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2021高考数学一轮复习学案:第二章2.3函数的奇偶性与周期性
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§2.3 函数的奇偶性与周期性
1.函数的奇偶性
奇偶性
定义
图象特点
偶函数
一般地,如果对于函数f (x)的定义域内任意一个x,都有f (-x)=f (x),那么函数f (x)就叫做偶函数
关于y轴对称
奇函数
一般地,如果对于函数f (x)的定义域内任意一个x,都有f (-x)=-f (x),那么函数f (x)就叫做奇函数
关于原点对称
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.如果函数f (x)是奇函数或偶函数,则f (x)的定义域关于原点对称.
2.已知函数f (x)满足下列条件,你能否得到函数f (x)的周期?
(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|.
3.若f (x)对于定义域中任意x,均有f (x)=f (2a-x),或f (a+x)=f (a-x),则函数f (x)关于直线x=a对称.
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)如果函数f (x),g(x)为定义域相同的偶函数,则F(x)=f (x)+g(x)是偶函数.( √ )
(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.( √ )
(4)若T是函数的一个周期,则nT(n∈Z,n≠0)也是函数的周期.( √ )
题组二 教材改编
2.下列函数中为奇函数的是________.(填序号)
①f (x)=2x4+3x2;
②f (x)=x3-2x;
③f (x)=;
④f (x)=x3+1.
答案 ②③
3.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.
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.函数f (x)=是________函数.(填“奇”“偶”“非奇非偶”)
答案 奇
解析 由得-1
即f (x)的定义域为(-1,0)∪(0,1),
∴f (x)=,∴f (-x)==-f (x),
∴f (x)为奇函数.
6.已知定义在R上的奇函数f (x)满足f (x+3)=f (x),且当x∈时,f (x)=-x3,则f =________.
答案
解析 由f (x+3)=f (x)知函数f (x)的周期为3,
又函数f (x)为奇函数,
所以f =f =-f =3=.
7.若函数f (x)=为奇函数,则实数a的值为________,且当x≥4时,f (x)的最大值为________.
答案 2
解析 由f (x)为奇函数易知a=2,
当x≥4时,f (x)=在[4,+∞)上单调递减,
∴当x=4时,f (x)max=.
函数的奇偶性
命题点1 判断函数的奇偶性
例1 (2020·日照模拟)判断下列函数的奇偶性:
(1)f (x)=x3+x,x∈[-1,4];
(2)f (x)=ln ;
(3)f (x)=+(a>0,且a≠1);
(4)f (x)=
解 (1)∵f (x)=x3+x,x∈[-1,4]的定义域不关于原点对称,∴f (x)既不是奇函数也不是偶函数.
(2)f (x)的定义域为(-2,2),
f (-x)=ln =-ln =-f (x),
∴函数f (x)为奇函数.
(3)∵f (x)的定义域为{x|x∈R,且x≠0},
其定义域关于原点对称,并且有
f (-x)=+=+
=+=-+
=-1++
=-=-f (x).
即f (-x)=-f (x),∴f (x)为奇函数.
(4)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.
命题点2 函数奇偶性的应用
例2 (1)(2018·全国Ⅲ)已知函数f (x)=ln(-x)+1,f (a)=4,则f (-a)=________.
答案 -2
解析 ∵f (x)+f (-x)=ln(-x)+1+ln(+x)+1=ln(1+x2-x2)+2=2,
∴f (a)+f (-a)=2,∴f (-a)=-2.
(2)已知函数f (x)=asin x+b+4,若f (lg 3)=3,则f =________.
答案 5
解析 由f (lg 3)=asin(lg 3)+b+4=3得asin(lg 3)+b=-1,而f =f (-lg 3)=-asin(lg 3)-b+4=-[asin(lg 3)+b]+4=1+4=5.
命题点3 函数的对称性
例3 已知函数f (x)的定义域为R,当x∈[-2,2]时,f (x)单调递减,且函数y=f (x+2)为偶函数,则下列结论正确的是( )
A.f (π)
B.f (π)
C.f ()
D.f ()
答案 C
解析 ∵y=f (x+2)为偶函数,
∴f (-x+2)=f (x+2),
∴f (3)=f (1),f (π)=f (4-π).
∵0<4-π<1<,
当x∈[-2,2]时,f (x)单调递减,
∴f (4-π)>f (1)>f (),
∴f ()
思维升华 (1)定义域关于原点对称是函数具有奇偶性的必要条件.(2)利用函数的奇偶性可画出函数在另一对称区间上的图象,确定函数在另一区间上的解析式,解决某些求值或参数问题.(3)由函数奇偶性延伸可得到一些对称性结论,如函数f (x+a)为偶函数(奇函数),则y=f (x)的图象关于直线x=a对称(关于点(a,0)对称).
