1.(多选)下列说法正确的是( )(多选)
A.函数就是两个集合之间的对应关系
B.若函数的值域只含有一个元素,则定义域也一定只含有一个元素
C.若 $ f(x)=2(1 < x < 4) $ ,则 $ f(\mathrm{\pi })=2 $ 一定成立
D.若两个函数相等,则这两个函数的定义域和对应关系一定相同
$ \mathrm{A} $ ,由函数的定义可知,必须是两个非空数集,故 $ \mathrm{A} $ 不正确;
$ \mathrm{B} $ ,设函数 $ y={x}^{2}(x\in {1,-1}) $ ,显然值域为 $ {1} $ ,故 $ \mathrm{B} $ 不正确;
$ \mathrm{C} $ ,因为 $ \mathrm{\pi }\in (1,4) $ ,所以 $ f(\mathrm{\pi })=2 $ ,故 $ \mathrm{C} $ 正确;
$ \mathrm{D} $ ,由相等函数的定义可知 $ \mathrm{D} $ 正确,故选 $ \mathrm{C}\mathrm{D} $ .
2.已知集合 $ A={(x,y)|y=f(x) $ , $ x\in D} $ , $ B={(x,y)|x=a $ , $ a\in \boldsymbol{R}} $ ,则 $ A\cap B $ 中的元素有( )
A.0个
B.1个
C.2个
D.至多1个
集合 $ A $ 是由函数 $ y=f(x) $ 的图象上的点组成的集合,集合 $ B $ 是直线 $ x=a $ 上的点组成的集合,
当 $ a\in D $ 时, $ y=f(a) $ 是唯一确定的值,当 $ a\notin D $ 时, $ y=f(a) $ 不存在,
所以直线 $ x=a $ 与函数 $ y=f(x) $ 的图象至多只有一个交点,即集合 $ A\cap B $ 中至多有1个元素.故选 $ \mathrm{D} $ .
3.若函数 $ y=f(x) $ 的定义域为 $ M={x|-2\leqslant x\leqslant 2} $ ,值域为 $ N={y|0\leqslant y\leqslant 2} $ ,则函数 $ y=f(x) $ 的图象可能是( )
A.
B.
C.
D.
由函数 $ y=f(x) $ 的定义域为 $ M={x|-2\leqslant x\leqslant 2} $ ,值域为 $ N={y|0\leqslant y\leqslant 2} $ 可知,
$ \mathrm{A} $ 中图象对应函数的定义域为 $ [-2,0] $ ,不满足题意;
$ \mathrm{B} $ 中图象对应函数的定义域为 $ (-2,2] $ ,值域为 $ [0,2) $ ,不满足题意;
$ \mathrm{C} $ 中图象满足题目要求;
$ \mathrm{D} $ 中的图象不是函数的图象.故选 $ \mathrm{C} $ .
4.函数 $ f(x)=\dfrac{{\left(2x-1\right) ^ {0}}}{\sqrt{2-x}} $ 的定义域为( )
A. $ (-\mathrm{\infty },2] $
B. $ (-\mathrm{\infty },2) $
C. $ (-\mathrm{\infty },\dfrac{1}{2})\cup (\dfrac{1}{2},2] $
D. $ (-\mathrm{\infty },\dfrac{1}{2})\cup (\dfrac{1}{2},2) $
由题意可得 $ \begin{cases}2-x > 0,\\ 2x-1\ne 0,\end{cases} $ 解得 $ x < 2 $ 且 $ x\ne \dfrac{1}{2} $ ,故选 $ \mathrm{D} $ .
5.已知函数 $ y=f(x) $ 的定义域为 $ [-2,3] $ ,则函数 $ y=\dfrac{f(2x+1)}{x+1} $ 的定义域为( )
A. $ [-\dfrac{3}{2},1] $
B. $ [-\dfrac{3}{2},-1)\cup (-1,1] $
C. $ [-3,7] $
D. $ [-3,-1)\cup (-1,7] $
由题意得 $ -2\leqslant 2x+1\leqslant 3 $ ,解得 $ -\dfrac{3}{2}\leqslant x\leqslant 1 $ ,由 $ x+1\ne 0 $ ,解得 $ x\ne -1 $ ,
所以函数 $ y=\dfrac{f(2x+1)}{x+1} $ 的定义域是 $ [-\dfrac{3}{2} $ , $ -1 )\cup (-1,1 ] $ ,故选 $ \mathrm{B} $ .
6.若函数 $ f(x)=\sqrt{m{x}^{2}+2mx+4} $ 的定义域为 $ \boldsymbol{R} $ ,则实数 $ m $ 的取值范围为( )
A. $ (0,4) $
B. $ [0,4] $
C. $ [0,4) $
D. $ (-\mathrm{\infty },0]\cup (4,+\mathrm{\infty }) $
因为 $ f(x) $ 的定义域为 $ \boldsymbol{R} $ ,所以 $ m{x}^{2}+2mx+4\geqslant 0 $ 恒成立.
