内容正文:
抽 象 函 数
微专题强化二
专|题|梳|理
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微在字里 赢在行间
典|型|例|题
类型一
抽象函数求值
解析
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类型二
抽象函数的单调性与奇偶性
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类型三
抽象函数的对称性与周期性
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微在字里 赢在行间
把握高考微点,实现素能提升
完成——微练(十三)
本部分内容讲解结束
1.我们把不给出具体解析式,只给出函数的特殊条件或特征的函数称为抽象函数,解决抽象函数问题的两种常用方法有:函数性质法和特殊值法.
2.常见的抽象函数模型
(1)f(x+y)=f(x)+f(y)可看做f(x)=kx的抽象表达式;
(2)f(x+y)=f(x)f(y)可看做f(x)=ax的抽象表达式(a>0,且a≠1);
(3)f(xy)=f(x)+f(y)可看做f(x)=logax的抽象表达式(a>0,且a≠1);
(4)f(xy)=f(x)f(y)可看做f(x)=xa的抽象表达式.
【例1】 (1)定义在R上的函数f(x)满足f(x+y)=f(x)+f(y)+2xy(x,y∈R),f(1)=2,则f(-2)=________.
2
因为f(x+y)=f(x)+f(y)+2xy(x,y∈R),f(1)=2,所以令x=y=1,得f(2)=f(1+1)=f(1)+f(1)+2=6,再令x=2,y=-1,得f(2-1)=f(2)+f(-1)-4=2,所以f(-1)=0,所以f(-2)=f(-1)+f(-1)+2=2.
(2)f(x)满足对任意的实数a,b都有f(a+b)=f(a)f(b),且f(1)=2,则+++…+=( )
A.2 024 B.2 026 C.1 012 D.1 013
由f(a+b)=f(a)f(b),f(1)=2,令b=1可得f(a+1)=f(a)f(1)=2f(a),所以+++…+=+++…+=2×1 013=2 026.故选B.
抽象函数求值问题常用赋值法,赋值主要从以下方面考虑:令x=…,-2,-1,0,1,2,…等特殊值求抽象函数的函数值.
【训练1】 设函数y=f(x)的定义域为(0,+∞),f(xy)=f(x)+f(y),
若f(8)=3,则f()=________.
因为f(8)=3,所以f(2×4)=f(2)+f(4)=f(2)+f(2×2)=f(2)+f(2)+f(2)=3f(2)=3,所以f(2)=1.所以f(2)=f(×)=f()+f()=2f()=1,所以f()=.
【例2】 (多选题)已知函数f(x)的定义域为R,且f(x+y)=f(x)f(y)+f(x)+f(y),当x>0时,f(x)>0,且f(2)=3,则( )
A.f(1)=1
B.函数f(x)在区间(0,+∞)上单调递增
C.函数f(x)是奇函数
D.函数f(x)的一个解析式为f(x)=2x-1
A中,因为f(x+y)=f(x)f(y)+f(x)+f(y),当x>0时,f(x)>0,f(2)=3,令x=y=1,则f(2)=[f(1)]2+2f(1)=3,解得f(1)=1,A正确;B中,任取x1,x2∈(0,+∞),且x2>x1,则f(x2)=f[x1+(x2-x1)]=f(x1)f(x2-x1)+f(x1)+f(x2-x1),因为当x>0时,f(x)>0,所以f(x2-x1)>0,f(x1)>0,所以f(x1)f(x2-x1)+f(x1)+f(x2-x1)>f(x1),即f(x2)>f(x1),所以函数f(x)在区间(0,+∞)上单调递增,B正确;C中,令x=y=0,则f(0)=[f(0)]2+2f(0),解得f(0)=0或f(0)=-1,当f(0)=0,且x>0时,令y=-x,则0=f(x)f(-x)+f(x)+f(-x),若f(x)为奇函数,则f(-x)=-f(x),即0=-f2(x)+f(x)-f(x),解
得f(x)=0,与题意矛盾;当f(0)=-1时,f(x)不为奇函数.综上所述,函
数f(x)不是奇函数,C错误;D中,当f(x)=2x-1,则f(x+y)=2x+y-1,f(x)f(y)+f(x)+f(y)=(2x-1)(2y-1)+(2x-1)+(2y-1)=2x+y-2x-2y+1+2x-1+2y-1=2x+y-1,所以f(x+y)=f(x)f(y)+f(x)+f(y),易得f(x)=2x-1在R上单调递增,所以x>0时,f(x)=2x-1>20-1=0,f(2)=22-1=3,故函数f(x)的一个解析式为f(x)=2x-1,D正确.故选ABD.
【例3】 (2025·绍兴质检)已知f(x)是定义在区间(0,+∞)上的增函数,且f=f(x)-f(y),f(2)=1,如果x满足f(x)-f≤2,则x的取值范围为________.
