内容正文:
第三节 函数的奇偶性、对称性与周期性
1.了解函数奇偶性的含义,结合三角函数了解周期性与对称性及其几何意义.
2.能求简单函数的周期,灵活应用函数奇偶性的性质解题.
回首教材
1.函数的奇偶性
奇偶性
定义
图象特点
偶函数
设函数f(x)的定义域为D,如果∀x∈D,都有-x∈D,且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
设函数f(x)的定义域为D,如果∀x∈D,都有-x∈D,且f(-x)=-f(x),那么函数f(x)就叫做奇函数
关于原点对称
2.函数的周期性
周期函数
对于函数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f(x)为周期函数,称T为这个函数的周期
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
3.函数的对称性
(1)①若函数y=f(x)关于直线x=a对称,则f(a-x)=f(a+x);
②若函数y=f(x)满足f(a-x)=-f(a+x),则函数关于点(a,0)对称.
(2)两个函数图象的对称
①函数y=f(x)与y=f(-x)关于y轴对称;
②函数y=f(x)与y=-f(x)关于x轴对称;
③函数y=f(x)与y=-f(-x)关于原点对称.
拓展教材(常见结论及应用)
1.函数奇偶性的3个性质
(1)如果一个奇函数f(x)在原点处有定义,即f(0)有意义,那么一定有f(0)=0;
(2)如果函数f(x)是偶函数,那么f(x)=f(|x|);
(3)奇函数在两个对称的区间上具有相同的单调性;偶函数在两个对称的区间上具有相反的单调性.
2.函数周期性的3个常用结论
对f(x)定义域内任一自变量的值x:
(1)若f(x+a)=-f(x),则T=2a(a>0);
(2)若f(x+a)=,则T=2a(a>0);
(3)若f(x+a)=-,则T=2a(a>0).
3.对称性的3个常用结论
(1)若函数y=f(x+a)是偶函数,则函数y=f(x)的图象关于直线x=a对称;
(2)若对于R上的任意x都有f(2a-x)=f(x)或f(-x)=f(2a+x),则y=f(x)的图象关于直线x=a对称;
(3)若函数y=f(x+b)是奇函数,则函数y=f(x)的图象关于点(b,0)中心对称.
发掘教材
一、高考命题注重“教考衔接”(示例分析)
考题品悟
(2023·新课标Ⅱ卷)若f(x)=(x+a)·ln为偶函数,则a=( B )
A.-1 B.0
C. D.1
追根溯源
(人B必修②P53T9)已知函数f(x)=ln(ex+1)-ax是偶函数,求a的值.
发现启迪
函数的奇偶性是高考的重点内容,几乎每年都考一道利用函数奇偶性求参数的小题.解决此类题的关键是利用f(-x)=f(x)或f(-x)=-f(x)列式.
二、复习备考要强化“教材本位”
A组——教材信息的发掘训练
1.(人A必修①P84例6改编)[多选]给出下列函数,其中是奇函数的为( )
A.f(x)=x4 B.f(x)=x5
C.f(x)=x+ D.f(x)=
解析:选BC 对于f(x)=x4,f(x)的定义域为R,由f(-x)=(-x)4=x4=f(x),可知f(x)=x4是偶函数,同理可知f(x)=x5,f(x)=x+是奇函数,f(x)=是偶函数.
2.(人B必修①P115练习BT4改编)[多选]已知奇函数f(x)与偶函数g(x)的定义域、值域均为R,则( )
A.f(x)+g(x)是奇函数
B.f(x)|g(x)|是奇函数
C.f(x)g(x)是偶函数
D.f(g(x))是偶函数
解析:选BD 因为f(-x)+g(-x)=-f(x)+g(x)≠f(x)+g(x)且f(-x)+g(-x)=-f(x)+g(x)≠-[f(x)+g(x)],所以f(x)+g(x)既不是奇函数也不是偶函数,故A错误;因为f(-x)|g(-x)|=-f(x)|g(x)|,所以f(x)|g(x)|是奇函数,故B正确;因为f(-x)g(-x)=-f(x)g(x)≠f(x)g(x),所以f(x)g(x)是奇函数,不是偶函数,故C错误;因为f(g(-x))=f(g(x)),所以f(g(x))是偶函数,故D正确.