当 $ m=0 $ 时,显然成立;
当 $ m\ne 0 $ 时,有 $ \begin{cases}m > 0,\\ \mathrm{\Delta }=4{m}^{2}-16m\leqslant 0,\end{cases} $ 解得 $ 0 < m\leqslant 4 $ .
综上可得,实数 $ m $ 的取值范围为 $ [0,4] $ .故选 $ \mathrm{B} $ .
7.已知函数 $ f(x)=\dfrac{1}{x-4} $ ,若 $ f(a)=2 $ ,则 $ a $ 的值为( )
A. $ \dfrac{9}{2} $
B. $ \dfrac{7}{2} $
C. $ \dfrac{5}{2} $
D. $ -\dfrac{1}{2} $
由 $ f(a)=2 $ ,得 $ \dfrac{1}{a-4}=2 $ ,解得 $ a=\dfrac{9}{2} $ .故选 $ \mathrm{A} $ .
8.下列函数中,值域为 $ [0,4] $ 的是( )
A. $ f(x)=x-1 $ , $ x\in {1,2,3,4,5} $
B. $ f(x)=-{x}^{2}+4 $
C. $ f(x)=\sqrt{16-{x}^{2}} $
D. $ f(x)=x+\dfrac{1}{x}-2(x > 0) $
对于 $ \mathrm{A} $ , $ f(x) $ 的值域为 $ {0,1,2,3,4} $ , $ \mathrm{A} $ 错误;
对于 $ \mathrm{B} $ , $ f(x) $ 的值域为 $ (-\mathrm{\infty },4] $ , $ \mathrm{B} $ 错误;
对于 $ \mathrm{C} $ ,由 $ 16-{x}^{2}\geqslant 0 $ 得 $ -4\leqslant x\leqslant 4 $ ,即 $ f(x) $ 的定义域为 $ [-4,4] $ ,当 $ x\in [-4,4] $ 时, $ 16-{x}^{2}\in [0,16] $ , $ \therefore f(x)\in [0,4] $ , $ \mathrm{C} $ 正确;
对于 $ \mathrm{D} $ ,当 $ x > 0 $ 时, $ x+\dfrac{1}{x}\geqslant 2 $ ,当且仅当 $ x=1 $ 时取等号, $ \therefore f(x)\in [0,+\mathrm{\infty }) $ , $ \mathrm{D} $ 错误.故选 $ \mathrm{C} $ .
9.函数 $ y=\dfrac{3{x}^{2}-3x+4}{{x}^{2}-x+1} $ 的值域为( )
A. $ (-\mathrm{\infty },\dfrac{13}{3}] $
B. $ (3,\dfrac{13}{3}] $
C. $ (0,\dfrac{13}{3}] $
D. $ [3,\dfrac{13}{3}] $
由 $ y=\dfrac{3{x}^{2}-3x+4}{{x}^{2}-x+1} $ 可得 $ y=3+\dfrac{1}{{x}^{2}-x+1} $ ,
由于函数 $ f(x)={x}^{2}-x+1={\left(x-\dfrac{1}{2}\right) ^ {2}}+\dfrac{3}{4}\geqslant \dfrac{3}{4} $ ,所以 $ 0 < \dfrac{1}{{x}^{2}-x+1}\leqslant \dfrac{4}{3} $ ,
故 $ y=3+\dfrac{1}{{x}^{2}-x+1}\in (3,\dfrac{13}{3}] $ ,故选 $ \mathrm{B} $ .
10.已知函数 $ f(x)=\sqrt{a{x}^{2}+bx+c} $ 的定义域与值域均为 $ [0,4] $ ,则实数 $ a $ 的值为( )
A. $ -4 $
B. $ -2 $
C. $ -1 $
D.1
$ \because a{x}^{2}+bx+c\geqslant 0 $ 的解集为 $ [0,4] $ , $ \therefore $ 方程 $ a{x}^{2}+bx+c=0 $ 的解为 $ x=0 $ 或 $ x=4 $ ,且 $ a < 0 $ , $ \therefore c=0 $ , $ b=-4a $ ,
$ \therefore f (x )=\sqrt{a{x}^{2}-4ax}=\sqrt{a (x-2)^{2}-4a} $ .
又 $ \because $ 函数 $ f(x) $ 的值域为 $ [0,4] $ ,
$ \therefore \sqrt{-4a}=4 $ , $ \therefore a=-4 $ .故选 $ \mathrm{A} $ .
