内容正文:
第三节 函数的奇偶性、周期性
第二章 函数与基本初等函数
课程标准
1.结合具体函数,了解函数奇偶性的概念和几何意义.
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.
CONTECT
内
容
索
引
01
教材梳理 强基固本
02
考点探究 精准突破
03
课 时 测 评
教材梳理 强基固本
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微提醒 函数定义域关于原点对称是函数具有奇偶性的前提条件.
理清主干知识
1.函数的奇偶性
奇偶性 定义 图象特点
偶函数 对一切使F(x)有定义的x,
F(-x)也有定义,并且 F(-x)=_____ 关于_____对称
奇函数 F(-x)=_______ 关于_____对称
F(x)
y轴
-F(x)
原点
2.函数的周期性
(1)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取定义域内的每一个值时,x±T都有意义,并且____________,则称函数f(x)为周期函数,T称为这个函数的一个周期.
(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________ 就叫作f(x)的最小正周期.
f(x±T)=f(x)
最小正数
记牢常用结论
1.函数奇偶性常用结论
(1)如果函数f(x)是偶函数,那么f(x)=f(|x|).
(2)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.
(3)在公共定义域内有:奇±奇=奇,偶±偶=偶,奇×奇=偶,偶×偶=偶,奇×偶=奇.
2.函数周期性常用结论
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).
练透教材典题
1.[多选题]下列结论错误的是
A.若函数f(x)为奇函数,则f(0)=0
B.不存在既是奇函数,又是偶函数的函数
C.对于函数y=f(x),若存在x,使f(-x)=-f(x),则函数y=f(x)一定是奇函数
D.若T是函数f(x)的一个周期,则kT(k∈N*)也是函数的一个周期
√
√
√
√
2.(用结论)若偶函数f(x)在区间[-2,-1]上单调递减,则函数f(x)在区间[1,2]上
A.单调递增,且有最小值f(1)
B.单调递增,且有最大值f(1)
C.单调递减,且有最小值f(2)
D.单调递减,且有最大值f(2)
偶函数f(x)在区间[-2,-1]上单调递减,由偶函数的图象关于y轴对称,则有f(x)在[1,2]上单调递增,即有最小值为f(1),最大值为f(2).对照选项,A正确.
√
3.[多选题] 下列函数中为偶函数的是
√
A选项,f(x)为奇函数,C选项,f(x)的定义域为{x|x>0},不关于原点对称,为非奇非偶函数.故选BD.
√
4.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
5.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)=________.
-1
由题意知f(10)=f(3×3+1)=f(1),又f(-1)=2f(10)+3,且f(-1)=-f(1),所以f(-1)=2f(1)+3,所以-3f(1)=3,即f(1)=-1.所以f(2 023)=f(674×3+1)=f(1)=-1.
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考点探究 精准突破
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考点一
函数奇偶性的判断
基础练
例1
判断下列函数的奇偶性:
解: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
所以f(-x)=f(x),
因此函数f(x)是偶函数.
解: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.
解:法一:(定义法)当x>0时,-x<0,f(-x)=(-x)2+2(-x)-1=x2-2x-1=-f(x);当x<0时,-x>0,f(-x)=-(-x)2+2(-x)+1=-x2-2x+1=-f(x),所以f(x)为奇函数.
法二:(图象法)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.
规律方法
判断函数奇偶性的三种常用方法
1.定义法
规律方法
2.图象法
3.性质法
设f(x),g(x)的定义域分别是D1,D2,那么在它们的公共定义域上:奇+奇=奇,奇×奇=偶,偶+偶=偶,偶×偶=偶,奇×偶
=奇.
√
对点练1.[多选题]下列函数是奇函数的是
A.f(x)=tan x B.f(x)=x2+x
√
考点二
函数奇偶性的应用
多维练
例2
角度1 已知函数的奇偶性求参数
√
√
A.-2 B.-1
C.1 D.2
又因为x不恒为 0,可得ex-e(a-1)x=0,即ex=e(a-1)x,则x=(a-1)x,即1=a-1,解得a=2.故选D.
