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2020版高考数学(文)新增分大一轮人教通用版讲义:第二章 函数概念与基本初等函数Ⅰ2.3
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§2.3 函数的奇偶性与周期性
最新考纲
考情考向分析
1.结合具体函数,了解函数奇偶性的含义.
2.会运用函数图象理解和研究函数的奇偶性.
3.了解函数周期性、最小正周期的含义,会判断、应用简单函数的周期性.
以理解函数的奇偶性、会用函数的奇偶性为主,常与函数的单调性、周期性交汇命题,加强函数与方程思想、转化与化归思想的应用意识,题型以选择、填空题为主,中等偏上难度.
1.函数的奇偶性
奇偶性
定义
图象特点
奇函数
设函数y=f(x)的定义域为D,如果对D内的任意一个x,都有-x∈D,且f(-x)=-f(x),则这个函数叫做奇函数
关于坐标原点对称
偶函数
设函数y=g(x)的定义域为D,如果对D内的任意一个x,都有-x∈D,且g(-x)=g(x),则这个函数叫做偶函数
关于y轴对称
2.周期性
(1)周期函数:对于函数y=f(x),如果存在一个非零常数T,使得当x取定义域内的任何值时,都有f(x+T)=f(x),那么就称函数y=f(x)为周期函数,称T为这个函数的周期.
(2)最小正周期:如果在周期函数f(x)的所有周期中存在一个最小的正数,那么这个最小正数就叫做f(x)的最小正周期.
概念方法微思考
1.如果已知函数f(x),g(x)的奇偶性,那么函数f(x)±g(x),f(x)·g(x)的奇偶性有什么结论?
提示 在函数f(x),g(x)公共定义域内有:奇±奇=奇,偶±偶=偶,奇×奇=偶,偶×偶=偶,奇×偶=奇.
2.已知函数f(x)满足下列条件,你能得到什么结论?
(1)f(x+a)=-f(x)(a≠0).
(2)f(x+a)=(a≠0).
(3)f(x+a)=f(x+b)(a≠b).
提示 (1)T=2|a|;(2)T=2|a|;(3)T=|a-b|.
题组一 思考辨析
1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)
(1)函数y=x2,x∈(0,+∞)是偶函数.( × )
(2)偶函数的图象不一定过原点,奇函数的图象一定过原点.( × )
(3)若函数y=f(x+a)是偶函数,则函数y=f(x)关于直线x=a对称.( √ )
题组二 教材改编
2.已知函数f(x)是定义在R上的奇函数,且当x>0时,f(x)=x(1+x),则f(-1)=______.
答案 -2
解析 f(1)=1×2=2,又f(x)为奇函数,
∴f(-1)=-f(1)=-2.
3.设f(x)是定义在R上的周期为2的函数,当x∈[-1,1)时,f(x)=则f =______.
答案 1
解析 f =f =-4×2+2=1.
4.设奇函数f(x)的定义域为[-5,5],若当x∈[0,5]时,f(x)的图象如图所示,则不等式f(x)<0的解集为________.
答案 (-2,0)∪(2,5]
解析 由图象可知,当00;当20.
综上,f(x)<0的解集为(-2,0)∪(2,5].
题组三 易错自纠
5.已知f(x)=ax2+bx是定义在[a-1,2a]上的偶函数,那么a+b的值是( )
A.- B. C. D.-
答案 B
解析 ∵f(x)=ax2+bx是定义在[a-1,2a]上的偶函数,∴a-1+2a=0,∴a=.
又f(-x)=f(x),∴b=0,∴a+b=.
6.偶函数y=f(x)的图象关于直线x=2对称,f(3)=3,则f(-1)=________.
答案 3
解析 ∵f(x)为偶函数,∴f(-1)=f(1).
又f(x)的图象关于直线x=2对称,
∴f(1)=f(3).∴f(-1)=3.
题型一 函数奇偶性的判断
例1 判断下列函数的奇偶性:
(1)f(x)=+;
(2)f(x)=;
(3)f(x)=
解 (1)由得x2=36,解得x=±6,
即函数f(x)的定义域为{-6,6},关于原点对称,
∴f(x)=+=0.
∴f(-x)=-f(x)且f(-x)=f(x),
∴函数f(x)既是奇函数又是偶函数.
(2)由得定义域为(-1,0)∪(0,1),
关于原点对称.
∴x-2<0,∴|x-2|-2=-x,∴f(x)=.
又∵f(-x)===-f(x),
∴函数f(x)为奇函数.
(3)显然函数f(x)的定义域为(-∞,0)∪(0,+∞),关于原点对称.
∵当x<0时,-x>0,
则f(-x)=-(-x)2-x=-x2-x=-f(x);
当x>0时,-x<0,
则f(-x)=(-x)2-x=x2-x=-f(x);
综上可知,对于定义域内的任意x,总有f(-x)=-f(x),
∴函数f(x)为奇函数.
思维升华 判断函数的奇偶性,其中包括两个必备条件:
(1)定义域关于原点对称,这是函数具有奇偶性的必要不充分条件,所以首先考虑定义域;
(2)判断f(x)与f(-x)是否具有等量关系.
在判断奇偶性的运算中,可以转化为判断奇偶性的等价关系式f(x)+f(-x)=0(奇函数)或f(x)-f(-x)=0(偶函数)是否成立.
跟踪训练1 (1)下列函数中,既不是奇函数也不是偶函数的是( )
A.f(x)=x+sin 2x B.f(x)=x2-cos x
C.f(x)=3x- D.f(x)=x2+tan x
答案 D
解析 对于选项A,函数的定义域为R,f(-x)=-x+sin 2(-x)=-(x+sin 2x)=-f(x),所以f(x)=x+sin 2x为奇函数;对于选项B,函数的定义域为R,f(-x)=(-x)2-cos(-x)=x2-cos x=f(x),所以f(x)=x2-cos x为偶函数;对于选项C,函数的定义域为R,f(-x)=3-x-=-=-f(x),所以f(x)=3x-为奇函数;只有f(x)=x2+tan x既不是奇函数也不是偶函数.故选D.
