内容正文:
数 学
第二章 函数的概念与基本初等函数
自主培优3 函数奇偶性的拓广性质及应用
对应学生用书P30
函数的奇偶性是高考的重点内容之一,特别是与函数其他性质的综合应用更加突出,这类问题从通性通法的角度来处理,显得较为繁琐,若能灵活利用函数的奇偶性的性质,常能达到化难为易、事半功倍的效果.以下归纳出奇、偶函数的一组性质及其应用.
性质一 若函数f(x)是奇函数,且g(x)=f(x)+c,则g(-x)+g(x)=2c
[典例1] (1)设函数f=的最大值为a,最小值为b,则a+b=( )
A.-1 B.0 C.1 D.2
解析 ∵f==1+,
函数u=为奇函数,
由于奇函数的图象关于原点对称,∴u+u=0,
从而f+f=a+b=+=2,故选D.
答案 D
(2)设函数y=f(x)的定义域为D,若对任意的x1,x2∈D,且x1+x2=2a,恒有f+f=2b,则称函数f(x)具有对称性,其中点(a,b)为函数y=f(x)的对称中心.研究函数f(x)=x+1++tan(x-1)的对称中心,则f+f+f+…+f= ( )
A.2 022 B.4 043 C.4 044 D.8 086
解析 令函数g(t)=t++tan t,则g=-t-+tan=-=-g,
所以函数g(t)为奇函数,其图象关于原点对称,
可得f(x)=x-1++tan(x-1)+2的图象关于点(1,2)中心对称,
即当x1+x2=2时,可得f+f=4.
+…+
=2 022×4=8 088,所以f+f+f+…+f=4 044.
答案 C
解决这类问题的关键在于仔细观察,洞彻函数的结构,然后对函数进行变形,构造出一个奇函数,利用函数值的特征求值.
性质二 若函数f(x)为偶函数,则f(x)=f(|x|)
[典例2] (1)函数f(x)=2|x|+x2,则不等式f(2x-1)<f(x-2)的解集为 .
解析 显然f(-x)=2|-x|+(-x)2=2|x|+x2=f(x),f(x)是偶函数,
当x≥0时,f(x)=2x+x2是增函数,
所以不等式f(2x-1)<f(x-2)⇔f(|2x-1|)<f(|x-2|),即|2x-1|<|x-2|,
(2x-1)2<(x-2)2,3x2-3<0,解得-1<x<1.
答案 (-1,1)
(2)已知函数f(x)是定义在R上的偶函数,当x<0时,f(x)单调递增.若实数a满足f(3-|a+1|)>f,则a的取值范围是 .
解析 由题意可知,f(x)为偶函数,且在(-∞,0)上单调递增,
所以f(x)在(0,+∞)上单调递减.又因为f(3-|a+1|)>f=f,
所以0<3-|a+1|<,化简整理,得3-|a+1|<,
所以-|a+1|<-,解得a<-或a>-,
故a的取值范围为∪.
答案 ∪
利用偶函数f(x)的性质f(x)=f(|x|)可以避免繁杂的讨论,减少计算量,在解函数不等式中经常用到.
性质三 函数f(x+a)是偶函数可得函数f(x)的图象关于直线x=a对称;函数
f(x+a)是奇函数,可得函数f(x)的图象关于点(a,0)对称
[典例3] (1)已知定义在R上的函数y=f(x)满足f(-x)=-f(x),函数y=
f(x+1)为偶函数,且当x∈[0,1]时,f(x)=log2(x+a),则f(2 022)+
f(2 023)= ( )
A.-1 B.1
C.504 D.无法确定
解析 因为函数y=f(x)的定义域为R,且f(-x)=-f(x),
所以函数y=f(x)是定义在R上的奇函数,
所以f(0)=log2a=0,解得a=1,
即f(x)=log2(x+1),f(1)=log22=1.
因为y=f(x+1)为偶函数,所以f(x+1)=f(-x+1),
即y=f(x)的图象关于直线x=1对称.
又y=f(x)满足f(-x)=-f(x),
所以f(x+1)=-f(x-1),则f(x+2)=-f(x),f(x+4)=-f(x+2)=
f(x),
即函数y=f(x)是周期函数,周期为4,则f(2 022)+f(2 023)=f(2)+f(3)=-f(0)-f(1)=-1.
答案 A
(2)函数y=f(x)的图象关于点(a,b)成中心对称的充要条件是函数y=f(x+a)-b为奇函数.由此结论可求f(x)=++…+的对称中心为( )
A.(1 011,1 011) B.(-1 011,2 021)
C. D.
解析 由题知,设f(x)的对称中心为(a,b),则y=f(x+a)-b为奇函数.
即[f(-x+a)-b]+[f(x+a)-b]=0,即f(x+a)+f(-x+a)-2b=0.
又f(x)=++…+=2 021-,
所以f(x+a)=2 021-,
f(-x+a)=2 021-=2 021-,
则f(x+a)+f(-x+a)-2b
=4 042--2b=0恒成立,
则a=-1 011,b=2 021.
答案 B
函数的奇偶性是特殊的对称性,利用f(x+a)是奇函数或偶函数可以得到函数f(x)图象的对称性,进而可以结合图象求解问题.
$$