跟踪训练1 (1)(2019·黄冈模拟)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)设f (x)=ex+e-x,g(x)=ex-e-x,f (x),g(x)的定义域均为R,下列结论错误的是( )
A.|g(x)|是偶函数 B.f (x)g(x)是奇函数
C.f (x)|g(x)|是偶函数 D.f (x)+g(x)是奇函数
答案 D
解析 f (-x)=e-x+ex=f (x),f (x)为偶函数.
g(-x)=e-x-ex=-g(x),g(x)为奇函数.
|g(-x)|=|-g(x)|=|g(x)|,|g(x)|为偶函数,A正确;
f (-x)g(-x)=f (x)[-g(x)]=-f (x)g(x),
所以f (x)g(x)为奇函数,B正确;
f (-x)|g(-x)|=f (x)|g(x)|,
所以f (x)|g(x)|是偶函数,C正确;
f (x)+g(x)=2ex,
f (-x)+g(-x)=2e-x≠-[f (x)+g(x)],
所以f (x)+g(x)不是奇函数,D错误,故选D.
(3)设函数f (x)在[1,+∞)上为增函数,f (3)=0,且g(x)=f (x+1)为偶函数,则不等式g(2-2x)<0的解集为________.
答案 (0,2)
解析 由已知g(x)在[0,+∞)上为增函数,g(2)=0,
又g(x)为偶函数,
∴g(2-2x)<0可化为g(2-2x)
∴|2-2x|<2,∴-2<2x-2<2,解得0
函数的周期性
1.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.
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.(2019·石家庄模拟)已知f (x)是定义在R上的奇函数,且满足f (x)=f (2-x),当x∈[0,1]时,f (x)=4x-1,则f =________.
答案 -1
解析 因为f (x)=f (2-x),所以f =f ,
又f (x)是定义在R上的奇函数,
所以f =f =-f .
因为当x∈[0,1]时,f (x)=4x-1,
所以f =-1=1,则f =-1.
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.
函数性质的综合应用
命题点1 函数的奇偶性与单调性相结合
例4 (2017·全国Ⅰ改编)函数f (x)在(-∞,+∞)上单调递减,且为奇函数.若f (1)=-1,则满足-1≤f (x-2)≤1的x的取值范围是________.
答案 [1,3]
解析 因为函数f (x)在(-∞,+∞)上单调递减,且f (1)=-1,所以f (-1)=-f (1)=1,由-1≤f (x-2)≤1,得-1≤x-2≤1,所以1≤x≤3.
命题点2 函数的奇偶性与周期性相结合
例5 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 (2 019)=________.
答案
解析 设0
命题点3 函数的奇偶性与对称性相结合
例6 已知定义在R上的函数f (x),对任意实数x有f (x+4)=-f (x),若函数f (x-1)的图象关于直线x=1对称,f (-2)=2,则f (2 018)=________.
答案 2
解析 由函数y=f (x-1)的图象关于直线x=1对称可知,函数f (x)的图象关于y轴对称,故f (x)为偶函数.
由f (x+4)=-f (x),得f (x+4+4)=-f (x+4)=f (x),所以f (x)是周期T=8的偶函数,所以f (2 018)=f (2+252×8)=f (2)=2.
命题点4 函数的周期性与对称性相结合
例7 已知f (x)的定义域为R,其函数图象关于x=-1对称,且f (x+4)=f (x-2).若当x∈
[-4,-1]时,f (x)=6-x,则f (919)=________.
答案 216
解析 由f (x+4)=f (x-2),得f (x+6)=f (x).
故f (x)是周期为6的函数.
所以f (919)=f (6×153+1)=f (1).
因为f (x)的图象关于x=-1对称,所以f (1)=f (-3).
又x∈[-4,-1]时,f (x)=6-x,
所以f (-3)=6-(-3)=216.
从而f (1)=216,故f (919)=216.
思维升华 函数的奇偶性、对称性、周期性和单调性是函数的四大性质,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、对称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.