(2)函数f(x)=lg|sin x|是( )
A.最小正周期为π的奇函数
B.最小正周期为2π的奇函数
C.最小正周期为π的偶函数
D.最小正周期为2π的偶函数
答案 C
解析 易知函数的定义域为{x|x≠kπ,k∈Z},关于原点对称,又f(-x)=lg|sin(-x)|=lg|-sin x|=lg|sin x|=f(x),所以f(x)是偶函数,又函数y=|sin x|的最小正周期为π,所以函数f(x)=lg|sin x|是最小正周期为π的偶函数.
题型二 函数的周期性及其应用
1.(2018·抚顺模拟)已知f(x)在R上是奇函数,且满足f(x+4)=f(x),当x∈(0,2)时,f(x)=2x2,则f(7)=________.
答案 -2
解析 f(7)=f(-1)=-f(1)=-2.
2.已知定义在R上的函数f(x)满足f(2)=2-,且对任意的x都有f(x+2)=,则f(2 020)=________.
答案 -2-
解析 由f(x+2)=,得f(x+4)==f(x),所以函数f(x)的周期为4,所以f(2 020)=f(4).因为f(2+2)=,所以f(4)=-=-=-2-.故f(2 020)=-2-.
3.(2017·山东)已知f(x)是定义在R上的偶函数,且f(x+4)=f(x-2).若当x∈[-3,0]时,f(x)=6-x,则f(919)=________.
答案 6
解析 ∵f(x+4)=f(x-2),
∴f((x+2)+4)=f((x+2)-2),即f(x+6)=f(x),
∴f(x)是周期为6的周期函数,
∴f(919)=f(153×6+1)=f(1).
又f(x)是定义在R上的偶函数,
∴f(1)=f(-1)=6,即f(919)=6.
4.设定义在R上的函数f(x)同时满足以下条件:①f(x)+f(-x)=0;②f(x)=f(x+2);③当0≤x<1时,f(x)=2x-1,则f+f(1)+f+f(2)+f=________.
答案 -1
解析 依题意知:函数f(x)为奇函数且周期为2,
则f(1)+f(-1)=0,f(-1)=f(1),即f(1)=0.
∴f+f(1)+f+f(2)+f
=f+0+f+f(0)+f
=f-f+f(0)+f
=f+f(0)=-1+20-1=-1.
思维升华 利用函数的周期性,可将其他区间上的求值、求零点个数、求解析式等问题,转化到已知区间上,进而解决问题.
题型三 函数性质的综合应用
命题点1 求函数值或函数解析式
例2 (1)设f(x)是定义在R上周期为4的奇函数,若在区间[-2,0)∪(0,2]上,f(x)=
则f(2 021)=________.
答案 -
解析 设0
因为f(x)是定义在R上周期为4的奇函数,所以f(-x)=-f(x)=-ax+1=-ax+b,所以b=1.而f(-2)=f(-2+4)=f(2),所以-2a+b=2a-1,解得a=,
所以f(2 021)=f(1)=×1-1=-.
(2)已知f(x)为偶函数,当x≤0时,f(x)=e-x-1-x,则f(x)=________.
答案
解析 ∵当x>0时,-x<0,
∴f(x)=f(-x)=ex-1+x,
∴f(x)=
命题点2 求参数问题
例3 (1)若函数f(x)=xln(x+)为偶函数,则a=__________.
答案 1
解析 ∵f(-x)=f(x),
∴-xln(-x)=xln(x+),
∴ln[()2-x2]=0.
∴ln a=0,∴a=1.
(2)设f(x)是定义在R上且周期为2的函数,在区间[-1,1]上,f(x)=其中a,b∈R.若f =f,则a+3b的值为________.
答案 -10
解析 因为f(x)是定义在R上且周期为2的函数,
所以f=f且f(-1)=f(1),
故f=f,
从而=-a+1,即3a+2b=-2.①
由f(-1)=f(1),得-a+1=,
即b=-2a.②
由①②得a=2,b=-4,从而a+3b=-10.
(3)已知函数f(x)是定义在R上的奇函数,且当x>0时,f(x)=-x2+ax-1-a,若函数f(x)为R上的减函数,则a的取值范围是____________.
答案 [-1,0]
解析 因为函数f(x)是R上的奇函数,所以f(0)=0,若函数f(x)为R上的减函数,则满足当x>0时,函数为减函数,且-1-a≤0,此时
即即-1≤a≤0.
命题点3 利用函数的性质解不等式
例4 (1)已知定义在R上的偶函数f(x)在[0,+∞)上单调递增,若f(ln x)
A.(0,e2) B.(e-2,+∞)
C.(e2,+∞) D.(e-2,e2)
答案 D
解析 根据题意知,f(x)为偶函数且在[0,+∞)上单调递增,则f(ln x)
(2)设函数f(x)=ln(1+|x|)-,则使得f(x)>f(2x-1)成立的x的取值范围为______________.
答案
解析 由已知得函数f(x)为偶函数,所以f(x)=f(|x|),
由f(x)>f(2x-1),可得f(|x|)>f(|2x-1|).
当x>0时,f(x)=ln(1+x)-,
因为y=ln(1+x)与y=-在(0,+∞)上都单调递增,所以函数f(x)在(0,+∞)上单调递增.
由f(|x|)>f(|2x-1|),可得|x|>|2x-1|,
两边平方可得x2>(2x-1)2,整理得3x2-4x+1<0,
解得
所以符合题意的x的取值范围为.
思维升华 解决周期性、奇偶性与单调性结合的问题,通常先利用周期性转化自变量所在的区间,再利用奇偶性和单调性求解.
跟踪训练2 (1)定义在R上的奇函数f(x)满足f=f(x),当x∈时,f(x)=(1-x),则f(x)在区间内是( )
A.减函数且f(x)>0 B.减函数且f(x)<0
C.增函数且f(x)>0 D.增函数且f(x)<0
答案 D
解析 当x∈时,由f(x)=(1-x)可知,f(x)单调递增且f(x)>0,又函数f(x)为奇函数,所以在区间上函数也单调递增,且f(x)<0.由f=f(x)知,函数的周期为,所以在区间上,函数单调递增且f(x)<0.故选D.
(2)设f(x)是周期为2的奇函数,当0≤x≤1时,f(x)=2x(1-x),则f=________.
答案 -
解析 由题意可知,f=f=-f=-2××=-.
