内容正文:
第06讲 函数性质
【考纲要求】
1. 函数的单调性和奇偶性:理解增函数、减函数、奇函数、偶函数的定义与函数图像的几何特征;
2. 初步掌握函数单调性和奇偶性的判定方法;
3. 函数性质的综合应用。
1.函数的单调性
(1)函数单调性的定义
一般地,设函数f(x)的定义域为I:
①如果对于定义域I内某个区间D上的任意两个自变量的值x1,x2,当x1<x2时,都有f(x1)<f(x2),那么就说函数f(x)在区间D上是增函数.
②如果对于定义域I内某个区间D上的任意两个自变量的值x1,x2,当x1<x2时,都有f(x1)>f(x2),那么就说函数f(x)在区间D上是减函数.
(2)单调性与单调区间
如果函数y=f(x)在区间D上是增函数或减函数,那么就说函数y=f(x)在这一区间具有(严格的)单调性,区间D叫做y=f(x)的单调区间.
(3)函数的最值
最大值:一般地,设函数y=f(x)的定义域为I,如果存在实数M满足:①对于任意的x∈I,都有f(x)≤M;
②存在x0∈I,使得f(x0)=M.那么,我们称M是函数y=f(x)的最大值.
最小值:一般地,设函数y=f(x)的定义域为I,如果存在实数N满足:①对于任意的x∈I,都有f(x)≥N;
②存在x0∈I,使得f(x0)=N.那么我们称N是函数y=f(x)的最小值.
2.函数的奇偶性
(1)偶函数的定义
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.
(2)奇函数的定义
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.
(3)奇、偶函数的图象特征
偶函数的图象关于y轴对称;奇函数的图象关于原点对称.
(4)具有奇偶性函数的定义域的特点
具有奇偶性函数的定义域关于原点对称,即“定义域关于原点对称”是“一个函数具有奇偶性”的 必要不充分条件.
(5)奇、偶函数的“运算”(共同定义域上)
奇±奇=奇,偶±偶=偶,奇×奇=偶,偶×偶=偶,奇×偶=奇.
(6)函数奇偶性与单调性之间的关系
(1)若函数f(x)为奇函数,且在[a,b]上为增(减)函数,则f(x)在[-b,-a]上为增(减)函数;
(2)若函数f(x)为偶函数,且在[a,b]上为增(减)函数,则f(x)在[-b,-a]上为减(增)函数.
3.函数的周期性
(1)周期、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取定义域内每一个的值时,都有f(x+T)=f(x),那么函数f(x)就叫做周期函数.T叫做这个函数的周期.
(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.
考点一 函数的单调性
例1:定义在区间上的函数的图象如图所示,则的单调递减区间为( )
A.
B.
C. D.
变式:如图是定义在区间,上的函数,根据图象说出函数的单调区间,以及在每一单调区间上,它是增函数还是减函数?
例2:函数的减区间是( )
A.
B.
C., D.
变式:函数的单调递增区间是( )
A. B. C. D.
例3:下列函数在区间(-∞,0)上为增函数的是( )
A. y=1 B. y=- +2 C. y=-x2-2x-1 D. y=1+x2
变式:下列函数中,在上为增函数的是( )
A. B. C. D.
例4:已知函数是定义在R上的增函数,且,则a的取值范围是( )
A. B.(2,3) C.(1,2) D.(1,3)
变式1:若函数在上单调递减,且,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
变式2:已知y=f(x)在定义域(-1,1)上是减函数,且f(1-a)<f(2a-1),求a的取值范围.
例5:已知函数在区间(-∞,1]是减函数,则实数a的取值范围是( )
A.[1,+∞) B.(-∞,1] C.[-1,+∞) D.(-∞,-1]
变式1:已知函数在区间上具有单调性,则实数的取值范围为________.
变式2:已知函数是上的增函数,且对一切实数都成立,则实数的取值范围是________.
例6 求证:函数f(x)=x+在[1,+∞)上是增函数.
变式:利用单调性的定义,证明函数在上是减函数.
例7:已知函数,
(1)判断函数的单调性,并证明;
(2)求函数的最大值和最小值.
变式:已知函数.
(1)用定义证明在区间上是增函数.
(2)求该函数在区间上的最大值与最小值.
考点二 函数的奇偶性
例1:判断下列函数的奇偶性.
(1)
f(x)=2x+; (2)f(x)=+;
(3); (4).
变式:判断下列函数的奇偶性.
(1)f(x)=. (2)f(x)=2-|x|; (3);(4)
例2:函数是定义在上的奇函数,当时,,则
变式:已知是偶函数,,则 .
例3:(1)函数y=f(x)在区间[2a-3,a]上具有奇偶性,则a=________.