(3,4]
因为f=f(x)-f(y),所以f(y)+f=f(x).在上述等式中取x=4,y=2,则有f(2)+f(2)=f(4).又因为f(2)=1,所以f(4)=2,所以f(x)-f≤2可变形为f(x(x-3))≤f(4).又因为f(x)是定义在区间(0,+∞)上的增函数,所以解得3<x≤4.故x的取值范围是(3,4].
1.抽象函数的单调性的证明,关键是要依据单调性的定义和题目条件利用x1与x2的大小关系构造出一个大于(或小于)0的数.
2.抽象函数中求特殊的函数值,讨论函数的奇偶性及依此解关于x的不等式等问题多运用“赋值法”进行求值和化简.
【训练2】 (2025·重庆调研)已知定义在R上的函数f(x)满足:f(x1+x2)=f(x1)+f(x2),且当x>0时,f(x)<0.则关于x的不等式f(x2)+f(2x)≥0的解集为( )
A.[-2,0]
B.(-∞,-2]∪[0,+∞)
C.[0,2]
D.(-∞,0]∪[2,+∞)
解法一:因为f(x1+x2)=f(x1)+f(x2),所以f(x1)-f(x2)=f[(x1-x2)+x2]-f(x2)=f(x1-x2)+f(x2)-f(x2)=f(x1-x2),不妨令x1>x2,则x1-x2>0,因为当x>0时,f(x)<0,所以f(x1-x2)<0,所以f(x1)-f(x2)<0,即f(x1)<f(x2),所以函数f(x)在R上单调递减.在f(x1+x2)=f(x1)+f(x2)中,令x1=x2=0,则f(0)=f(0)+f(0),得f(0)=0.由题意知,f(x2)+f(2x)=f(x2+2x),又f(0)=0,所以f(x2)+f(2x)≥0即f(x2+2x)≥f(0),又f(x)在R上单调递减,所以x2+2x≤0,解得-2≤x≤0,即x∈[-2,0].故选A.
解法二:因为f(x1+x2)=f(x1)+f(x2),所以可令f(x)=kx,又当x>0时,f(x)<0,所以k<0,所以f(x2)+f(2x)≥0可转化为kx2+2kx≥0,即x2+2x≤0,解得-2≤x≤0,即x∈[-2,0].故选A.
【例4】 (多选题)已知函数f(x)的定义域为R,且f(x+y)f(x-y)=f2(x)-f2(y),f(1)=1,f(2x+1)为偶函数,则( )
A.f(0)=0
B.f(x)为偶函数
C.f(2+x)=-f(2-x)
D.(k)=0
令x=y=0,得f2(0)=f2(0)-f2(0)=0,所以f(0)=0,所以A正确.令x=0,得f(y)f(-y)=f2(0)-f2(y),因为f(0)=0,所以f(y)f(-y)=-f2(y),即f(y)[f(y)+f(-y)]=0,因为f(y)不恒为0,所以f(y)+f(-y)=0,即f(x)+f(-x)=0,所以函数f(x)是奇函数,所以B错误.因为函数f(x)是奇函数,所以函数f(x)的图象关于原点对称.因为函数f(2x+1)是偶函数,所以f(2x+1)=f(-2x+1),所以f(1+x)=f(1-x),所以f(x)的图象关于直线x=1对称,所以函数f(x)的图象关于点(2,0)对称,即f(2+x)=-f(2-x)成立,所以C
正确,且函数f(x)是以4为周期的周期函数.因为f(0)=0,f(1)=1,并且函数f(x)的图象关于直线x=1对称,所以f(2)=0,又因为函数f(x)的图象关于点(2,0)对称,所以f(3)=-f(1)=-1,因为函数f(x)是以4为周期的周期函数,所以f(4)=f(0)=0,即f(1)+f(2)+f(3)+f(4)=1+0+(-1)+0=0,再由周期性得,(k)=0+1=1,所以D错误.综上,选AC.
若函数y=f(ax+b)为偶函数,则函数图象关于直线x=b对称;若函数y=f(ax+b)为奇函数,则函数图象关于点(b,0)对称.
【训练3】 已知函数f(x)对任意x∈R,都有f(3-x)=f(x+1)成立,又函数f(x+1)的图象关于点(-1,0)对称,且f(1)=3,则f(61)=( )
A.-3 B.-1 C.1 D.3
因为对任意x∈R,都有f(3-x)=f(x+1),所以函数f(x)的图象关于直线x=2对称.又函数f(x+1)的图象关于点(-1,0)对称,则函数f(x)的图象关于点(0,0)对称,即函数f(x)为奇函数,所以f(x+4)=f(-x)=-f(x),所以f(x+8)=-f(x+4)=f(x),所以8是函数f(x)的一个周期,f(61)=f(8×8-3)=f(-3)=-f(3)=-f(1)=-3.故选A.
$$