内容正文:
函数奇偶性与周期性
课前学习任务
一、必备知识
1.奇偶性
定义:若____,则f(x)为偶函数;若_)__,则f(x)为奇函数.
这两个式子有意义的前提条件是:定义域关于原点对称.
性质:(1) 奇函数的图象关于____对称,偶函数的图象关于____对称;
(2) 若奇函数的定义域包含0,则必有f(0)=____;
(3) 在关于y 轴对称的两个区间内,奇函数单调性____,偶函数单调性____.
(4) 一般地:奇±奇=奇;偶±偶=偶;奇×奇=偶;偶×偶=偶;奇×偶=奇,除法相同.
(5) 复合函数的奇偶性:内偶则偶,内奇同外.
(6) 既奇又偶的函数只有一个y=0,但定义域可以有无数个.
2.周期性
(1) 对定义域内任意x,存在非零常数T(T>0),使____成立,则T为f(x)的周期;
(2) 若T存在最小值,则该值为最小正周期.
二、练基础
1.(人A必一P84例6,P85练习T2改)(多选)下列函数是奇函数的是( )
A.f(x)=2x4+3x2 B.f(x)=x3-2x
C.f(x)=x+ D.f(x)=
2.若一个奇函数的定义域为{-1,2,a,b},则a+b=( )
A.-1 B.1
C.0 D.2
3.(人A必一P101复习参考题T9(1)改)已知奇函数y=f(x)在区间[a,b]上单调递减,且有最大值m,那么下列说法正确的是( )
A.函数y=f(x)在区间[-b,-a]上单调递减,且f(-b)=-m
B.函数y=f(x)在区间[-b,-a]上单调递减,且f(-a)=-m
C.函数y=f(x)在区间[-b,-a]上单调递增,且f(-b)=-m
D.函数y=f(x)在区间[-b,-a]上单调递增,且f(-a)=-m
4.(人A必一P86习题T11改)已知函数f(x)是定义域为R的奇函数,当x≥0时,f(x)=x(1+x),则f(-2)的值是____.
5.已知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=____.
课堂核心考点
考点一 函数奇偶性的判定
例1 (1) f(x)=+;
(2) f(x)=
(3) f(x)=loga(m≠0);
(4) f(x)=(a>0且a≠1).
变式1 (1) 设函数f(x)=,则下列函数为奇函数的是( )
A.f(x-1)-1 B.f(x-1)+1
C.f(x+1)-1 D.f(x+1)+1
(2) 已知函数f(x)=为偶函数,则2a+b=( )
A.3 B.
C.- D.-
考点二 函数奇偶性的应用
视角1 求值(解析式)
例 2-1 (1) 已知函数f(x)是奇函数,当x≥0时,f(x)=2x-1,则f(-2)=( )
A.1 B.-
C.3 D.-3
(2) 已知函数f(x)的定义域为R,y=f(x)+ex是偶函数,y=f(x)-3ex是奇函数,则f(ln 3)的值为( )
A. B.3
C. D.
变式 2-1 若函数f(x)=ax+ln(ex+1)是偶函数,则实数a=( )
A. B.-
C. D.-
视角2 函数图象识别
例 2-2 函数f(x)=-x2+(ex-e-x)sin x在区间[-2.8,2.8]上的大致图象为( )
A B C D
变式 2-2 (2024·扬州期末)(多选)已知函数f(x)=x(ex+ae-x)是奇函数或偶函数,则y=f(x)的图象可能是( )
A B C D
视角3 解不等式
例 2-3 已知函数f(x)=ex-e-x+sin x-x+2,其中e是自然对数的底数.若f(logt)+f(3)>4,则实数t的取值范围是( )
A. B.
C.(0,8) D.(8,+∞)
视角4 最值性质
例 2-4 已知定义域为R的函数f(x)=a+(a∈R)有最大值和最小值,且最大值与最小值的和为6,则a=____.
考点三 函数的周期性
例3 (1) 若f(x)满足f(x+2)=-f(x),且f(1)=-5,则f(f(5))=____.
(2) 若定义在R上的函数f(x)满足f(x+3)+f(x+1)=f(2),则f(2 024)=____.
(5) f(x)·f(x+a)=k(k为常数)⇒f(x)的周期T=2a.