√
角度2 利用奇偶性求值(解析式)
(1)(2024·河北保定模拟)已知y=f(x)是定义在R上的奇函数,且当x≥0时,f(x)=x2+ax+a+1,则f(-2)等于
A.-2 B.2
C.-6 D.6
因为y=f(x)是定义在R上的奇函数,则有f(0)=a+1=0,解得a=-1,当x≥0时,f(x)=x2-x,则f(-2)=-f(2)=-2.故选A.
例3
√
(2)(2023·山西吕梁模拟)已知函数f(x)为定义在R上的奇函数,且当x≥0时,f(x)=2x+x-1,则当x<0时,f(x)等于
A.2-x-x-1 B.2-x+x+1
C.-2-x-x-1 D.-2-x+x+1
当x<0时,-x>0,因为f(x)是奇函数,所以f(x)=-f(-x)=-2-x+x+1.故选D.
√
角度3 利用奇偶性解不等式
函数f(x)在(-∞,+∞)上单调递增,且为奇函数,若f(2)=1,则满足-1≤f(x-1)≤1的x的取值范围是
A.[-2,2] B.[-1,3]
C.[0,2] D.[1,3]
例4
因为f(x)是奇函数,故f(-2)=-f(2)=-1.
又f(x)是增函数,-1≤f(x-1)≤1,所以f(-2)≤f(x-1)≤f(2),则-2≤x-1≤2,解得-1≤x≤3.故选B.
规律方法
函数奇偶性的应用类型及解题策略
对点练2.(1)(2021·新高考Ⅰ卷)已知函数f(x)=x3(a·2x-2-x)是偶函数,则a=________.
1
法一:(定义法)因为f(x)=x3(a·2x-2-x)的定义域为R,且是偶函数,所以f(-x)=f(x)对任意的x∈R恒成立,所以(-x)3(a·2-x-2x)=x3(a·2x-2-x)对任意的x∈R恒成立,所以x3(a-1)(2x+2-x)=0对任意的x∈R恒成立,所以a=1.
解得a=1,经检验,f(x)=x3(2x-2-x)为偶函数,所以a=1.
法三:(转化法)由题意知f(x)=x3(a·2x-2-x)的定义域为R,且是偶函数.设g(x)=x3,h(x)=a·2x-2-x,因为g(x)=x3为奇函数,所以h(x)=a·2x-2-x为奇函数,
所以h(0)=a·20-2-0=0,解得a=1,经检验,f(x)=x3(2x-2-x)为偶函数,所以a=1.
(2)(2024·山东青岛模拟)已知f(x)是定义在R上的偶函数,当x≥0时,f(x)=2x-2,则不等式f(x)≤2的解集是___________.
[-2,2]
因为当x≥0时,f(x)=2x-2,所以偶函数f(x)在[0,+∞)上单调递增,且f(2)=2,所以f(x)≤2,即f(|x|)≤f(2),所以|x|≤2,解得-2≤x≤2.
5
考点三
函数的周期性
综合练
√
例5
(2)设f(x)是定义在R上周期为4的偶函数,且当x∈[0,2]时,f(x)=log2(x+1),则函数f(x)在[2,4]上的解析式为________________________.
f(x)=log2(5-x),x∈[2,4]
根据题意,设x∈[2,4],则x-4∈[-2,0],则有4-x∈[0,2],当x∈[0,2]时,f(x)=log2(x+1),则f(4-x)=log2[(4-x)+1]=log2(5-x),又f(x)为周期为4的偶函数,所以f(x)=f(x-4)=f(4-x)=log2(5-x),x∈[2,4],则有f(x)=log2(5-x),x∈[2,4].
规律方法
函数周期性的判定及应用
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.