(2)若函数f(x)=ax2+(2a2﹣a﹣1)x+1为偶函数,则实数a的值为
变式:(1)如果定义在区间上的函数为奇函数,则 _ __.
(2)若函数f(x)=(a∈R)是奇函数,则a的值为( )
A.1 B.0 C.-1 D.±1
(3)已知函数为偶函数,则的值为_______.
例4:下列函数中,既是偶函数又在上单调递增的函数是( )
A. B. C. D.
变式:下列函数为奇函数的是( )
A. B. C. D.
例5:如果奇函数在区间上是增函数,且,那么函数在区间上是( )
A.增函数,且 B.增函数,且
C.减函数,且 D.减函数,且
变式: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)
例6:已知函数是定义域为R的奇函数,当时,,若,则( ).
A. B.2 C. D.1
变式:已知函数,若,则( )
A.4 B.5 C.7 D.
例7:已知是定义在上的奇函数,且当时,,则当时,( )
A. B. C. D.
变式:已知是定义在上的偶函数,且当时,,则当时,______.
例8:已知函数.
(1)若函数的图象过点(2,2),求函数的单调递增区间;
(2)若函数是偶函数,求值.
变式:已知函数.
(1)当时,判断函数的奇偶性;
(2)当时,判断函数在上的单调性,并证明.
考点三 函数的周期性
例1:下列函数是周期函数的有( )
① ② ③
A.①③ B.②③ C.①② D.①②③
例2:已知满足对任意,且时,则的值为( )
A. B. C. D.
变式:已知定义在上的函数满足,当时,,则 .
例3:若是R上周期为6的奇函数,且满足,,则( )
A.-1 B.-2 C.2 D.3
变式:已知函数是定义在R上的周期为2的奇函数,当时,,则 .
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第06讲 函数性质
【考纲要求】
1. 函数的单调性和奇偶性:理解增函数、减函数、奇函数、偶函数的定义与函数图像的几何特征;
2. 初步掌握函数单调性和奇偶性的判定方法;
3. 函数性质的综合应用。
1.函数的单调性
(1)函数单调性的定义
一般地,设函数f(x)的定义域为I:
①如果对于定义域I内某个区间D上的任意两个自变量的值x1,x2,当x1<x2时,都有f(x1)<f(x2),那么就说函数f(x)在区间D上是增函数.
②如果对于定义域I内某个区间D上的任意两个自变量的值x1,x2,当x1<x2时,都有f(x1)>f(x2),那么就说函数f(x)在区间D上是减函数.
(2)单调性与单调区间
如果函数y=f(x)在区间D上是增函数或减函数,那么就说函数y=f(x)在这一区间具有(严格的)单调性,区间D叫做y=f(x)的单调区间.
(3)函数的最值
最大值:一般地,设函数y=f(x)的定义域为I,如果存在实数M满足:①对于任意的x∈I,都有f(x)≤M;
②存在x0∈I,使得f(x0)=M.那么,我们称M是函数y=f(x)的最大值.
最小值:一般地,设函数y=f(x)的定义域为I,如果存在实数N满足:①对于任意的x∈I,都有f(x)≥N;
②存在x0∈I,使得f(x0)=N.那么我们称N是函数y=f(x)的最小值.
2.函数的奇偶性
(1)偶函数的定义
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.
(2)奇函数的定义
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.
(3)奇、偶函数的图象特征
偶函数的图象关于y轴对称;奇函数的图象关于原点对称.
(4)具有奇偶性函数的定义域的特点
具有奇偶性函数的定义域关于原点对称,即“定义域关于原点对称”是“一个函数具有奇偶性”的 必要不充分条件.
(5)奇、偶函数的“运算”(共同定义域上)
奇±奇=奇,偶±偶=偶,奇×奇=偶,偶×偶=偶,奇×偶=奇.
(6)函数奇偶性与单调性之间的关系
(1)若函数f(x)为奇函数,且在[a,b]上为增(减)函数,则f(x)在[-b,-a]上为增(减)函数;
(2)若函数f(x)为偶函数,且在[a,b]上为增(减)函数,则f(x)在[-b,-a]上为减(增)函数.
3.函数的周期性
(1)周期、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取定义域内每一个的值时,都有f(x+T)=f(x),那么函数f(x)就叫做周期函数.T叫做这个函数的周期.
(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.
考点一 函数的单调性
例1:定义在区间上的函数的图象如图所示,则的单调递减区间为( )
A.
B.
C. D.
【答案】B
【解析】由题图知:在上的单调递减,在上的单调递增,所以的单调递减区间为.
变式:如图是定义在区间,上的函数,根据图象说出函数的单调区间,以及在每一单调区间上,它是增函数还是减函数?