11.已知函数 $ f(x) $ 的定义域为 $ (2,+\mathrm{\infty }) $ ,值域为 $ \boldsymbol{R} $ ,则( )
A.函数 $ f({x}^{2}+2) $ 的定义域为 $ \boldsymbol{R} $
B.函数 $ f({x}^{2}+2)-2 $ 的值域为 $ \boldsymbol{R} $
C.函数 $ f({x}^{2}+2x+3) $ 的定义域和值域都是 $ \boldsymbol{R} $
D.函数 $ f(f(x)) $ 的定义域和值域都是 $ \boldsymbol{R} $
对于 $ \mathrm{A} $ 选项,令 $ {x}^{2}+2 > 2 $ ,可得 $ x\ne 0 $ ,所以函数 $ f({x}^{2}+2) $ 的定义域为 $ {x|x\ne 0} $ ,故 $ \mathrm{A} $ 错误;
对于 $ \mathrm{B} $ 选项,因为 $ f(x) $ 的值域为 $ \boldsymbol{R} $ , $ {x}^{2}+2\geqslant 2 $ ,即 $ {x}^{2}+2 $ 可取遍 $ (2,+\mathrm{\infty }) $ 内的所有数,所以 $ f({x}^{2}+2) $ 的值域为 $ \boldsymbol{R} $ ,可得函数 $ f({x}^{2}+2)-2 $ 的值域也为 $ \boldsymbol{R} $ ,故 $ \mathrm{B} $ 正确;
对于 $ \mathrm{C} $ 选项,令 $ {x}^{2}+2x+3={\left(x+1\right) ^ {2}}+2 > 2 $ ,得 $ x\ne -1 $ ,所以函数 $ f({x}^{2}+2x+3) $ 的定义域为 $ {x|x\ne -1} $ ,故 $ \mathrm{C} $ 错误;
对于 $ \mathrm{D} $ 选项,函数 $ f(f(x)) $ 的定义域为 $ \begin{cases}x > 2,\\ f(x) > 2\end{cases} $ 的解集,故函数 $ f(f(x)) $ 的定义域不为 $ \boldsymbol{R} $ ,故 $ \mathrm{D} $ 错误.故选 $ \mathrm{B} $ .
12.下列四个函数中,与 $ y=2x $ 表示同一个函数的是( )
A. $ y=2\left | { x } \right | $
B. $ y=\sqrt { 4x{^{2}} } $
C. $ y=\dfrac { 2x{^{2}} } { x } $
D. $ y=\sqrt[3] { 8x{^{3}} } $
对于 $ {\rm A,} y=2\left | { x } \right | $ 和 $ y=2x $ 的对应关系不相同,不是同一个函数,故选项A不符合;
对于 $ {\rm B,} y=\sqrt { 4x{^{2}} }=2\left | { x } \right | $ 和 $ y=2x $ 的对应关系不相同,不是同一个函数,故选项B不符合;
对于C,函数 $ y=\dfrac { 2x{^{2}} } { x } $ 的定义域为 $ \left \{\left . { x } \right | x\ne 0\right \} $ ,函数 $ y=2x $ 的定义域为 $ { \mathbf{ R } } $ ,定义域不同,
不是同一个函数,故选项C不符合;
对于D,函数 $ y=\sqrt[3] { 8x{^{3}} }=2x $ 的定义域和对应关系与 $ y=2x $ 都相同,是同一个函数,故选项D符合.
故选D.
13.下列选项中表示同一函数的是( )
A. $ f(x)={x}^{0} $ 与 $ g(x)=1 $
B. $ f(x)=x-1 $ 与 $ g(x)=\dfrac{{x}^{2}}{x}-1 $
C. $ f(x)={x}^{2} $ 与 $ g(x)=|x| $
D. $ f(x)={x}^{2}-2x+1 $ 与 $ g(t)={t}^{2}-2t+1 $
$ f(x)={x}^{0}=1 $ , $ x\ne 0 $ 与 $ g(x)=1 $ , $ x\in \boldsymbol{R} $ 的定义域不同,故 $ \mathrm{A} $ 错误;
$ f(x)=x-1 $ , $ x\in \boldsymbol{R} $ 与 $ g(x)=\dfrac{{x}^{2}}{x}-1 $ , $ x\ne 0 $ 的定义域不同,故 $ \mathrm{B} $ 错误;
$ f(x)={x}^{2} $ 与 $ g(x)=|x| $ 的对应关系不同,故 $ \mathrm{C} $ 错误;
$ f(x)={x}^{2}-2x+1 $ , $ x\in \boldsymbol{R} $ 与 $ g(t)={t}^{2}-2t+1 $ , $ t\in \boldsymbol{R} $ 的定义域和对应关系均相同,为同一函数,故 $ \mathrm{D} $ 正确.
故选 $ \mathrm{D} $ .