跟踪训练2 (1)定义在R上的函数f (x)满足f (x)=f (-x),且f (x)=f (x+6),当x∈[0,3]时,f (x)单调递增,则f (x)在下列哪个区间上单调递减( )
A.[3,7] B.[4,5] C.[5,8] D.[6,10]
答案 B
解析 依题意知,f (x)是偶函数,且是以6为周期的周期函数.因为当x∈[0,3]时,f (x)单调递增,所以f (x)在[-3,0]上单调递减.根据函数周期性知,函数f (x)在[3,6]上单调递减.又因为[4,5]⊆[3,6],所以函数f (x)在[4,5]上单调递减.
(2)(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.
(3)(多选)已知函数y=f (x)是R上的奇函数,对任意x∈R,都有f (2-x)=f (x)+f (2)成立,当x1,x2∈[0,1],且x1≠x2时,都有>0,则下列结论正确的有( )
A.f (1)+f (2)+f (3)+…+f (2 020)=0
B.直线x=-5是函数y=f (x)图象的一条对称轴
C.函数y=f (x)在[-7,7]上有5个零点
D.函数y=f (x)在[-7,-5]上为减函数
答案 ABD
解析 根据题意,函数y=f (x)是R上的奇函数,
则f (0)=0;
对任意x∈R,都有f (2-x)=f (x)+f (2)成立,
当x=2时,有f (0)=2f (2)=0,则有f (2)=0,
则有f (2-x)=f (x),
即x=1是函数f (x)的一条对称轴;
又由f (x)为奇函数,则f (2-x)=-f (-x),
变形可得f (x+2)=-f (x),
则有f (x+4)=-f (x+2)=f (x),
故函数f (x)是周期为4的周期函数,
当x1,x2∈[0,1],且x1≠x2时,都有>0,则函数f (x)在区间[0,1]上为增函数,
又由y=f (x)是R上的奇函数,
则f (x)在区间[-1,1]上为增函数;
据此分析选项:
对于A,f (x+2)=-f (x),则f (1)+f (2)+f (3)+f (4)=[f (1)+f (3)]+[f (2)+f (4)]=0,
f (1)+f (2)+f (3)+…+f (2 020)=505×[f (1)+f (2)+f (3)+f (4)]=0,A正确;
对于B,x=1是函数f (x)的一条对称轴,且函数f (x)是周期为4的周期函数,则x=5是函数f (x)的一条对称轴,
又由函数为奇函数,则直线x=-5是函数y=f (x)图象的一条对称轴,B正确;
对于C,函数y=f (x)在[-7,7]上有7个零点:分别为-6,-4,-2,0,2,4,6,C错误;
对于D,f (x)在区间[-1,1]上为增函数且其周期为4,函数y=f (x)在[-5,-3]上为增函数,
又由x=-5为函数f (x)图象的一条对称轴,则函数y=f (x)在[-7,-5]上为减函数,D正确.
§2.3 函数的奇偶性与周期性
1.函数的奇偶性
奇偶性
定义
图象特点
偶函数
一般地,如果对于函数f (x)的定义域内任意一个x,都有f (-x)=f (x),那么函数f (x)就叫做偶函数
关于y轴对称
奇函数
一般地,如果对于函数f (x)的定义域内任意一个x,都有f (-x)=-f (x),那么函数f (x)就叫做奇函数
关于原点对称
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.如果函数f (x)是奇函数或偶函数,则f (x)的定义域关于原点对称.
2.已知函数f (x)满足下列条件,你能否得到函数f (x)的周期?
(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|.
3.若f (x)对于定义域中任意x,均有f (x)=f (2a-x),或f (a+x)=f (a-x),则函数f (x)关于直线x=a对称.
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)如果函数f (x),g(x)为定义域相同的偶函数,则F(x)=f (x)+g(x)是偶函数.( √ )
(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.( √ )
(4)若T是函数的一个周期,则nT(n∈Z,n≠0)也是函数的周期.( √ )
题组二 教材改编
2.下列函数中为奇函数的是________.(填序号)
①f (x)=2x4+3x2;
②f (x)=x3-2x;
③f (x)=;
④f (x)=x3+1.
答案 ②③
3.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.
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.函数f (x)=是________函数.(填“奇”“偶”“非奇非偶”)
答案 奇
解析 由得-1
∴f (x)=,∴f (-x)==-f (x),
∴f (x)为奇函数.
6.已知定义在R上的奇函数f (x)满足f (x+3)=f (x),且当x∈时,f (x)=-x3,则f =________.
答案
解析 由f (x+3)=f (x)知函数f (x)的周期为3,
又函数f (x)为奇函数,
所以f =f =-f =3=.
7.若函数f (x)=为奇函数,则实数a的值为________,且当x≥4时,f (x)的最大值为________.