√
对点练3.(1)[多选题]已知定义在R上的偶函数f(x),其周期为4,当x∈[0,2]时,f(x)=2x-2,则
A.f(2 023)=0 B.f(x)的值域为[-1,2]
C.f(x)在[4,6]上单调递减 D.f(x)在[-6,6]上有8个零点
√
f(2 023)=f(506×4-1)=f(-1)=f(1)=0,所以A正确;当x∈[0,2]时,f(x)=2x-2单调递增,所以当x∈[0,2]时,函数的值域为[-1,2],由于函数是偶函数,所以函数的值域为[-1,2],所以B正确;当x∈[0,2]时,f(x)=2x-2单调递增,又函数的周期是4,所以f(x)在[4,6]上单调递增,所以C错误;令f(x)=2x-2=0,所以x=1,所以f(1)=f(-1)=0,由于函数的周期为4,所以f(5)=f(-5)=0,f(3)=f(-3)=0,所以f(x)在
[-6,6]上有6个零点,所以D错误.故选AB.
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√
1.下列函数中,既是偶函数,又在(0,+∞)上单调递增的函数是
A.y=x3 B.y=|x|+1
C.y=-x2+1 D.y=2-|x|
y=|x|+1是偶函数,且在(0,+∞)上单调递增,符合题意.故选B.
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2.已知定义域为[a-4,2a-2]的奇函数f(x)=x3-sin x+b+2,则f(a)+
f(b)=
A.0 B.1
C.2 D.不能确定
依题意得a-4+2a-2=0,解得a=2,由f(0)=b+2=0,得b=-2,所以f(a)+f(b)=f(2)+f(-2)=0.故选A.
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3.设偶函数f(x)的定义域为R,当x∈[0,+∞)时,f(x)是增函数,则f(-2),f(π),f(-3)的大小关系是
A.f(π)>f(-3)>f(-2)
B.f(π)>f(-2)>f(-3)
C.f(π)<f(-3)<f(-2)
D.f(π)<f(-2)<f(-3)
因为f(x)是偶函数,所以f(-3)=f(3),f(-2)=f(2).又因为函数f(x)在[0,+∞)上是增函数,所以f(π)>f(3)>f(2),即f(π)>f(-3)>f(-2).故选A.
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4.(2024·广西南宁模拟)已知偶函数f(x)对任意的x∈R都有f(x+2)-f(x)=f(1),且f(0)=8,则f(99)+f(100)=
A.0 B.6
C.8 D.16
因为f(x)为偶函数,f(x+2)-f(x)=f(1),所以f(-1+2)-f(-1)=f(1),解得f(1)=0,所以f(x+2)=f(x),即f(x)的周期为2,所以f(100)=f(0)=8,f(99)=f(1)=0,故f(99)+f(100)=8.故选C.
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5.[多选题]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
A.y=f(|x|) B.y=f(-x)
C.y=xf(x) D.y=f(x)+x
√
由奇函数的定义f(-x)=-f(x)验证,对于A项,f(|-x|)=f(|x|),为偶函数;对于B项,f[-(-x)]=f(x)=-f(-x),为奇函数;对于C项,-xf(-x)=-x·[-f(x)]=xf(x),为偶函数;对于D项,f(-x)+(-x)=-[f(x)+x],为奇函数.可知BD正确.
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6.[多选题](2024·广东湛江检测)已知函数f(x)是定义在(-∞,0)∪(0,+∞)上的奇函数,当x>0时,f(x)=x2-2x+3,则下列结论正确的是
A.|f(x)|≥2
B.当x<0时,f(x)=-x2-2x-3
C.x=1是f(x)图象的一条对称轴
D.f(x)在(-∞,-1)上单调递增
√
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当x<0时,-x>0,所以f(-x)=(-x)2+2x+3=-f(x),
所以f(x)=-x2-2x-3,
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7.(新设问)写出一个定义域为R,周期为π的偶函数f(x)=__________________.
cos 2x(答案不唯一)
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9.若函数f(x)=ex-e-x,则不等式f(ln x)+f(ln x-1)>0的解集是___________.
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(1)求实数m的值;
解: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.
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(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.
所以1<a≤3,
故实数a的取值范围是(1,3].