(3)已知函数g(x)是R上的奇函数,且当x<0时,g(x)=-ln(1-x),函数f(x)=若f(6-x2)>f(x),则实数x的取值范围是________.
答案 (-3,2)
解析 ∵g(x)是奇函数,
∴当x>0时,g(x)=-g(-x)=ln(1+x),
易知f(x)在R上是增函数,
由f(6-x2)>f(x),可得6-x2>x,
即x2+x-6<0,∴-3
函数的性质
函数的奇偶性、周期性及单调性是函数的三大性质,在高考中常常将它们综合在一起命题,解题时,往往需要借助函数的奇偶性和周期性来确定另一区间上的单调性,即实现区间的转换,再利用单调性解决相关问题.
一、函数性质的判断
例1 (1)已知函数f(x)=ln x+ln(2-x),则( )
A.f(x)在(0,2)上单调递增
B.f(x)在(0,2)上单调递减
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(1,0)对称
答案 C
解析 f(x)的定义域为(0,2).
f(x)=ln x+ln(2-x)=ln[x(2-x)]=ln(-x2+2x).
设u=-x2+2x,x∈(0,2),则u=-x2+2x在(0,1)上单调递增,在(1,2)上单调递减.
又y=ln u在其定义域上单调递增,
∴f(x)=ln(-x2+2x)在(0,1)上单调递增,在(1,2)上单调递减.
∴选项A,B错误;
∵f(x)=ln x+ln(2-x)=f(2-x),
∴f(x)的图象关于直线x=1对称,∴选项C正确;
∵f(2-x)+f(x)=[ln(2-x)+ln x]+[ln x+ln(2-x)]=2[ln x+ln(2-x)],不恒为0,
∴f(x)的图象不关于点(1,0)对称,∴选项D错误.
故选C.
(2)下列函数:
①y=sin3x+3sin x; ②y=-;
③y=lg; ④y=
其中是奇函数且在(0,1)上是减函数的是________.
答案 ②③
解析 易知①中函数在(0,1)上为增函数;④中函数不是奇函数;满足条件的函数为②③.
(3)定义在实数集R上的函数f(x)满足f(x)+f(x+2)=0,且f(4-x)=f(x).现有以下三个命题:
①8是函数f(x)的一个周期;②f(x)的图象关于直线x=2对称;③f(x)是偶函数.
其中正确命题的序号是________.
答案 ①②③
解析 由f(x)+f(x+2)=0可得
f(x+4)=-f(x+2)=f(x),
∴函数f(x)的最小正周期是4,①对;
由f(4-x)=f(x),
可得f(2+x)=f(2-x),f(x)的图象关于直线x=2对称,②对;f(4-x)=f(-x)且f(4-x)=f(x),
∴f(-x)=f(x),f(x)为偶函数,③对.
二、函数性质的综合应用
例2 (1)(2018·全国Ⅱ)已知f(x)是定义域为(-∞,+∞)的奇函数,满足f(1-x)=f(1+x).若f(1)=2,则f(1)+f(2)+f(3)+…+f(50)等于( )
A.-50 B.0 C.2 D.50
答案 C
解析 ∵f(x)是奇函数,∴f(-x)=-f(x),
∴f(1-x)=-f(x-1).∵f(1-x)=f(1+x),
∴-f(x-1)=f(x+1),∴f(x+2)=-f(x),
∴f(x+4)=-f(x+2)=-[-f(x)]=f(x),
∴函数f(x)是周期为4的周期函数.
由f(x)为奇函数且定义域为R得f(0)=0,
又∵f(1-x)=f(1+x),
∴f(x)的图象关于直线x=1对称,
∴f(2)=f(0)=0,∴f(-2)=0.
又f(1)=2,∴f(-1)=-2,
∴f(1)+f(2)+f(3)+f(4)=f(1)+f(2)+f(-1)+f(0)=2+0-2+0=0,
∴f(1)+f(2)+f(3)+f(4)+…+f(49)+f(50)
=0×12+f(49)+f(50)=f(1)+f(2)=2+0=2.
故选C.
(2)已知定义在R上的奇函数f(x)满足f(x-4)=-f(x),且在区间[0,2]上是增函数,则( )
A.f(-25)
B.f(80)
C.f(11)
D.f(-25)
答案 D
解析 因为f(x)满足f(x-4)=-f(x),所以f(x-8)=f(x),所以函数f(x)是以8为周期的周期函数,则f(-25)=f(-1),f(80)=f(0),f(11)=f(3).由f(x)是定义在R上的奇函数,且满足f(x-4)=-f(x),得f(11)=f(3)=-f(-1)=f(1).因为f(x)在区间[0,2]上是增函数,f(x)在R上是奇函数,所以f(x)在区间[-2,2]上是增函数,所以f(-1)
(3)设偶函数f(x)满足f(x)=2x-4(x≥0),则满足f(a-2)>0的实数a的取值范围为__________.
答案 {a|a>4或a<0}
解析 ∵偶函数f(x)满足f(x)=2x-4(x≥0),∴函数f(x)在[0,+∞)上为增函数,f(2)=0,∴不等式f(a-2)>0等价于f(|a-2|)>f(2),即|a-2|>2,即a-2>2或a-2<-2,解得a>4或a<0.
1.下列函数中,既是偶函数又在区间(1,2)内单调递减的是( )
A.f(x)= B.f(x)=
C.f(x)=2x+2-x D.f(x)=-cos x
答案 B
解析 函数f(x)=是偶函数,且在(1,2)内单调递减,符合题意.
2.已知f(x)为定义在R上的奇函数,当x≥0时,f(x)=2x+m,则f(-2)等于( )
A.-3 B.- C. D.3
答案 A
解析 由f(x)为R上的奇函数,知f(0)=0,
即f(0)=20+m=0,解得m=-1,
则f(-2)=-f(2)=-(22-1)=-3.
3.已知y=f(x)是定义在R上的奇函数,则下列函数中为奇函数的是( )
①y=f(|x|);②y=f(-x);③y=xf(x);④y=f(x)+x.
A.①③ B.②③ C.①④ D.②④
答案 D
解析 由奇函数的定义f(-x)=-f(x)验证,
①f(|-x|)=f(|x|),为偶函数;
②f(-(-x))=f(x)=-f(-x),为奇函数;
③-xf(-x)=-x·[-f(x)]=xf(x),为偶函数;
④f(-x)+(-x)=-[f(x)+x],为奇函数.