变式3 已知函数f(x)的定义域为R,且f(x+1)为偶函数,f(x+2)-1为奇函数.若f(1)=0,则 f(k)=( )
A.23 B.24 C.25 D.26
课后提升练
1.已知f(x)是奇函数,当x≥0时,f(x)=则f=( )
A.1 B.2
C.3 D.4
2.已知函数f(x)=是定义在R上的奇函数,则实数a=( )
A.-1 B.0
C. D.1
3.(多选)已知定义在R上的函数f(x)在(-∞,2]上单调递增,且f(x+2)为偶函数,则( )
A.f(x)的对称中心为(2,0)
B.f(x)的对称轴为直线x=2
C.f(-1)>f(4)
D.不等式f(x+3)>f(4x)的解集为∪(1,+∞)
4.已知函数f(x)是定义域为R的偶函数,且周期为2,当x∈[-1,0)时,f(x)=x-1,则f(3)=____.
5.已知曲线C:y=x3-,两条直线l1,l2均过坐标原点O,l1和C交于M,N两点,l2和C交于P,Q两点.若△OPM的面积为,则△MNQ的面积为____.
答案解析
课前学习任务
1. f(-x)=f(x) f(-x)=-f(x) (1) 原点 y轴 (2) 0 (3) 相同 相反 2. (1) f(x+T)=f(x)
1. BC 2. A
3. B 【解析】 奇函数在对称区间上的单调性相同,最值互为相反数.
4. -6 【解析】 由题知f(2)=6,因为f(x)为奇函数,所以f(-2)=-f(2)=-6.
5. 1 【解析】 由题意得f=f=-4×+2=1.
课堂核心考点
例1 【解答】 (1) 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.
(2) f(x)的定义域为R,关于原点对称,当x>0时,f(-x)=-(-x)2-2=-(x2+2)=-f(x);当x<0时,f(-x)=(-x)2+2=-(-x2-2)=-f(x);当x=0时,f(0)=0,也满足f(-x)=-f(x).故该函数为奇函数.
(3) f(x)的定义域为(-|m|,|m|),f(-x)=loga=loga=-loga=-f(x),所以f(x)为奇函数.
(4) f(x)的定义域为(-∞,0)∪(0,+∞),且f(-x)===-f(x),所以f(x)为奇函数.
变式1 (1) B 【解析】 由题意可得f(x)==-1+.对于A,f(x-1)-1=-2不是奇函数;对于B,f(x-1)+1=是奇函数;对于C,f(x+1)-1=-2,定义域不关于原点对称,不是奇函数;对于D,f(x+1)+1=,定义域不关于原点对称,不是奇函数.
(2) B 【解析】 由已知得,当x>0时,-x<0,即f(x)=x3+1,f(-x)=-ax3+b.因为f(x)为偶函数,所以f(-x)=f(x),即-ax3+b=x3+1,所以a=-1,b=1,所以2a+b=2-1+1=.
例2-1 (1) D 【解析】 当x≥0时,f(x)=2x-1,则f(2)=22-1=3.因为函数f(x)是奇函数,所以f(-2)=-f(2)=-3.
(2) D 【解析】 因为函数y=f(x)+ex为偶函数,所以f(-x)+e-x=f(x)+ex,即f(x)-f(-x)=e-x-ex①.又因为函数y=f(x)-3ex为奇函数,所以f(-x)-3e-x=-f(x)+3ex,即f(x)+f(-x)=3ex+3e-x②.联立①②可得f(x)=ex+2e-x,所以f(ln 3)=eln 3+2e-ln 3=.
变式2-1 B 【解析】 依题意,f(-x)=f(x),即-ax+ln (e-x+1)=ax+ln (ex+1),整理得2ax+ln =0,即2ax+ln ex=0,则有(2a+1)x=0.因为x不恒为0,所以必有2a+1=0,解得a=-.
例2-2 B 【解析】 f(-x)=-x2+(e-x-ex)sin (-x)=-x2+(ex-e-x)sin x=f(x),又函数的定义域为[-2.8,2.8],故该函数为偶函数,可排除A,C.又f(1)=-1+(e-)sin 1>-1+(e-)sin =-1->->0,故可排除D.