14.集合 $ A={x|0\leqslant x\leqslant 4} $ , $ B={y|0\leqslant y\leqslant 2} $ ,下列对应关系不能表示从 $ A $ 到 $ B $ 的函数的是( )
A. $ f:x\to y=\dfrac{1}{2}x $
B. $ f:x\to y=\dfrac{1}{3}x $
C. $ f:x\to y=\dfrac{2}{3}x $
D. $ f:x\to y=\sqrt{x} $
$ \mathrm{A} $ 选项, $ y=\dfrac{1}{2}x $ ,当 $ 0\leqslant x\leqslant 4 $ 时, $ 0\leqslant y\leqslant 2 $ ,且对每一个 $ x $ ,都有唯一确定的 $ y $ 与其对应,故 $ \mathrm{A} $ 能表示从 $ A $ 到 $ B $ 的函数, $ \mathrm{A} $ 正确;
$ \mathrm{B} $ 选项, $ y=\dfrac{1}{3}x $ ,当 $ 0\leqslant x\leqslant 4 $ 时, $ y\in [0,\dfrac{4}{3}]\subseteq [0,2] $ ,且对每一个 $ x $ ,都有唯一确定的 $ y $ 与其对应,故 $ \mathrm{B} $ 能表示从 $ A $ 到 $ B $ 的函数, $ \mathrm{B} $ 正确;
$ \mathrm{C} $ 选项, $ y=\dfrac{2}{3}x $ ,当 $ 0\leqslant x\leqslant 4 $ 时, $ y\in [0 $ , $ \dfrac{8}{3} ]\supseteq [0,2 ] $ ,故 $ \mathrm{C} $ 不能表示从 $ A $ 到 $ B $ 的函数, $ \mathrm{C} $ 不正确;
$ \mathrm{D} $ 选项, $ y=\sqrt{x} $ ,当 $ 0\leqslant x\leqslant 4 $ 时, $ y\in [0,2] $ ,
且对每一个 $ x $ ,都有唯一确定的 $ y $ 与其对应,故 $ \mathrm{D} $ 能表示从 $ A $ 到 $ B $ 的函数, $ \mathrm{D} $ 正确.故选 $ \mathrm{C} $ .
15.若函数 $ f(2x+1)={x}^{2}-2x $ ,则 $ f(5)= $ ( )
A. $ -1 $
B.0
C.1
D.3
$ f(2x+1)={x}^{2}-2x $ ,令 $ x=2 $ ,得 $ f(5)={2}^{2}-4=0 $ .故选 $ \mathrm{B} $ .
16.有如下对应关系:
(1) $ A={0 $ , $ 2} $ , $ B={0 $ , $ 1} $ , $ f:x\to \dfrac{x}{2} $ ;
(2) $ A={-2 {\rm ,0} $ , $ 2} $ , $ B={4} $ , $ f:x\to {x}^{2} $ ;
(3) $ A=\boldsymbol{R} $ , $ B={y|y > 0} $ , $ f:x\to \dfrac{1}{{x}^{2}} $ ;
(4) $ A=\boldsymbol{R} $ , $ B=\boldsymbol{R} $ , $ f:x\to 2x+1 $ ;
(5) $ A={(x,y)|x $ , $ y\in \boldsymbol{R}} $ , $ B=\boldsymbol{R} $ , $ f:(x,y)\to x+y $ .
其中能构成从集合 $ A $ 到集合 $ B $ 的函数的有 .(填序号)
$ (1)(4) $
(1)由函数的定义知,满足题意;
(2)当 $ x=0 $ 时, $ B $ 中不存在元素与之对应,不满足题意;
(3)当 $ x=0 $ 时, $ \dfrac{1}{{x}^{2}} $ 没有意义,不满足题意;
(4)由函数的定义知,满足题意;
(5)集合 $ A $ 不是数集,故不满足题意.
17.若函数 $ f(x)=\dfrac{1}{\sqrt{k{x}^{2}+kx+1}} $ 的定义域为 $ \boldsymbol{R} $ ,则实数 $ k $ 的取值范围是( )
A. $ (0,4) $
B. $ (0,4] $
C. $ [0,4) $
D. $ (-\mathrm{\infty },0)\cup (4,+\mathrm{\infty }) $
由题意知,当 $ x\in \boldsymbol{R} $ 时,不等式 $ k{x}^{2}+kx+1 > 0 $ 恒成立.
当 $ k=0 $ 时, $ 1 > 0 $ 恒成立;
当 $ k\ne 0 $ 时,则需满足 $ \begin{cases}k > 0,\\ \mathrm{\Delta }={k}^{2}-4k < 0,\end{cases} $ 解得 $ 0 < k < 4 $ .
综上可得 $ k $ 的取值范围是 $ [0,4) $ .故选 $ \mathrm{C} $ .
