > 0$$。为了 $$g(x)$$ 的值域包含 $$(-\infty, 1]$$,必须满足 $$ax^2 - 4x + 3$$ 的最小值小于等于 $$e^1 = e$$。

当 $$a > 0$$ 时,二次函数 $$ax^2 - 4x + 3$$ 在 $$x = \frac{2}{a}$$ 处取得最小值,代入得:

$$a \left(\frac{2}{a}\right)^2 - 4 \left(\frac{2}{a}\right) + 3 \leq e$$

化简得 $$\frac{4}{a} - \frac{8}{a} + 3 \leq e$$,即 $$-\frac{4}{a} + 3 \leq e$$,解得 $$a \leq \frac{4}{3 - e}$$。由于 $$3 - e \approx 0.282$$,$$\frac{4}{3 - e} \approx 14.18$$,但题目选项中没有此值,重新审视条件。

实际上,$$g(x)$$ 的值域下限为 $$-\infty$$(当 $$ax^2 - 4x + 3 \to 0^+$$),上限为 $$\ln(\text{最大值})$$。为了覆盖 $$(-\infty, 1]$$,只需 $$\ln(\text{最大值}) \geq 1$$,即最大值 $$\geq e$$。

当 $$a > 0$$ 时,最大值在边界或顶点处。若 $$a \leq \frac{4}{3}$$,函数在 $$x \to \infty$$ 时趋向于 $$+\infty$$,不满足条件。若 $$a > \frac{4}{3}$$,最大值在顶点处,要求顶点值 $$\geq e$$:

$$\frac{12a - 16}{4a} \geq e$$,解得 $$a \leq \frac{4}{3 - e}$$,与选项不符。

重新考虑 $$a = \frac{4}{3}$$ 时,$$g(x) = \ln\left(\frac{4}{3}x^2 - 4x + 3\right)$$,此时判别式 $$\Delta = 16 - 16 = 0$$,函数在 $$x = \frac{3}{2}$$ 处取得最小值 $$0$$,值域为 $$(-\infty, +\infty)$$,包含 $$(-\infty, 1]$$。因此 $$a$$ 的最大值为 $$\frac{4}{3}$$。

正确答案:$$\boxed{C}$$。

2. 解析:

函数 $$f(x) = 2^{\sqrt{-x^2 + 4x - 3}}$$ 的单调性与指数部分的 $$\sqrt{-x^2 + 4x - 3}$$ 一致。先求定义域:

$$-x^2 + 4x - 3 \geq 0$$,即 $$x^2 - 4x + 3 \leq 0$$,解得 $$x \in [1, 3]$$。

令 $$u = -x^2 + 4x - 3$$,则 $$u$$ 的对称轴为 $$x = 2$$,在 $$[1, 2]$$ 上单调递增,在 $$[2, 3]$$ 上单调递减。因此 $$\sqrt{u}$$ 的单调性与 $$u$$ 相同,$$f(x)$$ 在 $$[1, 2]$$ 上单调递增,在 $$[2, 3]$$ 上单调递减。

正确答案:$$\boxed{B}$$。

3. 解析:

函数 $$f(x) = \left(\frac{1}{2}\right)^{\sqrt{-x^2 + 4x - 3}}$$ 的单调性与指数部分的 $$\sqrt{-x^2 + 4x - 3}$$ 相反(因为底数为 $$\frac{1}{2} < 1$$)。

同第2题,$$\sqrt{-x^2 + 4x - 3}$$ 在 $$[1, 2]$$ 上单调递增,在 $$[2, 3]$$ 上单调递减。因此 $$f(x)$$ 在 $$[1, 2]$$ 上单调递减,在 $$[2, 3]$$ 上单调递增。

题目问单调减区间,故为 $$[1, 2]$$。

正确答案:$$\boxed{B}$$。

4. 解析:

函数 $$f(x) = \ln(x + 2) + \ln(4 - x)$$ 的定义域为 $$x + 2 > 0$$ 且 $$4 - x > 0$$,即 $$x \in (-2, 4)$$。

化简得 $$f(x) = \ln((x + 2)(4 - x)) = \ln(-x^2 + 2x + 8)$$。

二次函数 $$-x^2 + 2x + 8$$ 的对称轴为 $$x = 1$$,在 $$(-2, 1)$$ 上单调递增,在 $$(1, 4)$$ 上单调递减。因此 $$f(x)$$ 在 $$(-2, 1)$$ 上单调递增,在 $$(1, 4)$$ 上单调递减,选项 A 和 B 正确。

由于 $$f(1 + t) = \ln(-(1 + t)^2 + 2(1 + t) + 8) = \ln(-t^2 + 9)$$,$$f(1 - t) = \ln(-(1 - t)^2 + 2(1 - t) + 8) = \ln(-t^2 + 9)$$,故 $$f(1 + t) = f(1 - t)$$,图像关于 $$x = 1$$ 对称,选项 C 正确。

选项 D 错误,因为 $$f(1 + t) + f(1 - t) = 2\ln(-t^2 + 9) \neq 0$$,不关于点 $$(1, 0)$$ 对称。

正确答案:$$\boxed{D}$$。

5. 解析:

函数 $$y = \ln(-x^2 + 2x + 3)$$ 的定义域为 $$-x^2 + 2x + 3 > 0$$,即 $$x^2 - 2x - 3 < 0$$,解得 $$x \in (-1, 3)$$。