变式2-2 BC 【解析】 由已知得f(-x)=-x(e-x+a·ex),若y=f(x)为偶函数,则-x(e-x+aex)=x(ex+ae-x)恒成立,所以x(1+a)(ex+e-x)=0恒成立,故a=-1,则f(x)=x(ex-e-x),所以x>0时有f(x)>0,且f(x)单调递增,显然C正确,D错误.若y=f(x)为奇函数,则-x(e-x+aex)=-x(ex+ae-x)恒成立,所以x(a-1)(ex-e-x)=0恒成立,故a=1,则f(x)=x(ex+e-x),所以x>0时有f(x)>0,且f(x)单调递增,显然B正确,A错误.
例2-3 C 【解析】 因为f′(x)=ex+e-x+cos x-1≥2+cos x-1=1+cos x≥0,所以f(x)在R上单调递增.令g(x)=f(x)-2,所以g(x)在R上单调递增,f(x)=g(x)+2.因为g(-x)=e-x-ex+sin (-x)+x=-g(x),所以g(x)为奇函数,则f(logt)+f(3)>4化为g(logt)+2+g(3)+2>4,所以g(logt)>-g(3)⇔g(logt)>g(-3)⇔logt>-3,解得0<t<8.
例2-4 3 【解析】 令g(x)=,显然g(x)为奇函数,最大值、最小值互为相反数,分别设为M,-M,则f(x)=a+(a∈R)的最大值、最小值分别为M+a,-M+a,和为2a=6,则a=3.
例3 (1) 5 【解析】 因为f(x+2)=-f(x),所以T=4,所以f(5)=f(1)=-5,所以f(f(5))=f(-5)=f(-1).令x=-1,则f(1)=-f(-1)=-5,所以f(f(5))=f(-1)=5.
(2) 0 【解析】 因为f(x+3)+f(x+1)=f(2),代入x-2得,f(x+1)+f(x-1)=f(2).两式相减得,f(x+3)=f(x-1),即f(x+4)=f(x),所以4为函数f(x)的周期,因此f(2 024)=f(4×506)=f(0).在f(x+3)+f(x+1)=f(2)中,令x=-1,得f(2)+f(0)=f(2),所以f(0)=0,即f(2 024)=0.
变式3 C 【解析】 由f(x+1)为偶函数,得f(x+1)=f(-x+1),所以f(x)关于x=1对称.由f(x+2)-1为奇函数,得f(-x+2)-1=-f(x+2)+1,即f(-x+2)+f(x+2)=2,则f(x)关于点(2,1)对称.由f(x)关于x=1对称得f(x)=f(-x+2),则f(x)+f(x+2)=2,f(x+2)+f(x+4)=2,作差得f(x)=f(x+4),所以f(x)为周期函数,且周期为4.因为f(1)+f(3)=2,f(1)=0,所以f(3)=2.因为f(0)=f(2),f(0)+f(2)=2,所以f(0)=f(2)=1,f(4)=f(0)=1,则f(1)+f(2)+f(3)+f(4)=4,所以f(k)=24,f(k)=24+1+0=25.
课后提升练
1. B 【解析】 因为f(x)是奇函数,所以f(-)=-f(),且f()=2f()=4f()=4×(-)=-2,所以f(-)=2.
2. C 【解析】 因为f(x)为奇函数,所以f(-x)=-f(x),即=-.因为x不恒为0,所以=,所以=,即x-ax=ax,解得a=.
3. BD 【解析】 因为f(x+2)为偶函数,其图象关于y轴对称,所以f(x)图象的对称轴为直线x=2,故A错误,B正确;又f(x)在(-∞,2]上单调递增,所以f(x)在[2,+∞)上单调递减,所以f(-1)=f(5)<f(4),故C错误;由不等式f(x+3)>f(4x)结合f(x)的对称性及单调性,得|x+3-2|<|4x-2|,即(x+3-2)2<(4x-2)2,即(5x-1)(3x-3)>0,解得x<或x>1,所以不等式f(x+3)>f(4x)的解集为(-∞,)∪(1,+∞),故D正确.
4. 1 【解析】 由题知当x=-1时,f(-1)=1.因为函数f(x)的周期T=2且为偶函数,所以f(x+2)=f(x),所以f(3)=f(1)=f(-1)=1.
5. 2 【解析】 如图,由y=x3-为奇函数,y=kx为奇函数,知M与N,P与Q分别关于原点对称,则S△MNQ=2S△OMQ=2S△OMP=2.
(第5题)
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