18.函数 $ f(x)={x}^{2}-2x $ , $ x\in [-1,2] $ 的值域为( )
A. $ [-1,3] $
B. $ [-1,0] $
C. $ [0,3] $
D. $ [-1,2] $
因为 $ f(x)={x}^{2}-2x $ ,图象的对称轴为直线 $ x=1 $ ,所以当 $ x=1 $ 时, $ f(x) $ 取最小值 $ -1 $ .当 $ x=-1 $ 时, $ f(-1)=3 $ ,当 $ x=2 $ 时, $ f(2)=0 $ ,因此函数 $ f(x)={x}^{2}-2x $ , $ x\in [-1,2] $ 的值域为 $ [-1,3] $ ,故选 $ \mathrm{A} $ .
19.若函数 $ f(x) $ 的定义域是 $ [2,5] $ ,则函数 $ y=\dfrac{f(2x-3)}{\sqrt{{x}^{2}-2x-3}} $ 的定义域是 .
$ (3,4] $
由题意得函数 $ f(x) $ 的定义域是 $ [2,5] $ ,
令 $ t=2x-3 $ ,所以 $ 2\leqslant t\leqslant 5 $ ,即 $ 2\leqslant 2x-3\leqslant 5 $ ,解得 $ \dfrac{5}{2}\leqslant x\leqslant 4 $ .
由 $ {x}^{2}-2x-3 > 0 $ ,解得 $ x < -1 $ 或 $ x > 3 $ ,
所以函数 $ y=\dfrac{f(2x-3)}{\sqrt{{x}^{2}-2x-3}} $ 的定义域为 $ (3,4] $ .
20.已知函数f(x+1)的定义域为[−2,3],则函数f $ (\dfrac{1}{x}+1) $ 的定义域为 .
$ (-\infty ,-\dfrac{1}{2}] $ ∪ $ [\dfrac{1}{3},+\infty ) $
已知函数f(x+1)的定义域为[−2,3],所以函数f(x)的定义域为[−1,4].在函数f $ (\dfrac{1}{x}+1) $ 中, $ {\rm -1\leqslant } \dfrac{1}{x} {\rm +1\leqslant 4,-2\leqslant } $ $ \dfrac{1}{x} {\rm \leqslant 3} $ ,所以 $ {\rm \mathit{x}\leqslant -} \dfrac{1}{2} $ 或 $ {\rm \mathit{x}\geqslant } \dfrac{1}{3} $ ,所以函数 f
$ \dfrac{1}{x} {\rm +1} $
的定义域为
$ {\rm -∞,-} \dfrac{1}{2} $
∪
$ \dfrac{1}{3} {\rm ,+∞} $
.
1.已知集合 $ A={1,2} $ , $ B={4,5,6} $ ,则从 $ A $ 到 $ B $ 的函数 $ f(x) $ 有( )
A.8个
B.6个
C.7个
D.9个
集合 $ A={1,2} $ 中有两个元素,若在集合 $ B $ 中都对应相同的元素,则有3种情况: $ f(1)=4 $ , $ f(2)=4 $ ; $ f(1)=5 $ , $ f(2)=5 $ ; $ f(1)=6 $ , $ f(2)=6 $ .
若在集合 $ B $ 中都对应不同的元素,则有6种情况: $ f(1)=4 $ , $ f(2)=5 $ ; $ f(1)=5 $ , $ f(2)=4 $ ; $ f(1)=4 $ , $ f(2)=6 $ ; $ f(1)=6 $ , $ f(2)=4 $ ; $ f(1)=5 $ , $ f(2)=6 $ ; $ f(1)=6 $ , $ f(2)=5 $ .所以从 $ A $ 到 $ B $ 的函数 $ f(x) $ 有9个.故选 $ \mathrm{D} $ .
2.已知集合 $ A={x|y=\sqrt{x-2}} $ , $ B={y|y={x}^{2}+1} $ ,则( )
A. $ A\cap B=\mathrm{⌀} $
B. $ A\cap B=A $
C. $ A\cup B=A $
D. $ {\complement }_{\boldsymbol{R}}B\subseteq A $
由 $ y=\sqrt{x-2} $ 有意义,可得 $ x\geqslant 2 $ ,即 $ A=[2,+\mathrm{\infty }) $ ,
由 $ y={x}^{2}+1\geqslant 1 $ ,可得 $ B=[1,+\mathrm{\infty }) $ ,
故 $ A\cap B=[2,+\mathrm{\infty })=A $ ,故 $ \mathrm{A} $ 错误, $ \mathrm{B} $ 正确;
$ A\cup B=[1,+\mathrm{\infty })=B $ ,故 $ \mathrm{C} $ 错误;
$ {\complement }_{\boldsymbol{R}}B=(-\mathrm{\infty },1) $ 显然不是集合 $ A $ 的子集,故 $ \mathrm{D} $ 错误.故选 $ \mathrm{B} $ .