3.(人A必修①P87T13结论应用:函数y=f(x)的图象关于点(a,b)成中心对称图形⇔y=f(x+a)-b为奇函数)已知函数y=f(x+1)为奇函数,则函数y=f(x)+1的图象( )
A.关于点(1,1)对称 B.关于点(1,-1)对称
C.关于点(-1,1)对称 D.关于点(-1,-1)对称
解析:选A 函数y=f(x+1)为奇函数,图象关于(0,0)对称,则函数y=f(x)关于(1,0)对称,所以函数y=f(x)+1的图象关于(1,1)对称.
4.(北师大必修②P4T3改编)已知f(x)是定义在R上的周期为3的奇函数,且f(-1)=2f(10)+3,则f(2 023)=________.
解析:由题意知f(2 023)=f(3×674+1)=f(1),而f(-1)=2f(10)+3,所以f(-1)=2f(3×3+1)+3=2f(1)+3=-2f(-1)+3,即3f(-1)=3,解得f(-1)=1,故f(2 023)=f(1)=-1.
答案:-1
B组——迷点盲点的澄清训练
1.(忽视定义域)函数f(x)=|x+1|是____________函数.(填“奇”“偶”或“非奇非偶”)
解析:因为f(x)有意义,则满足≥0,所以-1<x≤1,所以f(x)的定义域不关于原点对称,所以f(x)为非奇非偶函数.
答案:非奇非偶
2.(忽视自变量0的函数值)已知定义在R上的奇函数f(x),当x>0时,f(x)=x2+x-1,则函数f(x)的解析式为____________.
解析:设x<0,则-x>0,由题意可知f(-x)=(-x)2-x-1=x2-x-1,因为f(x)是R上的奇函数,所以f(x)=-f(-x)=-x2+x+1,且f(0)=0.综上所述,f(x)=
答案:f(x)=
题点一 函数的奇偶性
考法(一) 判断函数的奇偶性
例1 判断下列函数的奇偶性.
(1)f(x)=x3-;
(2)f(x)=;
(3)f(x)=+;
(4)f(x)=
解:(1)原函数的定义域为{x|x≠0},关于原点对称,并且对于定义域内的任意一个x都有f(-x)=(-x)3-=-=-f(x),
从而函数f(x)为奇函数.
(2)由得-2<x<2,
即函数f(x)的定义域是{x|-2<x<2},关于原点对称.
因此f(x)==lg(4-x2),所以f(-x)=f(x),因此函数f(x)是偶函数.
(3)f(x)的定义域为{-1,1},关于原点对称.
又f(-1)=f(1)=0,f(-1)=-f(1)=0,
所以f(x)既是奇函数又是偶函数.
(4)如图,作出函数f(x)的图象,由奇函数的图象关于原点对称的特征知函数f(x)为奇函数.
|思维建模| 判定函数奇偶性的2种常用方法
(1)定义法
(2)图象法
[提醒] (1)对函数奇偶性的判断,不能用特殊值法.(2)分段函数奇偶性的判断,要分别从x>0和x<0来寻找等式f(-x)=f(x)或f(-x)=-f(x)成立,只有当对称的两个区间上满足相同关系时,分段函数才具有确定的奇偶性.
考法(二) 函数奇偶性的应用
例2 设f(x)为奇函数,且当x≥0时,f(x)=ex-1,则当x<0时,f(x)=( )
A.e-x-1 B.e-x+1
C.-e-x-1 D.-e-x+1
解析:选D 设x<0,则-x>0,∵当x≥0时,f(x)=ex-1,∴f(-x)=e-x-1.又∵f(x)为奇函数,∴当x<0时,f(x)=-f(-x)=-e-x+1.
例3 (2023·全国乙卷)已知f(x)=是偶函数,则a=( )
A.-2 B.-1 C.1 D.2
解析:选D 法一 f(x)的定义域为{x|x≠0},因为f(x)是偶函数,所以f(x)-f(-x)=-==0.因为x不为0,所以ex-e(a-1)x=0.所以a-1=1,a=2.
