内容正文:
抽象函数
微突破二
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目标一
抽象函数的赋值法
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目标二
抽象函数的对称性
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目标三
抽象函数的单调性
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目标四
利用函数的模型求抽象函数的值
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把握高考微点,实现素能提升
完成——微练(十二)
本部分内容讲解结束
抽象函数是高考命题的热点,常与数列、不等式等知识巧妙融合,考查学生对知识掌握的内涵及外延及抽象思维能力和逻辑推理能力.
【例1】 (1)(多选题)已知f(x)是定义域为{x|x≠0}的非常数函数,若对定义域内的任意实数x,y均有f(x)f(y)=f(xy)+f ,则下列结论正确的是( )
A.f(1)=2
B.f(x)的值域为[2,+∞)
C.f(x)=f
D.f(x)是奇函数
A:令y=1,则f(x)f(1)=2f(x),即f(x)(f(1)-2)=0.因为f(x)非常数函数,所以f(x)≠0,则f(1)=2,故A正确;B:令x=y=-1,则f(-1)f(-1)=f(1)+f(1)=4,所以f(-1)=±2,故B不正确;C.令x=1,则f(1)f(y)=f(y)+f,所以(f(1)-1)f(y)=f,即f(y)=f,所以f(x)=f,故C正确;D:令y=-1,则f(x)f(-1)=2f(-x),若f(-1)=2,则f(x)=f(-x),所以f(x)是偶函数,若f(-1)=-2,则-f(x)=f(-x),所以f(x)是奇函数,故D不正确.
(2)(多选题)(2023·新课标Ⅰ卷)已知函数f(x)的定义域为R,f(xy)=y2f(x)+x2f(y),则( )
A.f(0)=0
B.f(1)=0
C.f(x)是偶函数
D.x=0为f(x)的极小值点
取x=y=0,则f(0)=0,故A正确;取x=y=1,则f(1)=f(1)+f(1),所以f(1)=0,故B正确;取x=y=-1,则f(1)=f(-1)+f(-1),所以f(-1)=0,取y=-1,则f(-x)=f(x)+x2f(-1),所以f(-x)=f(x),所以函数f(x)为偶函数,故C正确;不妨取f(x)=0,此时f(x)符合题设,但f(x)无极值,故D不正确.综上,选ABC.
(3)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.
[规律方法] 赋值法的运用技巧
赋值法是求解抽象函数问题最基本的方法,赋值规律一般是将-2,
-1,0,1,2…等特殊值代入求解.
【例2】 (2024·河南三模)设函数f(x)的定义域为R,y=f(x-1)+1为奇函数,y=f(x-2)为偶函数,若f(2 024)=1,则f(-2)=( )
A.1 B.-1
C.0 D.-3
因为y=f(x-1)+1为奇函数,所以f(-x-1)+1=-1-f(x-1),所以f(x)的图象关于点(-1,-1)中心对称,则f(-1)=-1.因为y=f(x-2)为偶函数,所以f(-x-2)=f(x-2),所以f(x)的图象关于直线x=-2轴对称.由f(-x-1)+1=-1-f(x-1),得f(-x-2)=-2-f(x),所以f(x-2)=-2-f(x),则f(x-4)=-2-f(x-2)=-2-f(-x-2)=f(x),则f(x)的周期为4,f(2 024)=f(0)=-2-f(-2)=1,则f(-2)=-3.故选D.
[规律方法] 已知抽象函数的周期性、奇偶性求函数值,常利用奇偶性及周期性进行变换,将所有函数的自变量转化到已知解析式的函数定义域内,把未知区间上的函数性质转化为已知区间上的函数性质求解.
【例3】 (2025·德宏质检)已知函数f(x)是定义在R上的奇函数,它的图象是一条连续不断的曲线.若∀x∈(-∞,0],且x1≠x2,>0,则不等式a2f(a2)-(a-1)f(a-1)>0的解集为( )
A. B.(-1,1)
C. D.(0,1)
因为f(x)为奇函数,所以xf(x)是定义在R上的偶函数,由题意可知xf(x)在(-∞,0]上单调递增,则xf(x)在(0,+∞)上单调递减,设g(x)=xf(x),a2f(a2)-(a-1)f(a-1)>0⇔a2f(a2)>(a-1)f(a-1)⇔g(a2)>g(a-1),所以a2<|a-1|,即解得<a<.
[规律方法] 抽象函数不等式解题思路
解抽象函数不等式,先把不等式转化为f(g(x))>f(h(x)),利用单调性把不等式的函数符号“f”脱掉,得到具体的不等式(组).
【例4】 (1)已知函数f(x)满足f(x+y)=f(x)+f(y)+2xy,若f(1)=1,则f(25)=( )
A.25 B.125
C.625 D.15 625
由f(x+y)=f(x)+f(y)+2xy可构造满足条件的函数f(x)=x2,可以快速得到f(25)=625.故选C.