答案 2
解析 由f (x)为奇函数易知a=2,
当x≥4时,f (x)=在[4,+∞)上单调递减,
∴当x=4时,f (x)max=.
函数的奇偶性
命题点1 判断函数的奇偶性
例1 (2020·日照模拟)判断下列函数的奇偶性:
(1)f (x)=x3+x,x∈[-1,4];
(2)f (x)=ln ;
(3)f (x)=+(a>0,且a≠1);
(4)f (x)=
解 (1)∵f (x)=x3+x,x∈[-1,4]的定义域不关于原点对称,∴f (x)既不是奇函数也不是偶函数.
(2)f (x)的定义域为(-2,2),
f (-x)=ln =-ln =-f (x),
∴函数f (x)为奇函数.
(3)∵f (x)的定义域为{x|x∈R,且x≠0},
其定义域关于原点对称,并且有
f (-x)=+=+
=+=-+
=-1++
=-=-f (x).
即f (-x)=-f (x),∴f (x)为奇函数.
(4)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.
命题点2 函数奇偶性的应用
例2 (1)(2018·全国Ⅲ)已知函数f (x)=ln(-x)+1,f (a)=4,则f (-a)=________.
答案 -2
解析 ∵f (x)+f (-x)=ln(-x)+1+ln(+x)+1=ln(1+x2-x2)+2=2,
∴f (a)+f (-a)=2,∴f (-a)=-2.
(2)已知函数f (x)=asin x+b+4,若f (lg 3)=3,则f =________.
答案 5
解析 由f (lg 3)=asin(lg 3)+b+4=3得asin(lg 3)+b=-1,而f =f (-lg 3)=-asin(lg 3)-b+4=-[asin(lg 3)+b]+4=1+4=5.
命题点3 函数的对称性
例3 已知函数f (x)的定义域为R,当x∈[-2,2]时,f (x)单调递减,且函数y=f (x+2)为偶函数,则下列结论正确的是( )
A.f (π)
解析 ∵y=f (x+2)为偶函数,
∴f (-x+2)=f (x+2),
∴f (3)=f (1),f (π)=f (4-π).
∵0<4-π<1<,
当x∈[-2,2]时,f (x)单调递减,
∴f (4-π)>f (1)>f (),
∴f ()
跟踪训练1 (1)(2019·黄冈模拟)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)设f (x)=ex+e-x,g(x)=ex-e-x,f (x),g(x)的定义域均为R,下列结论错误的是( )
A.|g(x)|是偶函数 B.f (x)g(x)是奇函数
C.f (x)|g(x)|是偶函数 D.f (x)+g(x)是奇函数
答案 D
解析 f (-x)=e-x+ex=f (x),f (x)为偶函数.
g(-x)=e-x-ex=-g(x),g(x)为奇函数.
|g(-x)|=|-g(x)|=|g(x)|,|g(x)|为偶函数,A正确;
f (-x)g(-x)=f (x)[-g(x)]=-f (x)g(x),
所以f (x)g(x)为奇函数,B正确;
f (-x)|g(-x)|=f (x)|g(x)|,
所以f (x)|g(x)|是偶函数,C正确;
f (x)+g(x)=2ex,
f (-x)+g(-x)=2e-x≠-[f (x)+g(x)],
所以f (x)+g(x)不是奇函数,D错误,故选D.
(3)设函数f (x)在[1,+∞)上为增函数,f (3)=0,且g(x)=f (x+1)为偶函数,则不等式g(2-2x)<0的解集为________.
答案 (0,2)
解析 由已知g(x)在[0,+∞)上为增函数,g(2)=0,
又g(x)为偶函数,
∴g(2-2x)<0可化为g(2-2x)
1.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.
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.(2019·石家庄模拟)已知f (x)是定义在R上的奇函数,且满足f (x)=f (2-x),当x∈[0,1]时,f (x)=4x-1,则f =________.
答案 -1
解析 因为f (x)=f (2-x),所以f =f ,
又f (x)是定义在R上的奇函数,
所以f =f =-f .
因为当x∈[0,1]时,f (x)=4x-1,
所以f =-1=1,则f =-1.
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.
函数性质的综合应用
命题点1 函数的奇偶性与单调性相结合
例4 (2017·全国Ⅰ改编)函数f (x)在(-∞,+∞)上单调递减,且为奇函数.若f (1)=-1,则满足-1≤f (x-2)≤1的x的取值范围是________.