法二 因为f(x)==,f(x)是偶函数,且y=x是奇函数,所以y=e(a-1)x-e-x是奇函数,故a-1=1,即a=2,故选D.
例4 已知f(x)是定义在R上的偶函数,g(x)是定义在R上的奇函数,且g(x)=f(x-1),则f(2 023)+f(2 025)的值为________.
解析:由题意得,g(-x)=f(-x-1),∵f(x)是定义在R上的偶函数,g(x)是定义在R上的奇函数,∴g(-x)=-g(x),f(-x)=f(x),∴f(x-1)=-f(x+1),即f(x-1)+f(x+1)=0.∴f(2 023)+f(2 025)=f(2 024-1)+f(2 024+1)=0.
答案:0
|思维建模| 函数奇偶性可解决的问题及解题方法
求函数值
将待求值利用奇偶性转化为已知区间上的函数值求解
求解析式
将待求区间上的自变量转化到已知解析式的区间上,再利用奇偶性的定义求出
求参数
利用待定系数法求解,根据f(x)±f(-x)=0得到关于待求参数的恒等式,由系数的对等性得参数的值或方程(组),进而求出参数的值
[针对训练]
1.[多选]设函数f(x)=,则下列结论正确的有( )
A.|f(x)|是偶函数 B.-f(x)是奇函数
C.f(x)|f(x)|是奇函数 D.f(|x|)f(x)是偶函数
解析:选ABC ∵f(x)=,定义域为R,
则f(-x)==-f(x),∴f(x)是奇函数,∴|f(x)|为偶函数,-f(x)为奇函数,f(x)|f(x)|为奇函数.∵f(|-x|)=f(|x|),∴f(|x|)是偶函数,∴f(|x|)f(x)是奇函数.
2.(2024·广州模拟)已知函数f(x)=a+(ab≠0)是奇函数,则( )
A.2a+b=0 B.2a-b=0
C.a+b=0 D.a-b=0
解析:选B 由题意知f(x)的定义域为{x|x≠0},由于f(x)是奇函数,所以f(-x)+f(x)=0,所以a++a+=2a-+=2a+=2a-b=0.
3.已知函数f(x)为奇函数,当x>0时,f(x)=x2-x,则当x<0时,函数f(x)的最大值为________.
解析:法一 当x<0时,-x>0,所以f(-x)=x2+x.又因为函数f(x)为奇函数,所以f(x)=-f(-x)=-x2-x=-2+,所以当x<0时,函数f(x)的最大值为.
法二 当x>0时,f(x)=x2-x=2-,最小值为-,因为函数f(x)为奇函数,所以当x<0时,函数f(x)的最大值为.
答案:
题点二 函数的对称性
例5 (2023·福州三模)定义在R上的函数f(x)满足f(2-x)=2-f(x).若f(x)的图象关于直线x=3对称,则下列选项一定成立的是( )
A.f(-3)=1 B.f(0)=0
C.f(3)=2 D.f(5)=-1
解析:选A 函数f(x)的图象关于直线x=3对称,则必有f(3-x)=f(x+3),所以f(0)=f(6),f(1)=f(5),f(2)=f(4).又因为f(x)满足f(2-x)=2-f(x),取x=1,所以f(1)=2-f(1),f(1)=1,则f(1)=f(5)=1,取x=5,则f(-3)=2-f(5)=1,A正确.
例6 (2023·全国乙卷,节选)已知函数f(x)=ln(1+x),是否存在a,b,使得曲线y=f关于直线x=b对称?若存在,求出a,b的值;若不存在,请说明理由.
解:存在.令g(x)=f,由函数f(x)的解析式可得g(x)=f=(x+a)ln,函数g(x)的定义域满足+1=>0,即函数g(x)的定义域为(-∞,-1)∪(0,+∞),定义域关于直线x=-对称,由题意可得b=-,由对称性可知g=g,取m=可得g(1)=g(-2),即(a+1)ln 2=(a-2)ln,则a+1=2-a,解得a=,经检验a=,b=-满足题意,故a=,b=-.
[思维建模]
求解与函数对称性有关的问题时,应根据题目特征和对称性的定义,求出函数的对称轴或对称中心,大多是结合图象利用对称性解决求值或参数问题.