(2)(2025·贵州模拟)已知定义在R上的函数f(x)满足:f(1)=,且f(x+y)+f(x-y)=2f(x)f(y),则下列结论正确的是( )
A.f(0)=0
B.f(x)的周期为4
C.f(2x-1)关于直线x=对称
D.f(x)在(0,+∞)单调递减
由cos(α+β)=cos αcos β-sin αsin β,cos(α-β)=cos αcos β+sin αsin β,可得cos(α+β)+cos(α-β)=2cos αcos β,可设f(x)=cos αx,由f(1)=,即cos α=,则可取α=,即f(x)=cos进行验证.选项A: f(0)=1,故选项A不正确;选项B:由f(x)=cos,则其最小正周期为T==6,故选项B不正确;选项D:由于f(x)为周期函数,则在(0,+∞)不可能为单调函数. 故选项D不正确;选项C:f(2x-1)=cos,又f =cos 0=1,故此时直线x=为其一条对称轴.此时选项C正确,故选C.
[规律方法] 常见的抽象函数模型
(1)正比例函数f(x)=kx(k≠0),对应f(x±y)=f(x)±f(y).
(2)幂函数f(x)=xα,对应f(xy)=f(x)f(y)或f=.
(3)指数函数f(x)=ax(a>0,且a≠1),对应f(x+y)=f(x)f(y)或f(x-y)=.
(4)对数函数f(x)=logax(a>0,且a≠1),对应f(xy)=f(x)+f(y)或f =f(x)-f(y)或f(xn)=nf(x).
1.(2025·银川一模)若函数f(x)是定义在R上的奇函数,f(2-x)=f(x),f(1)=2,则f(1)+f(2)+…+f(30)=( )
A.2 B.0 C.60 D.62
因为f(x)是定义在R上的奇函数,且f(2-x)=f(x),所以f(-x)=f(x+2),f(x+2)=-f(x),f(x+4)=f(x),所以f(x)的周期为4;又f(0)=0,f(1)=2;所以f(2)=f(0)=0,f(3)=-f(1)=-2,f(4)=-f(2)=0;所以f(1)+f(2)+f(3)+f(4)=0;又30=2+7×4;f(1)+f(2)+f(3)+…+f(30)=f(1)+f(2)=2.故选A.
2.已知定义在R上的奇函数f(x)满足f(x+2)=-f(x),当x∈[0,1]时,f(x)单调递增,则( )
A.f(6)<f(-7)<f
B.f(6)<f <f(-7)
C.f(-7)<f <f(6)
D.f <f(-7)<f(6)
因为f(x+2)=-f(x),所以f(x+4)=f(x+2+2)=-f(x+2)=f(x),所以函数f(x)是周期为4的周期函数,所以f(6)=f(2)=-f(0)=f(0),f =f =-f =f ,f(-7)=f(1),又当x∈[0,1]时,f(x)单调递增,所以f(0)<
f <f(1),即f(6)<f <f(-7).
3.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.2 022
C.1 012 D.1 011
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+++…+=+++…+=2×1 012=2 024.
4.(多选题)已知函数f(x)的定义域为R,且f(x+y)=f(x)+f(y),当x>0时,f(x)>0,且满足f(2)=1,则下列说法正确的是( )
A.f(x)为奇函数
B.f(-2)=-1
C.不等式f(2x)-f(x-3)>-2的解集为(-5,+∞)
D.f(-2 023)+f(-2 022)+…+f(0)+…+f(2 022)+f(2 023)=2 023
对于A中,令x=y=0,可得f(0)=f(0)+f(0)=2f(0),所以f(0)=0,令y=-x,得到f(-x)+f(x)=f(0)=0,即f(-x)=-f(x),所以f(x)为奇函数,故A正确;对于B中,因为f(x)为奇函数,所以f(-2)=-f(2)=-1,故B正确;对于C中,设x1>x2,x=x1,y=x2,可得f(x1-x2)=f(x1)+f(-x2),所以f(x1)-f(x2)=f(x1)+f(-x2)=f(x1-x2),又因为x1>x2,所以x1-x2>0,所以f(x1-x2)>0,即f(x1)>f(x2),所以f(x)在R上单调递增,因为f(-2)=-1,所以f(-4)=f(-2-2)=2f(-2)=-2,由f(2x)-f(x-3)>-2,可得
f(2x)>f(x-3)+f(-4),所以f(2x)>f(x-3-4)=f(x-7),所以2x>x-7,得到x>-7,所以f(2x)-f(x-3)>-2的解集为(-7,+∞),所以C错误;对于D中,因为f(x)为奇函数,所以f(-x)+f(x)=0,所以f(-2 023)+f(2 023)=f(-2 022)+f(2 022)=…=f(-1)+f(1)=0,又f(0)=0,故f(-2 023)+f(-2 022)+…+f(0)+…+f(2 022)+f(2 023)=0,所以D错误.故选AB.
5.(2024·四川三模)已知函数f(x)在[2,+∞)上单调递减且对任意x∈R满足f(1+x)=f(3-x),则不等式f(2x-3)>f(5)的解集是________.
(1,4)
因为f(1+x)=f(3-x),所以f(x)的对称轴为直线x=2,f(x)在[2,+∞)单调递减,则f(x)在(-∞,2)单调递增,又因为f(2x-3)>f(5),由对称性可得|2x-3-2|<|5-2|,所以|2x-5|<3,所以-3<2x-5<3,解得1<x<4.
$$