答案 [1,3]
解析 因为函数f (x)在(-∞,+∞)上单调递减,且f (1)=-1,所以f (-1)=-f (1)=1,由-1≤f (x-2)≤1,得-1≤x-2≤1,所以1≤x≤3.
命题点2 函数的奇偶性与周期性相结合
例5 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 (2 019)=________.
答案
解析 设0
命题点3 函数的奇偶性与对称性相结合
例6 已知定义在R上的函数f (x),对任意实数x有f (x+4)=-f (x),若函数f (x-1)的图象关于直线x=1对称,f (-2)=2,则f (2 018)=________.
答案 2
解析 由函数y=f (x-1)的图象关于直线x=1对称可知,函数f (x)的图象关于y轴对称,故f (x)为偶函数.
由f (x+4)=-f (x),得f (x+4+4)=-f (x+4)=f (x),所以f (x)是周期T=8的偶函数,所以f (2 018)=f (2+252×8)=f (2)=2.
命题点4 函数的周期性与对称性相结合
例7 已知f (x)的定义域为R,其函数图象关于x=-1对称,且f (x+4)=f (x-2).若当x∈
[-4,-1]时,f (x)=6-x,则f (919)=________.
答案 216
解析 由f (x+4)=f (x-2),得f (x+6)=f (x).
故f (x)是周期为6的函数.
所以f (919)=f (6×153+1)=f (1).
因为f (x)的图象关于x=-1对称,所以f (1)=f (-3).
又x∈[-4,-1]时,f (x)=6-x,
所以f (-3)=6-(-3)=216.
从而f (1)=216,故f (919)=216.
思维升华 函数的奇偶性、对称性、周期性和单调性是函数的四大性质,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、对称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.
跟踪训练2 (1)定义在R上的函数f (x)满足f (x)=f (-x),且f (x)=f (x+6),当x∈[0,3]时,f (x)单调递增,则f (x)在下列哪个区间上单调递减( )
A.[3,7] B.[4,5] C.[5,8] D.[6,10]
答案 B
解析 依题意知,f (x)是偶函数,且是以6为周期的周期函数.因为当x∈[0,3]时,f (x)单调递增,所以f (x)在[-3,0]上单调递减.根据函数周期性知,函数f (x)在[3,6]上单调递减.又因为[4,5]⊆[3,6],所以函数f (x)在[4,5]上单调递减.
(2)(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.
(3)(多选)已知函数y=f (x)是R上的奇函数,对任意x∈R,都有f (2-x)=f (x)+f (2)成立,当x1,x2∈[0,1],且x1≠x2时,都有>0,则下列结论正确的有( )
A.f (1)+f (2)+f (3)+…+f (2 020)=0
B.直线x=-5是函数y=f (x)图象的一条对称轴
C.函数y=f (x)在[-7,7]上有5个零点
D.函数y=f (x)在[-7,-5]上为减函数
答案 ABD
解析 根据题意,函数y=f (x)是R上的奇函数,
则f (0)=0;
对任意x∈R,都有f (2-x)=f (x)+f (2)成立,
当x=2时,有f (0)=2f (2)=0,则有f (2)=0,
则有f (2-x)=f (x),
即x=1是函数f (x)的一条对称轴;
又由f (x)为奇函数,则f (2-x)=-f (-x),
变形可得f (x+2)=-f (x),
则有f (x+4)=-f (x+2)=f (x),
故函数f (x)是周期为4的周期函数,
当x1,x2∈[0,1],且x1≠x2时,都有>0,则函数f (x)在区间[0,1]上为增函数,
又由y=f (x)是R上的奇函数,
则f (x)在区间[-1,1]上为增函数;
据此分析选项:
对于A,f (x+2)=-f (x),则f (1)+f (2)+f (3)+f (4)=[f (1)+f (3)]+[f (2)+f (4)]=0,
f (1)+f (2)+f (3)+…+f (2 020)=505×[f (1)+f (2)+f (3)+f (4)]=0,A正确;
对于B,x=1是函数f (x)的一条对称轴,且函数f (x)是周期为4的周期函数,则x=5是函数f (x)的一条对称轴,
又由函数为奇函数,则直线x=-5是函数y=f (x)图象的一条对称轴,B正确;
对于C,函数y=f (x)在[-7,7]上有7个零点:分别为-6,-4,-2,0,2,4,6,C错误;
对于D,f (x)在区间[-1,1]上为增函数且其周期为4,函数y=f (x)在[-5,-3]上为增函数,
又由x=-5为函数f (x)图象的一条对称轴,则函数y=f (x)在[-7,-5]上为减函数,D正确.
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