[针对训练]
4.(2024·郑州联考)[多选]已知f(x)为定义在R上的偶函数且f(x)不是常函数,F(x)=f(1-x)-1,g(x)=f(x+1)-1,若g(x)是奇函数,则( )
A.y=f(x)的图象关于(1,1)对称
B.f(x)=f(x+4)
C.F(x)是奇函数
D.F(x)与g(x)关于原点对称
解析:选ABC 因为g(x)是奇函数,所以g(x)+g(-x)=0,即f(x+1)-1+f(-x+1)-1=0,整理得f(x+1)+f(-x+1)=2,所以y=f(x)的图象关于(1,1)对称,故A正确;因为f(x)为偶函数,所以f(x)+f(x-2)=f(x)+f(2-x)=2,所以f(x-2)+f(x-4)=2,f(x)=f(x-4),所以f(x)=f(x+4),故B正确;F(x)+F(-x)=f(1-x)-1+f(1+x)-1=0,故C正确;因为F(-x)=g(x),所以F(x)与g(x)关于y轴对称,不关于原点对称,故D错误.
5.已知函数f(x)=,求证:函数y=f(x)关于点(-1,-1)中心对称.
证明:在函数y=f(x)的图象上任意取一点P(a,b),
关于点(-1,-1)的对称点Q(-2-a,-2-b),
由f(a)=b得b=,即a=(b≠-1),
把x=-2-a代入得f(-2-a)====·=-b-2,
所以对称点Q(-2-a,-2-b)在函数y=f(x)的图象上.
即函数y=f(x)的图象关于(-1,-1)中心对称.
题点三 函数的周期性及其应用
例7 已知定义在R上的函数f(x)满足f(x)=-f(x+2),当x∈(0,2]时,f(x)=2x+log2x,则f(2 023)=( )
A.5 B.
C.2 D.-2
解析:选D 由f(x)=-f(x+2),得f(x+4)=f(x),所以函数f(x)是周期为4的周期函数,所以f(2 023)=f(505×4+3)=f(3)=f(1+2)=-f(1)=-(2+0)=-2.
例8 函数f(x)满足f(x+4)=f(x)(x∈R),且在区间(-2,2]上,f(x)=则f(f(15))的值为________.
解析:由f(x+4)=f(x)得函数是周期为4的周期函数,则f(15)=f(16-1)=f(-1)==,f=cos=cos=,即f(f(15))=.
答案:
[思维建模]
(1)求解与函数的周期有关的问题,应根据题目特征及周期定义,求出函数的周期.
(2)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.
[针对训练]
6.已知函数f(x)对于任意实数x满足条件f(x+2)=-,若f(1)=,则f(2 023)=( )
A.- B. C.-2 D.2
解析:选C 因为f(x+2)=-,所以f(x+4)=f(x+2+2)=-=f(x),即函数的周期是4,所以f(2 023)=f(505×4+3)=f(3),又因为f(1)=,所以f(3)=-=-2,故选C.
7.(2024·金华调研)定义在R上的函数f(x)满足f(x+6)=f(x),当-3≤x<-1时,f(x)=-(x+2)2,当-1≤x<3时,f(x)=x,则f(1)+f(2)+f(3)+…+f(2 024)=________.
解析:因为f(x+6)=f(x),所以f(x)的周期T=6,于是f(1)=1,f(2)=2,f(3)=f(-3)=-(-3+2)2=-1,f(4)=f(-2)=-(-2+2)2=0,f(5)=f(-1)=-1,f(6)=f(0)=0,所以f(1)+f(2)+f(3)+f(4)+f(5)+f(6)=1,而2 024=6×337+2,所以f(1)+f(2)+f(3)+…+f(2 024)=337×1+1+2=340.
答案:340
利用奇函数的性质速解两类题型
1.常见的奇函数
①y=xn(n为奇数);②y=sin x;③y=tan x;④y=ax-a-x;⑤y=loga(±x)(a>0且a≠1,b>0);⑥y=;⑦y=loga.
2.利用奇函数的性质求值的两种方式
第一种求f(x)+f(-x),即自变量互为相反数时求和;
第二种求f(x)max+f(x)min.