【答案】答案见解析
【解析】从函数图象上看,当时,图象呈下降趋势,所以为函数的单调减区间,函数在此区间单调递减;从函数图象上看,当时,图象呈上升趋势,所以为函数的单调增区间,函数在此区间单调递增;从函数图象上看,当时,图象呈下降趋势,所以为函数的单调减区间,函数在此区间单调递减;从函数图象上看,当时,图象呈上升趋势,所以为函数的单调增区间,函数在此区间单调递增.
例2:函数的减区间是( )
A.
B.
C., D.
【答案】C
【解析】由图象知单调减区间为,
变式:函数的单调递增区间是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】由知,函数为开口向上,对称轴为的二次函数,则单调递增区间是.
例3:下列函数在区间(-∞,0)上为增函数的是( )
A. y=1 B. y=- +2 C. y=-x2-2x-1 D. y=1+x2
【答案】B
【解析】y=1 在区间(-∞,0)上不增不减; y=-+2在区间(-∞,0)上单调递增; y=-x2-2x-1在区间(-∞,0)上有增有减; y=1+x2在区间(-∞,0)上单调递减.
变式:下列函数中,在上为增函数的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】对于A选项,函数在上递减.对于B选项,函数在和上递减.对于C选项,函数在上递减,在上递增.对于D选项,函数在上递减,在上递增,故也在上递增,符合题意.
例4:已知函数是定义在R上的增函数,且,则a的取值范围是( )
A. B.(2,3) C.(1,2) D.(1,3)
【答案】A
【解析】∵是定义在R上的增函数,且,∴,解得,则a的取值范围为.
变式1:若函数在上单调递减,且,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】在上单调递增,,,解得:,实数的取值范围为.
变式2:已知y=f(x)在定义域(-1,1)上是减函数,且f(1-a)<f(2a-1),求a的取值范围.
【答案】
【解析】由题意可知,,解得
例5:已知函数在区间(-∞,1]是减函数,则实数a的取值范围是( )
A.[1,+∞) B.(-∞,1] C.[-1,+∞) D.(-∞,-1]
【答案】A
【解析】对称轴为,开口向上,要想在区间(-∞,1]是减函数,所以
变式1:已知函数在区间上具有单调性,则实数的取值范围为________.
【答案】(-∞,1]∪[2,+∞)
【解析】∵函数 在区间 上具有单调性,函数的对称轴为或 故的取值范围为或.
变式2:已知函数是上的增函数,且对一切实数都成立,则实数的取值范围是________.
【答案】.
【解析】∵是上的增函数,∴,即对一切都成立,∴.
例6 求证:函数f(x)=x+在[1,+∞)上是增函数.
【解析】证明:在区间上任取,
则
因为,故可得;又因为,故可得.
故,即.故在区间上单调递增.
变式:利用单调性的定义,证明函数在上是减函数.
【解析】证明:设x1,x2是区间上任意两个实数且,则,
∵,∴,,.∴.
即,.∴在上是减函数.
例7:已知函数,
(1)判断函数的单调性,并证明;
(2)求函数的最大值和最小值.
【答案】(1)增函数.见解析(2),
【解析】(1)设且,
所以
∵∴,
∴即,在上为增函数.
(2)在上为增函数,则,
变式:已知函数.
(1)用定义证明在区间上是增函数.
(2)求该函数在区间上的最大值与最小值.
【答案】(1)证明见解析;(2),.
【解析】(1)任取,,且,则.
∵,∴,,
∵,即,故函数在区间上是增函数.
(2)由(1)知函数在区间上是增函数,
∴,.
考点二 函数的奇偶性
例1:判断下列函数的奇偶性.
(1)
f(x)=2x+; (2)f(x)=+;
(3); (4).
【答案】(1)奇函数;(2)既是奇函数又是偶函数;
(3)既不是奇函数也不是偶函数.(4)偶函数.
【解析】(1)函数的定义域为,由,
所以函数为奇函数
(2)由,所以函数的定义域为
又,所以函数既是奇函数又是偶函数
(3)的定义域为R.
,,.
不是偶函数.又,不是奇函数.
既不是奇函数也不是偶函数.
(4) 的定义域为R.
,
是偶函数.
变式:判断下列函数的奇偶性.
(1)f(x)=. (2)f(x)=2-|x|; (3);(4)
【答案】(1)非奇非偶函数.;(2)偶函数;(3)奇函数;(4)奇函数.
【解析】(1)由,所以函数的定义域为
因为定义域不关于原点对称,所以函数为非奇非偶函数.
(2)函数的定义域为由所以函数为偶函数
(3) 的定义域是.
当时,显然,.
,是奇函数.
(4)当时,,则
,
当时,,则
综上,对,都有. ∴为奇函数.
例2:函数是定义在上的奇函数,当时,,则
【答案】
【解析】函数是定义在上的奇函数,所以.