3.已知 $ f(x) $ 的定义域为 $ (1,3) $ ,则 $ f(\dfrac{1}{x})+f(x+\dfrac{5}{2}) $ 的定义域为( )
A. $ (\dfrac{1}{3},1) $
B. $ (\dfrac{1}{3},\dfrac{1}{2}] $
C. $ (\dfrac{1}{3},\dfrac{1}{2}) $
D. $ (\dfrac{1}{2},1) $
因为 $ f(x) $ 的定义域为 $ (1,3) $ ,
所以 $ \begin{cases}1 < \dfrac{1}{x} < 3,\\ 1 < x+\dfrac{5}{2} < 3,\end{cases} $ 所以 $ \begin{cases}\dfrac{1}{3} < x < 1,\\ -\dfrac{3}{2} < x < \dfrac{1}{2},\end{cases} $
所以 $ \dfrac{1}{3} < x < \dfrac{1}{2} $ ,即 $ f(\dfrac{1}{x})+f(x+\dfrac{5}{2}) $ 的定义域为 $ (\dfrac{1}{3},\dfrac{1}{2}) $ .故选 $ \mathrm{C} $ .
4.函数 $ y=3x+1+2\sqrt{1-3x} $ 的值域为( )
A. $ [2,+\mathrm{\infty }) $
B. $ (-\mathrm{\infty },2] $
C. $ [\dfrac{3}{2},+\mathrm{\infty }) $
D. $ (-\mathrm{\infty },3] $
$ y=3x+1+2\sqrt{1-3x} $ ,由 $ 1-3x\geqslant 0 $ ,得 $ x\leqslant \dfrac{1}{3} $ ,所以函数的定义域为 $ (-\mathrm{\infty },\dfrac{1}{3}] $ .
令 $ t=\sqrt{1-3x} $ ,则 $ t\geqslant 0 $ , $ 3x=1-{t}^{2} $ ,
所以 $ y=3x+1+2\sqrt{1-3x}=1-{t}^{2}+1+2t=-{t}^{2}+2t+2=-{\left(t-1\right) ^ {2}}+3 $ , $ t\in [0,+\mathrm{\infty }) $ ,
又 $ y=-{\left(t-1\right) ^ {2}}+3 $ 的值在 $ [0,1) $ 上随 $ t $ 的增大而增大,在 $ (1,+\mathrm{\infty }) $ 上随 $ t $ 的增大而减小,
所以当 $ t=1 $ 时函数取得最大值,最大值为3.
则由二次函数的图象与性质可知,函数 $ y={-(t-1)}^{2}+3 $ 的值域为 $ (-\mathrm{\infty },3] $ ,
即函数 $ y=3x+1+2\sqrt{1-3x} $ 的值域为 $ (-\mathrm{\infty },3] $ .故选 $ \mathrm{D} $ .
5.已知函数 $ y=f(x) $ 满足 $ f(x+2)=2f(x) $ ,且 $ f(6)=3f(2)+2 $ ,则 $ f(8)= $ ( )
A.16
B.8
C.4
D.2
因为函数 $ y=f(x) $ 满足 $ f(x+2)=2f(x) $ ,
所以有 $ f(6)=2f(4) $ , $ f(4)=2f(2) $ ,
又 $ f(6)=3f(2)+2 $ ,
所以 $ 2f(4)=\dfrac{3}{2}f(4)+2 $ ,
解得 $ f(4)=4 $ ,则 $ f(8)=2f(6)=4f(4)=16 $ .故选 $ \mathrm{A} $ .
6.若某函数的定义域与其值域的交集是 $ [a,b] $ ,则称该函数为“ $ [a,b] $ 交汇函数”.下列函数是“ $ [0,1] $ 交汇函数”的是( )(多选)
A. $ y=\sqrt{1-x} $
B. $ y=2\sqrt{x}-x $
C. $ y=\dfrac{1}{{x}^{2}-2x+2} $
D. $ y=\sqrt{1-{x}^{2}}-|x| $
由“ $ [a,b] $ 交汇函数”的定义可知“ $ [0,1] $ 交汇函数”表示函数的定义域与其值域的交集为 $ [0,1] $ .