可知②④正确,故选D.
4.已知函数f(x)是定义在R上的周期为2的奇函数,当0
A.-2 B.0 C.2 D.1
答案 A
解析 ∵函数f(x)为定义在R上的奇函数,且周期为2,
∴f(1)=-f(-1)=-f(-1+2)=-f(1),
∴f(1)=0,
f =f =-f ==-2,
∴f +f(1)=-2.
5.(2018·锦州调研)已知定义域为R的偶函数f(x)在(-∞,0]上是减函数,且f(1)=2,则不等式f(log2x)>2的解集为( )
A.(2,+∞) B.∪(2,+∞)
C.∪(,+∞) D.(,+∞)
答案 B
解析 f(x)是R上的偶函数,且在(-∞,0]上是减函数,所以f(x)在[0,+∞)上是增函数,所以f(log2x)>2=f(1)⇔f(|log2x|)>f(1)⇔|log2x|>1⇔log2x>1或log2x<-1⇔x>2或0
6.已知偶函数f(x)对于任意x∈R都有f(x+1)=-f(x),且f(x)在区间[0,1]上是单调递增的,则f(-6.5),f(-1),f(0)的大小关系是( )
A.f(0)
B.f(-6.5)
C.f(-1)
D.f(-1)
答案 A
解析 由f(x+1)=-f(x),得f(x+2)=-f(x+1)=f(x),∴函数f(x)的周期是2.
∵函数f(x)为偶函数,
∴f(-6.5)=f(-0.5)=f(0.5),f(-1)=f(1).
∵f(x)在区间[0,1]上是单调递增的,
∴f(0)
7.若f(x)=ln(e3x+1)+ax是偶函数,则a=________.
答案 -
解析 函数f(x)=ln(e3x+1)+ax是偶函数,故f(-x)=f(x),即ln(e-3x+1)-ax=ln(e3x+1)+ax,化简得ln(1+e3x)-ln e3x-ax=ln(e3x+1)+ax,即-3x-ax=ax,所以2ax+3x=0恒成立,
所以a=-.
8.已知函数f(x)是奇函数,当x>0时,f(x)=ln x,则f的值为________.
答案 -ln 2
解析 由已知可得f=ln =-2,
所以f=f(-2).
又因为f(x)是奇函数,
所以f=f(-2)=-f(2)=-ln 2.
9.奇函数f(x)在区间[3,6]上是增函数,且在区间[3,6]上的最大值为8,最小值为-1,则f(6)+f(-3)的值为________.
答案 9
解析 由于f(x)在[3,6]上为增函数,所以f(x)的最大值为f(6)=8,f(x)的最小值为f(3)=-1,因为f(x)为奇函数,所以f(-3)=-f(3)=1,所以f(6)+f(-3)=8+1=9.
10.若函数f(x)是定义在R上的偶函数,且在区间[0,+∞)上是单调递增的.如果实数t满足f(ln t)+f≤2f(1),那么t的取值范围是________.
答案
解析 由于函数f(x)是定义在R上的偶函数,
所以f(ln t)=f,
由f(ln t)+f≤2f(1),得f(ln t)≤f(1).
又函数f(x)在区间[0,+∞)上是单调递增的,
所以|ln t|≤1,即-1≤ln t≤1,故≤t≤e.
11.已知函数f(x)=是奇函数.
(1)求实数m的值;
(2)若函数f(x)在区间[-1,a-2]上单调递增,求实数a的取值范围.
解 (1)设x<0,则-x>0,
所以f(-x)=-(-x)2+2(-x)=-x2-2x.
又f(x)为奇函数,所以f(-x)=-f(x),
于是x<0时,f(x)=x2+2x=x2+mx,所以m=2.
(2)要使f(x)在[-1,a-2]上单调递增,结合f(x)的图象(如图所示)知所以1 故实数a的取值范围是(1,3].
12.设f(x)是定义在R上的奇函数,且对任意实数x,恒有f(x+2)=-f(x).当x∈[0,2]时,f(x)=2x-x2.
(1)求证:f(x)是周期函数;
(2)当x∈[2,4]时,求f(x)的解析式.
(1)证明 ∵f(x+2)=-f(x),
∴f(x+4)=-f(x+2)=f(x).
∴f(x)是周期为4的周期函数.
(2)解 ∵x∈[2,4],∴-x∈[-4,-2],
∴4-x∈[0,2],
∴f(4-x)=2(4-x)-(4-x)2=-x2+6x-8.
∵f(4-x)=f(-x)=-f(x),
∴-f(x)=-x2+6x-8,
即f(x)=x2-6x+8,x∈[2,4].
13.若定义在R上的偶函数f(x)满足f(x)>0,f(x+2)=对任意x∈R恒成立,则f(2 023)=________.
答案 1
解析 因为f(x)>0,f(x+2)=,
所以f(x+4)=f[(x+2)+2]
===f(x),
即函数f(x)的周期是4,
所以f(2 023)=f(506×4-1)=f(-1).
因为函数f(x)为偶函数,
所以f(2 023)=f(-1)=f(1).
当x=-1时,f(-1+2)=,得f(1)=.
由f(x)>0,得f(1)=1,所以f(2 023)=f(1)=1.
14.已知函数f(x)=x3+2x,若f(1)+f(3)>0(a>0且a≠1),则实数a的取值范围是____________.
答案 (0,1)∪(3,+∞)
解析 因为函数f(x)=x3+2x是奇函数,且在R上是增函数,f(1)+f(3)>0,所以f(3)>-f(1)=f(-1),所以3>-1,所以或
所以a∈(0,1)∪(3,+∞).
15.已知函数f(x)=sin x+x,对任意的m∈[-2,2],f(mx-2)+f(x)<0恒成立,则x的取值范围为__________.
答案
解析 易知f(x)在R上为单调递增函数,且f(x)为奇函数,故f(mx-2)+f(x)<0等价于f(mx-2)<-f(x)=f(-x),则mx-2<-x,即mx+x-2<0对所有m∈[-2,2]恒成立,令h(m)=mx+x-2,m∈[-2,2],此时,只需即可,解得-2
16.已知f(x)是定义在R上的奇函数,f(x+1)是偶函数,当x∈(2,4)时,f(x)=|x-3|,则f(1)+f(2)+f(3)+f(4)+…+f(2 020)=________.