变式:已知是偶函数,,则 .
【答案】4
【解析】因为是偶函数,,所以,4.
例3:(1)函数y=f(x)在区间[2a-3,a]上具有奇偶性,则a=________.
(2)若函数f(x)=ax2+(2a2﹣a﹣1)x+1为偶函数,则实数a的值为
【答案】(1)1(2)1或
【解析】(1)由题意知,区间[2a-3,a]关于原点对称,∴2a-3=-a,∴a=1.
(2):∵函数f(x)=ax2+(2a2﹣a﹣1)x+1为偶函数,∴f(﹣x)=f(x),
即f(﹣x)=ax2﹣(2a2﹣a﹣1)x+1=ax2+(2a2﹣a﹣1)x+1,
即﹣(2a2﹣a﹣1)=2a2﹣a﹣1,∴2a2﹣a﹣1=0,解得a=1或a,
变式:(1)如果定义在区间上的函数为奇函数,则 ___.
(2)若函数f(x)=(a∈R)是奇函数,则a的值为( )
A.1 B.0 C.-1 D.±1
(3)已知函数为偶函数,则的值为__________.
【答案】(1)B (2)B (3)
【解析】(1)因为为奇函数由奇函数的性质可知,奇函数的定义域关于原点中心对称
即解得
(2)由题意,函数是定义域R上的奇函数,
根据奇函数的性质,可得,代入可得,解得,故选B.
(3)因为函数为偶函数,
故,故恒成立.故.故,则.故答案为:
例4:下列函数中,既是偶函数又在上单调递增的函数是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】AD选项为奇函数,故AD错;B选项为偶函数,当时,,单调递增,故B正确;C选项为偶函数,但在上单调递减,故C错.
变式:下列函数为奇函数的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】对于A:定义域为,且,所以为偶函数,故A错误;对于B:定义域为,且,所以为奇函数,故B正确;
对于C:定义域为,且,所以为偶函数,故C错误;对于D:定义域为,定义域不关于原点对称,故为非奇非偶函数,故D错误.
例5:如果奇函数在区间上是增函数,且,那么函数在区间上是( )
A.增函数,且 B.增函数,且
C.减函数,且 D.减函数,且
【答案】B
【解析】奇函数图象关于原点中心对称,在对称的区间上具有相同的单调性,故在区间上是增函数,且,故选:B.
变式: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)
【答案】A
【解析】偶函数f(x)在区间[-2,-1]上单调递减,则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).
例6:已知函数是定义域为R的奇函数,当时,,若,则( ).
A. B.2 C. D.1
【答案】D
【解析】由奇函数的性质可知 a=2,.
变式:已知函数,若,则( )
A.4 B.5 C.7 D.
【答案】A
【解析】构建在R上为奇函数,则,即,则,故选:A.
例7:已知是定义在上的奇函数,且当时,,则当时,( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】时,,,∴.
变式:已知是定义在上的偶函数,且当时,,则当时,______.
【答案】
【解析】根据题意,设,则,有,
又由为偶函数,则,即,故答案为:.
例8:已知函数.
(1)若函数的图象过点(2,2),求函数的单调递增区间;
(2)若函数是偶函数,求值.
【答案】(1);(2).
【解析】解:(1)由题意,,∴,即,∴函数的单调递增区间为;
(2)∵函数是偶函数,∴,即,∴.
变式:已知函数.
(1)当时,判断函数的奇偶性;
(2)当时,判断函数在上的单调性,并证明.
【答案】(1)奇函数;(2)在上是单调递减函数;证明见解析
【解析】(1)解:当时,,定义域为,关于原点对称,,所以是奇函数.
(2)证明:当时,,证明:取,,所以,,则,即,所以在上是单调递减函数.
考点三 函数的周期性
例1:下列函数是周期函数的有( )
① ② ③
A.①③ B.②③ C.①② D.①②③
【答案】C
【解析】易得和是周期函数,不是周期函数.
变式:已知是以2为周期的函数,且,则( )
A.1 B.-1 C. D.7
【答案】A
【解析】因为函数是周期为2的周期函数,所以为的周期,即,所以,故选:A.
例2:已知满足对任意,且时,则的值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】因为满足对,所以函数的最小正周期为,又时,,因此.
变式:已知定义在上的函数满足,当时,,则 .
【答案】
【解析】由得,故是以2为周期的周期函数,所以.
例3:若是R上周期为6的奇函数,且满足,,则( )
A.-1 B.-2 C.2 D.3
【答案】D
【解析】由题知是上周期为的奇函数,所以有,
,故.
变式:已知函数是定义在R上的周期为2的奇函数,当时,,则 .
【答案】
【解析】因为函数是定义在R上的周期为2的奇函数,所以,,因为当时,,所以,所以,所以。
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