对于选项 $ \mathrm{A} $ , $ y=\sqrt{1-x} $ 的定义域 $ A=(-\mathrm{\infty },1] $ ,值域 $ B=[0,+\mathrm{\infty }) $ ,则 $ A\cap B=[0,1] $ , $ \mathrm{A} $ 正确;
对于选项 $ \mathrm{B} $ , $ y=2\sqrt{x}-x $ 的定义域 $ A=[0,+\mathrm{\infty }) $ ,令 $ t=\sqrt{x}\geqslant 0 $ ,则 $ y=2t-{t}^{2}=-{\left(t-1\right) ^ {2}}+1\leqslant 1 $ ,值域 $ B=(-\mathrm{\infty },1] $ ,则 $ A\cap B=[0,1] $ , $ \mathrm{B} $ 正确;
对于选项 $ \mathrm{C} $ , $ y=\dfrac{1}{{x}^{2}-2x+2}=\dfrac{1}{(x-1)^{2}+1} $ , $ \because (x-1)^{2}\geqslant 0 $ , $ \therefore (x-1)^{2}+1\geqslant 1 $ , $ \therefore 0 < \dfrac{1}{{\left(x-1\right) ^ {2}}+1}\leqslant 1 $ ,定义域 $ A=\boldsymbol{R} $ ,值域 $ B=(0,1] $ ,则 $ A\cap B=(0,1] $ , $ \mathrm{C} $ 错误;
对于选项 $ \mathrm{D} $ , $ y=\sqrt{1-{x}^{2}}-|x| $ 的定义域 $ A=[-1,1] $ ,由题可得 $ {y}^{2}=1-{x}^{2}+{x}^{2}-2|x|\sqrt{1-{x}^{2}}=1-2\sqrt{{x}^{2}(1-{x}^{2})} $ , $ \because -1\leqslant x\leqslant 1 $ , $ \therefore 0\leqslant {x}^{2}(1-{x}^{2})\leqslant \dfrac{1}{4} $ ,即 $ 0\leqslant {y}^{2}\leqslant 1 $ ,
$ \therefore -1\leqslant y\leqslant 1 $ ,即值域 $ B=[-1,1] $ ,则 $ A\cap B=[-1,1] $ , $ \mathrm{D} $ 错误.故选 $ \mathrm{A}\mathrm{B} $ .
7.已知函数 $ f(\dfrac{2x}{x+1})={x}^{2}-1 $ ,则 $ f(\dfrac{1}{2})= $
$ -\dfrac{8}{9} $ .
令 $ \dfrac{2x}{x+1}=t(t\ne 2) $ ,则 $ x=\dfrac{t}{2-t} $ ,将其代入 $ f(\dfrac{2x}{x+1})={x}^{2}-1 $ 中得 $ f(t)={\left(\dfrac{t}{2-t}\right) ^ {2}}-1 $ ,即 $ f(x)={\left(\dfrac{x}{2-x}\right) ^ {2}}-1 $ ,则 $ f(\dfrac{1}{2})=-\dfrac{8}{9} $ .
8.已知函数 $ f(x)={x}^{2}-2ax+{a}^{2}-9 $ , $ x\in [a-3,{a}^{2}](a > 0) $ ,若函数 $ f(x) $ 的值域为 $ [-9,0] $ ,则实数 $ a $ 的取值范围是 .
$ [1,\dfrac{1+\sqrt{13}}{2}] $
$ f(x)={x}^{2}-2ax+{a}^{2}-9={\left(x-a\right) ^ {2}}-9 $ ,则有 $ f(a)=-9 $ , $ f(a-3)=0 $ ,
由 $ x\in [a-3,{a}^{2}](a > 0) $ , $ f(x)\in [-9,0] $ ,
所以 $ \begin{cases}a-3 < a\leqslant {a}^{2},\\ a-(a-3)\geqslant {a}^{2}-a,\\ a > 0,\end{cases} $ 解得 $ 1\leqslant a\leqslant \dfrac{1+\sqrt{13}}{2} $ ,
所以实数 $ a $ 的取值范围是 $ [1,\dfrac{1+\sqrt{13}}{2}] $ .
9.函数 $ f(x)=\sqrt{({m}^{2}-m-6){x}^{2}+(m+2)x+8} $ .
(1) 若 $ f(x) $ 的定义域为 $ [-1,2] $ ,求实数 $ m $ 的值;
(2) 若 $ f(x) $ 的定义域为 $ \boldsymbol{R} $ ,求实数 $ m $ 的取值范围.
(1) 【解】由于 $ f(x)=\sqrt{({m}^{2}-m-6){x}^{2}+(m+2)x+8} $ 的定义域需要满足 $ ({m}^{2}-m-6){x}^{2}+(m+2)\cdot x+8\geqslant 0 $ ,
结合 $ f(x) $ 的定义域为 $ [-1,2] $ ,故 $ x=-1 $ 和 $ x=2 $ 是一元二次方程 $ ({m}^{2}-m-6){x}^{2}+(m+2)x+8=0 $ 的两个不相等的实数根,
所以 $ \begin{cases}{m}^{2}-m-6 < 0,\\ -1+2=-\dfrac{m+2}{{m}^{2}-m-6},\\ -1×2=\dfrac{8}{{m}^{2}-m-6},\end{cases} $
解得 $ m=2 $ .