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11.(14分)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;
解:证明:因为f(x+2)=-f(x),
所以f(x+4)=-f(x+2)=f(x).
所以f(x)是周期为4的周期函数.
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(2)当x∈[2,4]时,求f(x)的解析式;
解: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,
所以f(-x)=-f(x)=-2x-x2,
所以f(x)=x2+2x.
又当x∈[2,4]时,x-4∈[-2,0],
所以f(x-4)=(x-4)2+2(x-4).
又f(x)是周期为4的周期函数,
所以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.
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(3)计算f(0)+f(1)+f(2)+…+f(2 023).
解: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,
所以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.
所以f(0)+f(1)+f(2)+…+f(2 023)=0.
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12.(2024·安徽马鞍山模拟)函数f(x)的定义域为R,y=f(x)+2ex是偶函数,y=f(x)-3ex是奇函数,则f(x)的最小值为
√
由题意可得
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13.[多选题]f(x)是定义在R上的偶函数,对∀x∈R,均有f(x+2)=-f(x),当x∈[0,1]时,f(x)=log2(2-x),则下列结论正确的是
A.函数f(x)的一个周期为4
B.f(2 024)=1
C.当x∈[2,3]时,f(x)=-log2(4-x)
D.函数f(x)在[0,2 023]内有1 011个零点
√
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因为f(x)是定义在R上的偶函数,对∀x∈R,均有f(x+2)=-f(x),所以f(x+4)=-f(x+2)=f(x),所以函数的一个周期为4,故A正确;f(2 024)=f(4×506+0)=f(0)=1,故B正确;当x∈[2,3]时,x-2∈[0,1],则f(x)=-f(x-2)=-log2[2-(x-2)]=-log2(4-x),故C正确;易知f(1)=f(3)=f(5)=…=f(2 021)=f(2 023)=0,于是函数f(x)在[0,2 023]内有
1 012个零点,故D错误.故选ABC.
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14.[多选题](2024·河北廊坊模拟)已知定义域为R的函数f(x)满足:∀x,y∈R,f(x+y)+f(x-y)=f(x)f(y),且f(1)=1,则下列结论正确的是
A.f(0)=2 B.f(x)为偶函数
C.f(x)为奇函数 D.f(2)=-1
√
√
√
因为∀x,y∈R,f(x+y)+f(x-y)=f(x)f(y),取x=1,y=0可得f(1)+f(1)=f(1)f(0),又f(1)=1,所以f(0)=2,故A正确;取x=0,y=x可得f(x)+f(-x)=f(0)f(x),因为f(0)=2,所以f(-x)=f(x),所以f(x)为偶函数,故C错误,B正确;取x=1,y=1可得f(2)+f(0)=f(1)f(1),又f(1)=1,f(0)=2,所以f(2)=-1,故D正确.故选ABD.
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(2)若f(x+a)=,则T=2a(a>0).
(3)若f(x+a)=-,则T=2a(a>0).
A.f(x)=x+ B.f(x)=
C.y=|ln x| D.y=2|x|
A.- B.
C. D.-
因为f(x)=ax2+bx是定义在[a-1,2a]上的偶函数,所以a-1+2a=0,所以a=.又f(-x)=f(x),所以b=0,所以a+b=.故选B.
(1)f(x)=x3-;
f(-x)=(-x)3-=-=-f(x),所以函数f(x)为奇函数.
(2)f(x)=;
解: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),
(3)f(x)=+;
(4)f(x)=
C.f(x)= D.f(x)=ln |1+x|
对于A,函数的定义域为我我我,且f(-x)=tan (-x)=-tan x=-f(x),故函数为奇函数,符合题意;对于B,函数的定义域为R,关于原点对称,且f(-x)=x2-x≠±f(x),故函数为非奇非偶函数,不符合题意;对于C,函数的定义域为R,关于原点对称,且f(-x)==-f(x),故函数为奇函数,符合题意;对于D,函数定义域为{x|x≠-1},不关于原点对称,故函数为非奇非偶函数,不符合题意.故选AC.