答案 0
解析 因为f(x)为奇函数,f(x+1)为偶函数,所以f(x+1)=f(-x+1)=-f(x-1),所以f(x+2)=-f(x),所以f(x+4)=-f(x+2)=f(x),所以函数f(x)的周期为4,所以f(4)=f(0)=0,f(3)=f(-1)=-f(1).在f(x+1)=f(-x+1)中,令x=1,可得f(2)=f(0)=0,所以f(1)+f(2)+f(3)+f(4)=0.
所以f(1)+f(2)+f(3)+f(4)+…+f(2 020)=0.
最新考纲
考情考向分析
1.结合具体函数,了解函数奇偶性的含义.
2.会运用函数图象理解和研究函数的奇偶性.
3.了解函数周期性、最小正周期的含义,会判断、应用简单函数的周期性.
以理解函数的奇偶性、会用函数的奇偶性为主,常与函数的单调性、周期性交汇命题,加强函数与方程思想、转化与化归思想的应用意识,题型以选择、填空题为主,中等偏上难度.
1.函数的奇偶性
奇偶性
定义
图象特点
奇函数
设函数y=f(x)的定义域为D,如果对D内的任意一个x,都有-x∈D,且f(-x)=-f(x),则这个函数叫做奇函数
关于坐标原点对称
偶函数
设函数y=g(x)的定义域为D,如果对D内的任意一个x,都有-x∈D,且g(-x)=g(x),则这个函数叫做偶函数
关于y轴对称
2.周期性
(1)周期函数:对于函数y=f(x),如果存在一个非零常数T,使得当x取定义域内的任何值时,都有f(x+T)=f(x),那么就称函数y=f(x)为周期函数,称T为这个函数的周期.
(2)最小正周期:如果在周期函数f(x)的所有周期中存在一个最小的正数,那么这个最小正数就叫做f(x)的最小正周期.
概念方法微思考
1.如果已知函数f(x),g(x)的奇偶性,那么函数f(x)±g(x),f(x)·g(x)的奇偶性有什么结论?
提示 在函数f(x),g(x)公共定义域内有:奇±奇=奇,偶±偶=偶,奇×奇=偶,偶×偶=偶,奇×偶=奇.
2.已知函数f(x)满足下列条件,你能得到什么结论?
(1)f(x+a)=-f(x)(a≠0).
(2)f(x+a)=(a≠0).
(3)f(x+a)=f(x+b)(a≠b).
提示 (1)T=2|a|;(2)T=2|a|;(3)T=|a-b|.
题组一 思考辨析
1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)
(1)函数y=x2,x∈(0,+∞)是偶函数.( × )
(2)偶函数的图象不一定过原点,奇函数的图象一定过原点.( × )
(3)若函数y=f(x+a)是偶函数,则函数y=f(x)关于直线x=a对称.( √ )
题组二 教材改编
2.已知函数f(x)是定义在R上的奇函数,且当x>0时,f(x)=x(1+x),则f(-1)=______.
答案 -2
解析 f(1)=1×2=2,又f(x)为奇函数,
∴f(-1)=-f(1)=-2.
3.设f(x)是定义在R上的周期为2的函数,当x∈[-1,1)时,f(x)=则f =______.
答案 1
解析 f =f =-4×2+2=1.
4.设奇函数f(x)的定义域为[-5,5],若当x∈[0,5]时,f(x)的图象如图所示,则不等式f(x)<0的解集为________.
答案 (-2,0)∪(2,5]
解析 由图象可知,当0
综上,f(x)<0的解集为(-2,0)∪(2,5].
题组三 易错自纠
5.已知f(x)=ax2+bx是定义在[a-1,2a]上的偶函数,那么a+b的值是( )
A.- B. C. D.-
答案 B
解析 ∵f(x)=ax2+bx是定义在[a-1,2a]上的偶函数,∴a-1+2a=0,∴a=.
又f(-x)=f(x),∴b=0,∴a+b=.
6.偶函数y=f(x)的图象关于直线x=2对称,f(3)=3,则f(-1)=________.
答案 3
解析 ∵f(x)为偶函数,∴f(-1)=f(1).
又f(x)的图象关于直线x=2对称,
∴f(1)=f(3).∴f(-1)=3.
题型一 函数奇偶性的判断
例1 判断下列函数的奇偶性:
(1)f(x)=+;
(2)f(x)=;
(3)f(x)=
解 (1)由得x2=36,解得x=±6,
即函数f(x)的定义域为{-6,6},关于原点对称,
∴f(x)=+=0.
∴f(-x)=-f(x)且f(-x)=f(x),
∴函数f(x)既是奇函数又是偶函数.
(2)由得定义域为(-1,0)∪(0,1),
关于原点对称.
∴x-2<0,∴|x-2|-2=-x,∴f(x)=.
又∵f(-x)===-f(x),
∴函数f(x)为奇函数.
(3)显然函数f(x)的定义域为(-∞,0)∪(0,+∞),关于原点对称.
∵当x<0时,-x>0,
则f(-x)=-(-x)2-x=-x2-x=-f(x);
当x>0时,-x<0,
则f(-x)=(-x)2-x=x2-x=-f(x);
综上可知,对于定义域内的任意x,总有f(-x)=-f(x),
∴函数f(x)为奇函数.
思维升华 判断函数的奇偶性,其中包括两个必备条件:
(1)定义域关于原点对称,这是函数具有奇偶性的必要不充分条件,所以首先考虑定义域;
(2)判断f(x)与f(-x)是否具有等量关系.
在判断奇偶性的运算中,可以转化为判断奇偶性的等价关系式f(x)+f(-x)=0(奇函数)或f(x)-f(-x)=0(偶函数)是否成立.
跟踪训练1 (1)下列函数中,既不是奇函数也不是偶函数的是( )
A.f(x)=x+sin 2x B.f(x)=x2-cos x
C.f(x)=3x- D.f(x)=x2+tan x
答案 D
解析 对于选项A,函数的定义域为R,f(-x)=-x+sin 2(-x)=-(x+sin 2x)=-f(x),所以f(x)=x+sin 2x为奇函数;对于选项B,函数的定义域为R,f(-x)=(-x)2-cos(-x)=x2-cos x=f(x),所以f(x)=x2-cos x为偶函数;对于选项C,函数的定义域为R,f(-x)=3-x-=-=-f(x),所以f(x)=3x-为奇函数;只有f(x)=x2+tan x既不是奇函数也不是偶函数.故选D.
