已知函数 f(x)=|x+1|-|2 x-3| . (I)…——2016 高考数学第 24 题答案解析

2016_新课标 I 卷 (2016·理)

2016 全国 第 24 题 解答题 区分题
2016_新课标 I 卷 (2016·理)

24.已知函数 $f(x)=|x+1|-|2 x-3|$ .
(I)在图中画出 $y=f(x)$ 的图象;

(II)求不等式 $|f(x)|>1$ 的解集。

参考答案

(I)图象见解析;(II)$(-\infty, \frac{1}{3}) \cup (1, 3) \cup (5, +\infty)$

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(I)由 $f(x)=|x+1|-|2 x-3|$,令绝对值内部为零,得分段点 $x=-1$ 和 $x=\frac{3}{2}$。
当 $x \leqslant -1$ 时,$f(x)=-(x+1)-[-(2x-3)]=-x-1+2x-3=x-4$;
当 $-1 < x < \frac{3}{2}$ 时,$f(x)=(x+1)-[-(2x-3)]=x+1+2x-3=3x-2$;
当 $x \geqslant \frac{3}{2}$ 时,$f(x)=(x+1)-(2x-3)=x+1-2x+3=4-x$。
故 $f(x)=\begin{cases} x-4, & x \leqslant -1 \\ 3x-2, & -1 < x < \frac{3}{2} \\ 4-x, & x \geqslant \frac{3}{2} \end{cases}$。

关键点坐标计算:
$x=-1$ 时,$y=-5$,即点 $A(-1, -5)$;
$x=\frac{3}{2}$ 时,$y=\frac{5}{2}=2.5$,即点 $B(\frac{3}{2}, 2.5)$;
$x=0$ 时,$y=-2$,即点 $(0, -2)$;
$x=4$ 时,$y=0$,即点 $(4, 0)$。
在坐标系中描出上述关键点,并用线段连接,即可得到 $y=f(x)$ 的图象(图象为折线,先上升后下降再下降,但在 $x \le -1$ 段斜率为1,$-1 < x < 1.5$ 段斜率为3,$x \ge 1.5$ 段斜率为-1)。

(II)不等式 $|f(x)|>1$ 等价于 $f(x)>1$ 或 $f(x)<-1$。分段讨论如下:

1. 当 $x \leqslant -1$ 时,$f(x)=x-4$。
由 $|x-4|>1$ 得 $x-4>1$ 或 $x-4<-1$,解得 $x>5$ 或 $x<3$。
结合前提 $x \leqslant -1$,取交集得:$x \leqslant -1$。

2. 当 $-1 < x < \frac{3}{2}$ 时,$f(x)=3x-2$。
由 $|3x-2|>1$ 得 $3x-2>1$ 或 $3x-2<-1$。
解 $3x-2>1 \Rightarrow 3x>3 \Rightarrow x>1$;
解 $3x-2<-1 \Rightarrow 3x<1 \Rightarrow x<\frac{1}{3}$。
结合前提 $-1 < x < \frac{3}{2}$,取交集得:$-1 < x < \frac{1}{3}$ 或 $1 < x < \frac{3}{2}$。

3. 当 $x \geqslant \frac{3}{2}$ 时,$f(x)=4-x$。
由 $|4-x|>1$ 得 $4-x>1$ 或 $4-x<-1$。
解 $4-x>1 \Rightarrow x<3$;
解 $4-x<-1 \Rightarrow x>5$。
结合前提 $x \geqslant \frac{3}{2}$,取交集得:$\frac{3}{2} \leqslant x < 3$ 或 $x > 5$。

综上所述,将上述各段的解集求并集:
$(x \leqslant -1) \cup (-1 < x < \frac{1}{3}) \cup (1 < x < \frac{3}{2}) \cup (\frac{3}{2} \leqslant x < 3) \cup (x > 5)$
合并连续区间可得:
$x < \frac{1}{3}$ 或 $1 < x < 3$ 或 $x > 5$。

故不等式的解集为 $\left(-\infty, \frac{1}{3}\right) \cup(1,3) \cup(5,+\infty)$。

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