(2) 【解】若 $ f(x) $ 的定义域为 $ \boldsymbol{R} $ ,则 $ ({m}^{2}-m-6)\cdot {x}^{2}+(m+2)x+8\geqslant 0 $ 对任意的 $ x\in \boldsymbol{R} $ 均成立,
当 $ m=3 $ 时, $ {m}^{2}-m-6=0 $ ,此时不等式为 $ 5x+8\geqslant 0 $ ,则解集不是全体实数,不符合题意,舍去;
当 $ m=-2 $ 时, $ {m}^{2}-m-6=0 $ ,此时不等式为 $ 8\geqslant 0 $ ,则解集是全体实数,符合题意;
当 $ m\ne 3 $ 且 $ m\ne -2 $ ,此时 $ {m}^{2}-m-6\ne 0 $ ,不等式 $ ({m}^{2}-m-6){x}^{2}+(m+2)x+8\geqslant 0 $ 为一元二次不等式,要使解集为全体实数,则 $ \begin{cases}{m}^{2}-m-6 > 0,\\ \mathrm{\Delta }={\left(m+2\right) ^ {2}}-32({m}^{2}-m-6)\leqslant 0,\end{cases} $
解得 $ m\geqslant \dfrac{98}{31} $ 或 $ m < -2 $ .
综上可得 $ m $ 的取值范围为 $ {m|m\geqslant \dfrac{98}{31} $ 或 $ m\leqslant -2} $ .
10.已知函数 $ f(x)=\dfrac{{x}^{2}}{1+{x}^{2}} $ .
(1) 求 $ f(2) $ 与 $ f(\dfrac{1}{2}) $ , $ f(3) $ 与 $ f(\dfrac{1}{3}) $ 的值.
(2) 由(1)中求得的结果,你能发现 $ f(x) $ 与 $ f(\dfrac{1}{x}) $ 有什么关系?证明你的发现.
(3) 求 $ f(1)+f(2)+f(3)+\cdots +f(2023)+f(\dfrac{1}{2})+f(\dfrac{1}{3})+\cdots +f(\dfrac{1}{2023}) $ 的值.
(1) 【解】 $ f(\dfrac{1}{2})=\dfrac{{\left(\dfrac{1}{2}\right) ^ {2}}}{1+{\left(\dfrac{1}{2}\right) ^ {2}}}=\dfrac{1}{5} $ ;
$ f(3)=\dfrac{{3}^{2}}{1+{3}^{2}}=\dfrac{9}{10} $ ,
$ f(\dfrac{1}{3})=\dfrac{{\left(\dfrac{1}{3}\right) ^ {2}}}{1+{\left(\dfrac{1}{3}\right) ^ {2}}}=\dfrac{1}{10} $ .
(2) 【解】由(1)中求得的结果,归纳推理可得 $ f(x)+f(\dfrac{1}{x})=1 $ .
证明: $ f(x)+f(\dfrac{1}{x})=\dfrac{{x}^{2}}{1+{x}^{2}}+\dfrac{{\left(\dfrac{1}{x}\right) ^ {2}}}{1+{\left(\dfrac{1}{x}\right) ^ {2}}}=\dfrac{{x}^{2}}{1+{x}^{2}}+\dfrac{1}{1+{x}^{2}}=1 $ .
(3) 【解】因为 $ f(1)=\dfrac{1}{2} $ ,
所以 $ f(1)+f(2)+f(3)+\cdots +f(2023)+f(\dfrac{1}{2})+f(\dfrac{1}{3})+\cdots +f(\dfrac{1}{2023}) $
$ =f(1)+f(2)+f(\dfrac{1}{2})+f(3)+f(\dfrac{1}{3})+\cdots +f(2023)+f(\dfrac{1}{2023}) $
$ =\dfrac{1}{2}+2022=\dfrac{4045}{2} $ .
11.已知集合 $ A={1,2,3} $ ,映射 $ f:A\to A $ ,且满足对任意 $ x\in A $ ,有 $ f(f(x))\geqslant x $ ,则这样的“ $ f $ ”一共有 个.
13
分情况讨论:
①当 $ f(1)=1 $ 时,满足的情况有
$ \begin{cases}f(2)=2,\\ f(3)=3,\end{cases}\begin{cases}f(2)=3,\\ f(3)=2\mathrm{或}3;\end{cases} $
②当 $ f(1)=2 $ 时,满足的情况有
$ \begin{cases}f(2)=1,\\ f(3)=3,\end{cases}\begin{cases}f(2)=2,\\ f(3)=3,\end{cases}\begin{cases}f(2)=3,\\ f(3)=2\mathrm{或}3;\end{cases} $
③当 $ f(1)=3 $ 时,满足的情况有
$ \begin{cases}f(2)=1,\\ f(3)=1\mathrm{或}3,\end{cases}\begin{cases}f(2)=2,\\ f(3)=1\mathrm{或}3,\end{cases} $
$ \begin{cases}f(2)=3,\\ f(3)=2\mathrm{或}3.\end{cases} $
故这样的“ $ f $ ”一共有13个.