(2)函数f(x)=lg|sin x|是( )
A.最小正周期为π的奇函数
B.最小正周期为2π的奇函数
C.最小正周期为π的偶函数
D.最小正周期为2π的偶函数
答案 C
解析 易知函数的定义域为{x|x≠kπ,k∈Z},关于原点对称,又f(-x)=lg|sin(-x)|=lg|-sin x|=lg|sin x|=f(x),所以f(x)是偶函数,又函数y=|sin x|的最小正周期为π,所以函数f(x)=lg|sin x|是最小正周期为π的偶函数.
题型二 函数的周期性及其应用
1.(2018·抚顺模拟)已知f(x)在R上是奇函数,且满足f(x+4)=f(x),当x∈(0,2)时,f(x)=2x2,则f(7)=________.
答案 -2
解析 f(7)=f(-1)=-f(1)=-2.
2.已知定义在R上的函数f(x)满足f(2)=2-,且对任意的x都有f(x+2)=,则f(2 020)=________.
答案 -2-
解析 由f(x+2)=,得f(x+4)==f(x),所以函数f(x)的周期为4,所以f(2 020)=f(4).因为f(2+2)=,所以f(4)=-=-=-2-.故f(2 020)=-2-.
3.(2017·山东)已知f(x)是定义在R上的偶函数,且f(x+4)=f(x-2).若当x∈[-3,0]时,f(x)=6-x,则f(919)=________.
答案 6
解析 ∵f(x+4)=f(x-2),
∴f((x+2)+4)=f((x+2)-2),即f(x+6)=f(x),
∴f(x)是周期为6的周期函数,
∴f(919)=f(153×6+1)=f(1).
又f(x)是定义在R上的偶函数,
∴f(1)=f(-1)=6,即f(919)=6.
4.设定义在R上的函数f(x)同时满足以下条件:①f(x)+f(-x)=0;②f(x)=f(x+2);③当0≤x<1时,f(x)=2x-1,则f+f(1)+f+f(2)+f=________.
答案 -1
解析 依题意知:函数f(x)为奇函数且周期为2,
则f(1)+f(-1)=0,f(-1)=f(1),即f(1)=0.
∴f+f(1)+f+f(2)+f
=f+0+f+f(0)+f
=f-f+f(0)+f
=f+f(0)=-1+20-1=-1.
思维升华 利用函数的周期性,可将其他区间上的求值、求零点个数、求解析式等问题,转化到已知区间上,进而解决问题.
题型三 函数性质的综合应用
命题点1 求函数值或函数解析式
例2 (1)设f(x)是定义在R上周期为4的奇函数,若在区间[-2,0)∪(0,2]上,f(x)=
则f(2 021)=________.
答案 -
解析 设0
所以f(2 021)=f(1)=×1-1=-.
(2)已知f(x)为偶函数,当x≤0时,f(x)=e-x-1-x,则f(x)=________.
答案
解析 ∵当x>0时,-x<0,
∴f(x)=f(-x)=ex-1+x,
∴f(x)=
命题点2 求参数问题
例3 (1)若函数f(x)=xln(x+)为偶函数,则a=__________.
答案 1
解析 ∵f(-x)=f(x),
∴-xln(-x)=xln(x+),
∴ln[()2-x2]=0.
∴ln a=0,∴a=1.
(2)设f(x)是定义在R上且周期为2的函数,在区间[-1,1]上,f(x)=其中a,b∈R.若f =f,则a+3b的值为________.
答案 -10
解析 因为f(x)是定义在R上且周期为2的函数,
所以f=f且f(-1)=f(1),
故f=f,
从而=-a+1,即3a+2b=-2.①
由f(-1)=f(1),得-a+1=,
即b=-2a.②
由①②得a=2,b=-4,从而a+3b=-10.
(3)已知函数f(x)是定义在R上的奇函数,且当x>0时,f(x)=-x2+ax-1-a,若函数f(x)为R上的减函数,则a的取值范围是____________.
答案 [-1,0]
解析 因为函数f(x)是R上的奇函数,所以f(0)=0,若函数f(x)为R上的减函数,则满足当x>0时,函数为减函数,且-1-a≤0,此时
即即-1≤a≤0.
命题点3 利用函数的性质解不等式
例4 (1)已知定义在R上的偶函数f(x)在[0,+∞)上单调递增,若f(ln x)
C.(e2,+∞) D.(e-2,e2)
答案 D
解析 根据题意知,f(x)为偶函数且在[0,+∞)上单调递增,则f(ln x)
答案
解析 由已知得函数f(x)为偶函数,所以f(x)=f(|x|),
由f(x)>f(2x-1),可得f(|x|)>f(|2x-1|).
当x>0时,f(x)=ln(1+x)-,
因为y=ln(1+x)与y=-在(0,+∞)上都单调递增,所以函数f(x)在(0,+∞)上单调递增.
由f(|x|)>f(|2x-1|),可得|x|>|2x-1|,
两边平方可得x2>(2x-1)2,整理得3x2-4x+1<0,
解得
思维升华 解决周期性、奇偶性与单调性结合的问题,通常先利用周期性转化自变量所在的区间,再利用奇偶性和单调性求解.
跟踪训练2 (1)定义在R上的奇函数f(x)满足f=f(x),当x∈时,f(x)=(1-x),则f(x)在区间内是( )
A.减函数且f(x)>0 B.减函数且f(x)<0
C.增函数且f(x)>0 D.增函数且f(x)<0
答案 D
解析 当x∈时,由f(x)=(1-x)可知,f(x)单调递增且f(x)>0,又函数f(x)为奇函数,所以在区间上函数也单调递增,且f(x)<0.由f=f(x)知,函数的周期为,所以在区间上,函数单调递增且f(x)<0.故选D.
(2)设f(x)是周期为2的奇函数,当0≤x≤1时,f(x)=2x(1-x),则f=________.
答案 -
解析 由题意可知,f=f=-f=-2××=-.