速解这类题型的原理:
f(x)=g(x)+c,其中g(x)为奇函数,由奇函数性质可知:g(x)+g(-x)=0,f(x)+f(-x)=g(x)+g(-x)+2c=2c.
若函数f(x)的定义域包含0,那么f(0)=g(0)+c,
∵g(0)=0,∴f(0)=c,
故f(x)+f(-x)=g(x)+g(-x)+2c=2c=2f(0).
∵奇函数取得最大值与最小值时对应的自变量必然互为相反数,
∴g(x)max+g(x)min=0,
∴f(x)max+f(x)min=g(x)max+g(x)min+2c=2c.
[应用体验]
1.已知函数f(x)=atan x+bx3+c,c∈Z,求f(x)与f(-x)的值,则下列答案不可能的是( )
A.8和6 B.3和1
C.7和1 D.5和2
解析:选D 令g(x)=atan x+bx3,显然g(x)为奇函数,所以g(x)+g(-x)=0,所以f(x)+f(-x)=2c,2c为偶数,因此不可能为D.
2.已知函数f(x)=log2(-x)+2,则f(lg 5)+f=( )
A.-4 B.0
C.2 D.4
解析:选D 令g(x)=log2(-x),显然g(x)为奇函数,又∵lg 5+lg =0,∴f(lg 5)+f=4.
3.已知函数f(x)=ax3+b(ex-e-x)+4(a,b∈R),f(3)=5,则f(-3)=( )
A.-5 B.-1
C.3 D.4
解析:选C 令g(x)=ax3+b(ex-e-x),易知g(x)为奇函数,∴g(3)+g(-3)=0,∴f(3)+f(-3)=2×4=8,又∵f(3)=5,∴f(-3)=8-5=3,故选C.
4.f(x)=的最大值与最小值的和为______.
解析:∵f(x)==1+,∴f(x)max+f(x)min=1+max+1+min.设F(x)=,∵F(-x)=-F(x),∴函数F(x)为奇函数,∴F(x)max+F(x)min=0,∴f(x)max+f(x)min=1+max+1+min=2.
答案:2
[课时跟踪检测]
1.下列函数为偶函数的是( )
A.y=x2sin x B.y=x2cos x
C.y=|ln x| D.y=2-x
解析:选B A中函数为奇函数,B中函数为偶函数,C与D中函数均为非奇非偶函数,故选B.
2.(2023·开封三模)已知f(x)是定义在R上的奇函数,当x>0时f(x)=log3x,则f(-3)=( )
A.-1 B.0
C.1 D.2
解析:选A 因为f(x)是定义在R上的奇函数,当x>0时,f(x)=log3x.所以f(-3)=-f(3)=-log33=-1.
3.设f(x)是定义在R上周期为2的函数,当x∈(-1,1)时,f(x)=则f等于( )
A.-7 B.1 C. D.7
解析:选B ∵f(x)在R上的周期为2,∴f=f=-4×2+2=1.
4.已知函数f(x)的定义域为R,且f(x+2)=2-f(2-x)+f(2),f(1)=-1,则f(3)=( )
A.0 B.2
C.4 D.5
解析:选D 令x=0,得f(2)=2-f(2)+f(2),即f(2)=2,所以f(x+2)+f(2-x)=4,所以函数f(x)的图象关于(2,2)对称,因为f(1)=-1,所以f(3)=5.
5.(2024·长沙模拟)已知函数f(x)为奇函数,g(x)为偶函数,且f(x)-g(x)=ex,则=( )
A. B.
C. D.
解析:选C 因为函数f(x)为奇函数,g(x)为偶函数,且f(x)-g(x)=ex,则f(-1)-g(-1)=,即-f(1)-g(1)=,而f(1)-g(1)=e,联立解得f(1)==,g(1)=-·=-,所以=.
6.定义在R上的奇函数f(x)满足f(1+x)=f(1-x),若当0<x≤1时,f(x)=x2-2x+9,则f(2 023)=( )
A.-6 B.6
C.-8 D.8
解析:选C 因为f(1+x)=f(1-x),所以f(2+x)=f(-x),又f(-x)=-f(x),所以f(x+2)=-f(x),所以f(x+4)=f(x+2+2)=-f(x+2)=f(x),所以f(x)是周期为4的函数,因此f(2 023)=f(506×4-1)=f(-1)=-f(1)=-8.故选C.