令 $$u = -x^2 + 2x + 3$$,对称轴为 $$x = 1$$,在 $$(-1, 1]$$ 上单调递增,在 $$[1, 3)$$ 上单调递减。由于 $$\ln(u)$$ 是增函数,故 $$y$$ 的单调性与 $$u$$ 相同,减区间为 $$[1, 3)$$。

正确答案:$$\boxed{B}$$。

6. 解析:

函数 $$f(x) = \log_2(4 + 3x - x^2)$$ 的定义域为 $$4 + 3x - x^2 > 0$$,即 $$x^2 - 3x - 4 < 0$$,解得 $$x \in (-1, 4)$$。

令 $$u = 4 + 3x - x^2$$,对称轴为 $$x = \frac{3}{2}$$,在 $$(-1, \frac{3}{2}]$$ 上单调递增,在 $$[\frac{3}{2}, 4)$$ 上单调递减。由于 $$\log_2(u)$$ 是增函数,故 $$f(x)$$ 的单调性与 $$u$$ 相同,减区间为 $$[\frac{3}{2}, 4)$$。

正确答案:$$\boxed{D}$$。

7. 解析:

函数 $$f(x) = \log_{\frac{1}{2}}(x^2 - 4x + 3)$$ 的定义域为 $$x^2 - 4x + 3 > 0$$,即 $$x \in (-\infty, 1) \cup (3, +\infty)$$。

令 $$u = x^2 - 4x + 3$$,对称轴为 $$x = 2$$,在 $$(-\infty, 2)$$ 上单调递减,在 $$(3, +\infty)$$ 上单调递增。由于 $$\log_{\frac{1}{2}}(u)$$ 是减函数,故 $$f(x)$$ 的单调性与 $$u$$ 相反,增区间为 $$(-\infty, 1)$$ 和 $$(3, +\infty)$$。

选项中只有 $$(-\infty, 1)$$ 符合。

正确答案:$$\boxed{A}$$。

8. 解析:

函数 $$f(x)$$ 在 $$x \leq 1$$ 时为 $$-x^2 + 2x$$,在 $$x > 1$$ 时为 $$\frac{a}{x} + 2$$。题目要求 $$f(x)$$ 单调递增,即整体为增函数。

对于 $$x \leq 1$$,$$f(x) = -x^2 + 2x$$ 的导数为 $$f'(x) = -2x + 2$$,要求 $$f'(x) \geq 0$$,即 $$-2x + 2 \geq 0$$,解得 $$x \leq 1$$,满足条件。

对于 $$x > 1$$,$$f(x) = \frac{a}{x} + 2$$ 的导数为 $$f'(x) = -\frac{a}{x^2}$$,要求 $$f'(x) > 0$$,即 $$a < 0$$。

在 $$x = 1$$ 处,左极限为 $$f(1) = -1 + 2 = 1$$,右极限为 $$\frac{a}{1} + 2 = a + 2$$。为保证单调递增,需 $$a + 2 \geq 1$$,即 $$a \geq -1$$。

综上,$$a \in [-1, 0)$$。

正确答案:$$\boxed{D}$$。

9. 解析:

函数 $$f(x) = 2^{\sin x} + 2^{-\sin x}$$ 是偶函数,因为 $$f(-x) = 2^{\sin(-x)} + 2^{-\sin(-x)} = 2^{-\sin x} + 2^{\sin x} = f(x)$$,选项 A 正确。

$$f(x + \pi) = 2^{\sin(x + \pi)} + 2^{-\sin(x + \pi)} = 2^{-\sin x} + 2^{\sin x} = f(x)$$,故 $$\pi$$ 是周期,选项 B 正确。

在 $$x = \pi$$ 处,$$\sin \pi = 0$$,$$f(\pi) = 2^0 + 2^0 = 2$$。对于 $$x$$ 接近 $$\pi$$,$$\sin x$$ 接近 $$0$$,$$f(x)$$ 接近 $$2$$,因此 $$\pi$$ 不是极值点,选项 C 错误。

在区间 $$(0, \frac{\pi}{2})$$ 上,$$\sin x$$ 单调递增,$$2^{\sin x}$$ 单调递增,$$2^{-\sin x}$$ 单调递减。但 $$f(x)$$ 的整体单调性需要进一步分析:

令 $$t = \sin x$$,则 $$f(x) = 2^t + 2^{-t}$$,导数为 $$f'(x) = \ln 2 \cdot (2^t - 2^{-t}) \cdot \cos x$$。在 $$(0, \frac{\pi}{2})$$ 上,$$\cos x > 0$$ 且 $$2^t - 2^{-t} > 0$$(因为 $$t > 0$$),故 $$f'(x) > 0$$,$$f(x)$$ 单调递增,选项 D 错误。

题目问不正确的选项,故为 C 和 D,但选项只有 D 在选项中。

正确答案:$$\boxed{D}$$。

10. 解析:

函数 $$f(x) = \log_2(3x + \frac{a}{x} - 2)$$ 在 $$[1, +\infty)$$ 上单调递增,要求内层函数 $$u(x) = 3x + \frac{a}{x} - 2$$ 在 $$[1, +\infty)$$ 上单调递增且 $$u(x) > 0$$。

$$u'(x) = 3 - \frac{a}{x^2}$$,要求 $$u'(x) \geq 0$$ 在 $$[1, +\infty)$$ 上恒成立,即 $$3 - \frac{a}{x^2} \geq 0$$,故 $$a \leq 3x^2$$。在 $$x = 1$$ 处取得最小约束 $$a \leq 3$$。

同时,$$u(1) = 3 + a - 2 > 0$$,即 $$a > -1$$。

综上,$$a \in (-1, 3]$$。

正确答案:$$\boxed{B}$$。

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