(3)已知函数g(x)是R上的奇函数,且当x<0时,g(x)=-ln(1-x),函数f(x)=若f(6-x2)>f(x),则实数x的取值范围是________.
答案 (-3,2)
解析 ∵g(x)是奇函数,
∴当x>0时,g(x)=-g(-x)=ln(1+x),
易知f(x)在R上是增函数,
由f(6-x2)>f(x),可得6-x2>x,
即x2+x-6<0,∴-3
函数的性质
函数的奇偶性、周期性及单调性是函数的三大性质,在高考中常常将它们综合在一起命题,解题时,往往需要借助函数的奇偶性和周期性来确定另一区间上的单调性,即实现区间的转换,再利用单调性解决相关问题.
一、函数性质的判断
例1 (1)已知函数f(x)=ln x+ln(2-x),则( )
A.f(x)在(0,2)上单调递增
B.f(x)在(0,2)上单调递减
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(1,0)对称
答案 C
解析 f(x)的定义域为(0,2).
f(x)=ln x+ln(2-x)=ln[x(2-x)]=ln(-x2+2x).
设u=-x2+2x,x∈(0,2),则u=-x2+2x在(0,1)上单调递增,在(1,2)上单调递减.
又y=ln u在其定义域上单调递增,
∴f(x)=ln(-x2+2x)在(0,1)上单调递增,在(1,2)上单调递减.
∴选项A,B错误;
∵f(x)=ln x+ln(2-x)=f(2-x),
∴f(x)的图象关于直线x=1对称,∴选项C正确;
∵f(2-x)+f(x)=[ln(2-x)+ln x]+[ln x+ln(2-x)]=2[ln x+ln(2-x)],不恒为0,
∴f(x)的图象不关于点(1,0)对称,∴选项D错误.
故选C.
(2)下列函数:
①y=sin3x+3sin x; ②y=-;
③y=lg; ④y=
其中是奇函数且在(0,1)上是减函数的是________.
答案 ②③
解析 易知①中函数在(0,1)上为增函数;④中函数不是奇函数;满足条件的函数为②③.
(3)定义在实数集R上的函数f(x)满足f(x)+f(x+2)=0,且f(4-x)=f(x).现有以下三个命题:
①8是函数f(x)的一个周期;②f(x)的图象关于直线x=2对称;③f(x)是偶函数.
其中正确命题的序号是________.
答案 ①②③
解析 由f(x)+f(x+2)=0可得
f(x+4)=-f(x+2)=f(x),
∴函数f(x)的最小正周期是4,①对;
由f(4-x)=f(x),
可得f(2+x)=f(2-x),f(x)的图象关于直线x=2对称,②对;f(4-x)=f(-x)且f(4-x)=f(x),
∴f(-x)=f(x),f(x)为偶函数,③对.
二、函数性质的综合应用
例2 (1)(2018·全国Ⅱ)已知f(x)是定义域为(-∞,+∞)的奇函数,满足f(1-x)=f(1+x).若f(1)=2,则f(1)+f(2)+f(3)+…+f(50)等于( )
A.-50 B.0 C.2 D.50
答案 C
解析 ∵f(x)是奇函数,∴f(-x)=-f(x),
∴f(1-x)=-f(x-1).∵f(1-x)=f(1+x),
∴-f(x-1)=f(x+1),∴f(x+2)=-f(x),
∴f(x+4)=-f(x+2)=-[-f(x)]=f(x),
∴函数f(x)是周期为4的周期函数.
由f(x)为奇函数且定义域为R得f(0)=0,
又∵f(1-x)=f(1+x),
∴f(x)的图象关于直线x=1对称,
∴f(2)=f(0)=0,∴f(-2)=0.
又f(1)=2,∴f(-1)=-2,
∴f(1)+f(2)+f(3)+f(4)=f(1)+f(2)+f(-1)+f(0)=2+0-2+0=0,
∴f(1)+f(2)+f(3)+f(4)+…+f(49)+f(50)
=0×12+f(49)+f(50)=f(1)+f(2)=2+0=2.
故选C.
(2)已知定义在R上的奇函数f(x)满足f(x-4)=-f(x),且在区间[0,2]上是增函数,则( )
A.f(-25)
解析 因为f(x)满足f(x-4)=-f(x),所以f(x-8)=f(x),所以函数f(x)是以8为周期的周期函数,则f(-25)=f(-1),f(80)=f(0),f(11)=f(3).由f(x)是定义在R上的奇函数,且满足f(x-4)=-f(x),得f(11)=f(3)=-f(-1)=f(1).因为f(x)在区间[0,2]上是增函数,f(x)在R上是奇函数,所以f(x)在区间[-2,2]上是增函数,所以f(-1)
答案 {a|a>4或a<0}
解析 ∵偶函数f(x)满足f(x)=2x-4(x≥0),∴函数f(x)在[0,+∞)上为增函数,f(2)=0,∴不等式f(a-2)>0等价于f(|a-2|)>f(2),即|a-2|>2,即a-2>2或a-2<-2,解得a>4或a<0.
1.下列函数中,既是偶函数又在区间(1,2)内单调递减的是( )
A.f(x)= B.f(x)=
C.f(x)=2x+2-x D.f(x)=-cos x
答案 B
解析 函数f(x)=是偶函数,且在(1,2)内单调递减,符合题意.
2.已知f(x)为定义在R上的奇函数,当x≥0时,f(x)=2x+m,则f(-2)等于( )
A.-3 B.- C. D.3
答案 A
解析 由f(x)为R上的奇函数,知f(0)=0,
即f(0)=20+m=0,解得m=-1,
则f(-2)=-f(2)=-(22-1)=-3.
3.已知y=f(x)是定义在R上的奇函数,则下列函数中为奇函数的是( )
①y=f(|x|);②y=f(-x);③y=xf(x);④y=f(x)+x.
A.①③ B.②③ C.①④ D.②④
答案 D
解析 由奇函数的定义f(-x)=-f(x)验证,
①f(|-x|)=f(|x|),为偶函数;
②f(-(-x))=f(x)=-f(-x),为奇函数;
③-xf(-x)=-x·[-f(x)]=xf(x),为偶函数;
④f(-x)+(-x)=-[f(x)+x],为奇函数.