7.已知奇函数f(x)在(0,+∞)上单调递增,且f(2)=0,则不等式≥0的解集为( )
A.[-2,0]∪[2,+∞) B.(-∞,-2]∪(0,2]
C.(-∞,-2]∪[2,+∞) D.[-2,0)∪(0,2]
快审准解:由题意结合f(x)的奇偶性和单调性画出示意图,化简不等式为≤0,数形结合求解.
解析:选D 由题意可得,奇函数f(x)在(0,+∞)和(-∞,0)上分别单调递增,且f(-2)=f(2)=0,函数图象示意图如图所示,故不等式≥0,即≥0,即≤0,结合f(x)的示意图可得它的解集为{x|-2≤x<0或0<x≤2},故选D.
8.已知f(x)=ax2+bx是定义在[a-1,2a]上的偶函数,那么a+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=.
答案:
9.若f(x)=ln+b是奇函数,则a=________,b=________.
解析:法一:奇函数定义域的对称性
若a=0,则f(x)的定义域为{x|x≠1},不关于原点对称,∴a≠0,若奇函数的f(x)=ln+b有意义,则x≠1且a+≠0,
∴x≠1且x≠1+.∵函数f(x)为奇函数,定义域关于原点对称,∴1+=-1,解得a=-,由f(0)=0,得ln+b=0,∴b=ln 2.
法二:函数的奇偶性求参
∵f(x)=ln+b=ln+b=ln+b,f(-x)=ln+b,
又函数f(x)为奇函数,∴f(x)+f(-x)=ln+ln+2b=0,
∴ln+2b=0,
即ln=-2b恒成立,
则2a+1=0,解得a=-.
∴ln=-2b,解得b=ln 2.
∴a=-,b=ln 2.
法三 因为函数f(x)=ln+b为奇函数,所以其定义域关于原点对称.
由a+≠0可得,(1-x)(a+1-ax)≠0,所以x==-1,解得a=-,即函数的定义域为(-∞,-1)∪(-1,1)∪(1,+∞),再由f(0)=0可得b=ln 2.即f(x)=ln+ln 2=ln,在定义域内满足f(-x)=-f(x),符合题意.
答案:- ln 2
10.已知函数y=f(x)-2为奇函数,g(x)=,且f(x)与g(x)图象的交点分别为(x1,y1),(x2,y2),…,(x6,y6),则y1+y2+…+y6=________.
解析:∵函数y=f(x)-2为奇函数,∴函数y=f(x)的图象关于点(0,2)对称,又g(x)==+2,其图象也关于(0,2)对称,∴两函数图象交点关于(0,2)对称,则y1+y2+…+y6=3×4=12.
答案:12
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<a≤3,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;
(3)计算f(0)+f(1)+f(2)+…+f(2 023).
解:(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)当x∈[-2,0]时,-x∈[0,2],
由已知得f(-x)=2(-x)-(-x)2=-2x-x2.
又f(x)是奇函数,∴f(-x)=-f(x)=-2x-x2.
∴f(x)=x2+2x.
又当x∈[2,4]时,x-4∈[-2,0],
∴f(x-4)=(x-4)2+2(x-4).
又f(x)是周期为4的周期函数,
∴f(x)=f(x-4)=(x-4)2+2(x-4)=x2-6x+8.
从而求得x∈[2,4]时,f(x)=x2-6x+8.
(3)f(0)=0,f(1)=1,f(2)=0,f(3)=-1.
又f(x)是周期为4的周期函数,
∴f(0)+f(1)+f(2)+f(3)=f(4)+f(5)+f(6)+f(7)=…=f(2 020)+f(2 021)+f(2 022)+f(2 023)=0.
∴f(0)+f(1)+f(2)+…+f(2 023)=0.