(1)(2023·新课标Ⅱ卷)若f(x)=(x+a)ln为偶函数,则a=
A.-1 B.0
C. D.1
因为f(x)为偶函数,且由题意可知f(x)的定义域为,关于原点对称,则f(1)=f(-1),所以(1+a)ln=(-1+a)ln 3,解得a=0.当a=0时,f(x)=xln,f(-x)=(-x)ln=(-x)ln=xln=f(x),故此时f(x)为偶函数.故选B.
(2)(2023·全国乙卷)已知f(x)=是偶函数,则a=
因为f(x)=为偶函数,则f(x)-f(-x)
=-==0,
法二:(取特殊值检验法)因为f(x)=x3(a·2x-2-x)的定义域为R,且是偶函数,所以f(-1)=f(1),所以-=2a-,
(3)已知函数f(x)=sin x+x3++3,若f(a)=1,则f(-a)=____.
根据题意f(a)=sin a+a3++3=1,
即sin a+a3+=-2,所以f(-a)=sin (-a)+(-a)3++3=-我我我+3=2+3=5.
(1)设f(x)是定义域为R的奇函数,且f(1+x)=f(-x).若f =,则f =
A.- B.-
C. D.
法一:由f(1+x)=f(-x),且f(x)是定义在R上的奇函数,可得f(1+x)=f(-x)=-f(x),所以f(2+x)=-f(1+x)=f(x),所以f(x)的周期为2,则f =f =f =.故选C.
法二:(赋值法)由题意可得f =f =f =-f ,而f =f(1+)=f =-,所以f =.故选C.
(2)(2024·山东枣庄模拟)设f(x)是定义在R上周期为2的函数,当x∈(-1,1]时,f(x)=其中m∈R.若f =f ,则m=____.
因为f(x)是定义在R上周期为2的函数,当x∈(-1,1]时,f(x)=所以f =f =2+2×+m=-+m,f ==,所以=-+m⇒m=1.
所以f(x)=作出f(x)的图象如图
所示.由图可知f(x)∈(-∞,-2]∪[2,+∞),所以
|f(x)|≥2,故A正确;当x<0时,f(x)=-x2-2x-3,
故B正确;由图象可知x=1显然不是f(x)图象的对称
轴,故C错误;由图象可知f(x)在(-∞,-1)上单调递增,故D正确.故选ABD.
y=cos 2x满足定义域为R,最小正周期T==π,且为偶函数,符合
要求.
8.(2024·广东潮州模拟)已知函数f(x)=ln+m+1(其中e是自然对数的底数,e=2.718…)是奇函数,则实数m的值为________.
对于函数f(x)=ln+m+1,>0,解得x<-1或x>1,所以函数f(x)的定义域为(-∞,-1)∪(1,+∞),因为函数f(x)为奇函数,则f(-x)=-f(x),即f(-x)+f(x)=0,即ln+ln+2m+2=ln+ln+2m+2=2m+2=0,解得m=-1.
(,+∞)
因为f(x)=ex-e-x,定义域为R,且f(-x)=-(ex-e-x)=-f(x),故其为奇函数,又y=ex,y=-e-x均为增函数,故f(x)为R上的增函数,则原不等式等价于f(ln x)>f(1-ln x),也即ln x>1-ln x,整理得ln x>,解得x>,故不等式的解集为(,+∞).
10.(13分)已知函数f(x)=是奇函数.
解: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
A.e B.
C.2 D.2
解得f(x)=,因为f(x)=≥=,当且仅当ex=5e-x,即x=ln 5时,等号成立,所以f(x)的最小值为.故选B.
15.(新考法)已知函数f(x)=在区间[-3,3]上的最大值为M,最小值为N,则M+N的值为_____.
f(x)===+1,令g(x)=f(x)-1=,则g(-x)=-=-g(x),所以函数g(x)在[-3,3]上为奇函数,则g(x)max+g(x)min=0,即M-1+N-1=0,所以M+N=2.
$$