可知②④正确,故选D.
4.已知函数f(x)是定义在R上的周期为2的奇函数,当0
答案 A
解析 ∵函数f(x)为定义在R上的奇函数,且周期为2,
∴f(1)=-f(-1)=-f(-1+2)=-f(1),
∴f(1)=0,
f =f =-f ==-2,
∴f +f(1)=-2.
5.(2018·锦州调研)已知定义域为R的偶函数f(x)在(-∞,0]上是减函数,且f(1)=2,则不等式f(log2x)>2的解集为( )
A.(2,+∞) B.∪(2,+∞)
C.∪(,+∞) D.(,+∞)
答案 B
解析 f(x)是R上的偶函数,且在(-∞,0]上是减函数,所以f(x)在[0,+∞)上是增函数,所以f(log2x)>2=f(1)⇔f(|log2x|)>f(1)⇔|log2x|>1⇔log2x>1或log2x<-1⇔x>2或0
A.f(0)
解析 由f(x+1)=-f(x),得f(x+2)=-f(x+1)=f(x),∴函数f(x)的周期是2.
∵函数f(x)为偶函数,
∴f(-6.5)=f(-0.5)=f(0.5),f(-1)=f(1).
∵f(x)在区间[0,1]上是单调递增的,
∴f(0)
答案 -
解析 函数f(x)=ln(e3x+1)+ax是偶函数,故f(-x)=f(x),即ln(e-3x+1)-ax=ln(e3x+1)+ax,化简得ln(1+e3x)-ln e3x-ax=ln(e3x+1)+ax,即-3x-ax=ax,所以2ax+3x=0恒成立,
所以a=-.
8.已知函数f(x)是奇函数,当x>0时,f(x)=ln x,则f的值为________.
答案 -ln 2
解析 由已知可得f=ln =-2,
所以f=f(-2).
又因为f(x)是奇函数,
所以f=f(-2)=-f(2)=-ln 2.
9.奇函数f(x)在区间[3,6]上是增函数,且在区间[3,6]上的最大值为8,最小值为-1,则f(6)+f(-3)的值为________.
答案 9
解析 由于f(x)在[3,6]上为增函数,所以f(x)的最大值为f(6)=8,f(x)的最小值为f(3)=-1,因为f(x)为奇函数,所以f(-3)=-f(3)=1,所以f(6)+f(-3)=8+1=9.
10.若函数f(x)是定义在R上的偶函数,且在区间[0,+∞)上是单调递增的.如果实数t满足f(ln t)+f≤2f(1),那么t的取值范围是________.
答案
解析 由于函数f(x)是定义在R上的偶函数,
所以f(ln t)=f,
由f(ln t)+f≤2f(1),得f(ln t)≤f(1).
又函数f(x)在区间[0,+∞)上是单调递增的,
所以|ln t|≤1,即-1≤ln t≤1,故≤t≤e.
11.已知函数f(x)=是奇函数.
(1)求实数m的值;
(2)若函数f(x)在区间[-1,a-2]上单调递增,求实数a的取值范围.
解 (1)设x<0,则-x>0,
所以f(-x)=-(-x)2+2(-x)=-x2-2x.
又f(x)为奇函数,所以f(-x)=-f(x),
于是x<0时,f(x)=x2+2x=x2+mx,所以m=2.
(2)要使f(x)在[-1,a-2]上单调递增,结合f(x)的图象(如图所示)知所以1 故实数a的取值范围是(1,3].
12.设f(x)是定义在R上的奇函数,且对任意实数x,恒有f(x+2)=-f(x).当x∈[0,2]时,f(x)=2x-x2.
(1)求证:f(x)是周期函数;
(2)当x∈[2,4]时,求f(x)的解析式.
(1)证明 ∵f(x+2)=-f(x),
∴f(x+4)=-f(x+2)=f(x).
∴f(x)是周期为4的周期函数.
(2)解 ∵x∈[2,4],∴-x∈[-4,-2],
∴4-x∈[0,2],
∴f(4-x)=2(4-x)-(4-x)2=-x2+6x-8.
∵f(4-x)=f(-x)=-f(x),
∴-f(x)=-x2+6x-8,
即f(x)=x2-6x+8,x∈[2,4].
13.若定义在R上的偶函数f(x)满足f(x)>0,f(x+2)=对任意x∈R恒成立,则f(2 023)=________.
答案 1
解析 因为f(x)>0,f(x+2)=,
所以f(x+4)=f[(x+2)+2]
===f(x),
即函数f(x)的周期是4,
所以f(2 023)=f(506×4-1)=f(-1).
因为函数f(x)为偶函数,
所以f(2 023)=f(-1)=f(1).
当x=-1时,f(-1+2)=,得f(1)=.
由f(x)>0,得f(1)=1,所以f(2 023)=f(1)=1.
14.已知函数f(x)=x3+2x,若f(1)+f(3)>0(a>0且a≠1),则实数a的取值范围是____________.
答案 (0,1)∪(3,+∞)
解析 因为函数f(x)=x3+2x是奇函数,且在R上是增函数,f(1)+f(3)>0,所以f(3)>-f(1)=f(-1),所以3>-1,所以或
所以a∈(0,1)∪(3,+∞).
15.已知函数f(x)=sin x+x,对任意的m∈[-2,2],f(mx-2)+f(x)<0恒成立,则x的取值范围为__________.
答案
解析 易知f(x)在R上为单调递增函数,且f(x)为奇函数,故f(mx-2)+f(x)<0等价于f(mx-2)<-f(x)=f(-x),则mx-2<-x,即mx+x-2<0对所有m∈[-2,2]恒成立,令h(m)=mx+x-2,m∈[-2,2],此时,只需即可,解得-2
答案 0
解析 因为f(x)为奇函数,f(x+1)为偶函数,所以f(x+1)=f(-x+1)=-f(x-1),所以f(x+2)=-f(x),所以f(x+4)=-f(x+2)=f(x),所以函数f(x)的周期为4,所以f(4)=f(0)=0,f(3)=f(-1)=-f(1).在f(x+1)=f(-x+1)中,令x=1,可得f(2)=f(0)=0,所以f(1)+f(2)+f(3)+f(4)=0.
所以f(1)+f(2)+f(3)+f(4)+…+f(2 020)=0.
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