13.[多选]已知定义在R上的函数f(x)满足f(-x)=f(x)=f(x+2),且当x∈[0,1]时,f(x)=x,则下列说法正确的是( )
A.f(x)是偶函数 B.f(x)是周期函数
C.f=-1 D.x∈[-1,0)时,f(x)=x
解析:选AB 因为定义在R上的函数f(x)满足f(-x)=f(x),所以f(x)是偶函数,故A正确;又f(x)=f(x+2),所以f(x)是以2为周期的周期函数,故B正确;设x∈[-1,0),则-x∈(0,1],所以f(-x)=-x,又f(x)是偶函数,则f(x)=-x,即当x∈[-1,0)时f(x)=-x,f=f=f=-=,故C、D错误;故选AB.
14.[多选]已知函数f(x)是定义在R上的奇函数,且f(1+x)=f(1-x).当0<x<1时,f(x)=3x-1,则( )
A.f(x)是周期为2的周期函数
B.f(x)的值域为[-2,2]
C.x=3是f(x)图象的一条对称轴
D.f(x)的图象关于点(-2,0)对称
解析:选BCD 因为f(x)是定义在R上的奇函数,所以f(-x)=-f(x).又f(1+x)=f(1-x),所以f(1+x)=f(1-x)=-f(x-1),所以f(x)=-f(x+2),故f(x)=f(x+4),所以f(x)是周期为4的周期函数,故选项A错误;由题意可知,f(x)的图象如图所示,
由f(x)的图象可得f(x)的值域为[-2,2],其中x=3是函数f(x)图象的一条对称轴,f(x)的图象关于点(-2,0)对称.故选BCD.
15.(2024·郑州模拟)已知函数f(x)满足:对于任意x1,x2∈(-∞,+∞),且x1≠x2,不等式<2恒成立.若f(x)是奇函数,且f(a)>2a,则实数a的取值范围是________.
解析:因为对于任意的x1,x2∈(-∞,+∞),且x1≠x2,都有<2,可转化为<0,所以g(x)=f(x)-2x在R上单调递减(此处是解题的关键步骤,也可通过不妨设x1>x2,则f(x1)-f(x2)<2x1-2x2,即f(x1)-2x1<f(x2)-2x2,得到g(x)=f(x)-2x在R上单调递减).
又y=f(x)是定义域为R的奇函数,所以f(0)=0,则g(0)=f(0)-0=0,
因为f(a)>2a,所以f(a)-2a>0,即g(a)>g(0),
因为g(x)=f(x)-2x在R上单调递减,
所以a<0,即不等式f(a)>2a的解集为{a|a<0},故实数a的取值范围为(-∞,0).
答案:(-∞,0)
16.已知f(x)的定义域为R,且f(x+y)+f(x-y)=3f(x)f(y),且f(1)=.
(1)证明f(x)是偶函数;
(2)求(k).
解:(1)证明:令x=1,y=0,得f(1+0)+f(1-0)=3f(1)f(0),所以f(0)=. 令x=0,得f(0+y)+f(0-y)=3f(0)f(y),所以f(-y)=f(y),所以f(x)是偶函数.
(2)令y=1,得f(x+1)+f(x-1)=3f(x)f(1)=f(x) ①,
所以f(x+2)+f(x)=f(x+1) ②,
由①,②知,f(x+2)+f(x-1)=0,
所以f(x+3)+f(x)=0,即f(x+3)=-f(x),
所以f(x+6)=-f(x+3)=f(x),所以f(x)的周期是6.
由②式得,f(2)+f(0)=f(1),所以f(2)=-,
同理f(3)+f(1)=f(2),所以f(3)=-,
又由周期性和偶函数可得f(4)=f(-2)=f(2)=-,f(5)=f(-1)=f(1)=,f(6)=f(0)=,
所以f(1)+f(2)+f(3)+…+f(6)=0,
所以(k)=337(k)+f(1)+f(2)+f(3)=-.
借题发挥:解答抽象函数问题的方法较多,其中用赋值法进行解答是一种行之有效的方法.赋值主要从以下方面考虑:
(1)令x=…,-2,-1,0,1,2…等特殊值求抽象函数的函数值;
(2)令x=x2,y=x1或y=,且x1<x2,判定抽象函数的单调性;
(3)令y=-x,判定抽象函数的奇偶性;
(4)换x为x+T,确定抽象函数的周期;
(5)用x=+或换x为等来解答有关抽象函数的一些其他问题.
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