内容正文:
§4 函数的奇偶性与简单的幂函数
§4.1 函数的奇偶性
学习目标
素养要求
1.了解函数奇偶性的含义.
2.掌握判断函数奇偶性的方法.
3.了解函数奇偶性与图象的对称性之间的关系.
1.通过函数奇偶性定义的学习,提升数学抽象的核心素养.
2.借助利用奇偶性求参数问题,培养数学运算的核心素养.
3.通过了解函数奇偶性与函数对称性之间的关系,提升直观想象的核心素养.
[自主梳理]
知识点 函数的奇偶性
[问题1] 奇函数、偶函数的定义域有什么特征?
答:由于f(-x)与f(x)都有意义,故-x和x同时属于定义域,所以奇、偶函数的定义域关于原点对称.换言之,若函数的定义域不关于原点对称,则这个函数一定不具有奇偶性.
[问题2] 一个函数的图象关于y轴对称,那么这个函数是偶函数吗?函数图象关于原点对称呢?
答:若一个函数的图象关于y轴对称,则这个函数是偶函数;图象关于原点对称,则这个函数是奇函数.
[问题3] 从函数图象看,奇、偶函数在对称区间上单调性是否一致?
答:奇函数在关于原点对称的区间内单调性一致,偶函数在关于原点对称的区间内单调性相反.
►知识填空
1.奇函数
设函数f(x)的定义域是A,如果对任意的x∈A,有-x∈A,且f(-x)=-f(x),那么称函数f(x)为奇函数.奇函数的图象关于原点对称,反之亦然.
2.偶函数
设函数f(x)的定义域是A,如果对任意的x∈A,有-x∈A,且f(-x) =f(x),那么称函数f(x)为偶函数.偶函数的图象关于y轴对称,反之亦然.
3.奇偶性
当函数f(x)是奇函数或偶函数时,称f(x)具有奇偶性.奇函数和偶函数的定义域均关于原点对称,如(-∞,+∞),(-a,a),[-a,a](a>0)等.
[自主检验]
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)奇、偶函数的定义域都关于原点对称.( )
(2)奇函数的图象一定过原点.( )
(3)对于定义在R上的函数f(x),若f(-1)=f(1),则函数f(x)一定是偶函数.( )
(4)若对于定义域内的任意一个x,都有函数f(x)+f(-x)=0,则函数f(x)是奇函数.( )
答案:(1)√ (2)× (3)× (4)√
2.下列函数为奇函数的是( )
A.y=|x| B.y=3-x
C.y= D.y=-x3+14
答案:C
3.f(x)=x3+的图象关于( )
A.原点对称 B.y轴对称
C.y=x对称 D.y=-x对称
解析:选A 由于f(-x)=(-x)3+=-=-f(x),且定义域为{x|x≠0},所以f(x)是奇函数,故其图象关于原点对称.
4.设f(x)是定义在R上的奇函数,当x≤0时,f(x)=2x2-x,则f(1)=________.
答案:-3
题型一 判断函数的奇偶性
[例 1] 判断下列函数的奇偶性:
(1)f(x)=;(2)f(x)=x3-2x;
(3)f(x)=x2+1;(4)f(x)=+.
解:(1)函数的定义域为(-∞,-1)∪(-1,+∞)不关于原点对称,故函数f(x)既不是奇函数,又不是偶函数.
(2)函数的定义域为R.
∵f(-x)=(-x)3-2(-x)=-(x3-2x)=-f(x),
∴函数f(x)=x3-2x是奇函数.
(3)函数的定义域为R.
∵f(-x)=(-x)2+1=x2+1=f(x),
∴函数f(x) =x2+1是偶函数.
(4)∵函数的定义域为{-1,1}且f(x)=0,f(-1)=0,f(1)=0,
∴f(-1)=f(1)且f(-1)=-f(1).
∴函数f(x)= +既是奇函数,又是偶函数.
判断函数奇偶性的方法
(1)定义法:
①定义域关于原点对称;
②确定f(-x)与f(x)的关系.
(2)图象法.
判断下列函数的奇偶性:
(1)f(x)=x+;
(2)f(x)=x2-|x|+1;
(3)f(x)=3x+1;
(4)f(x)=|x+2|+|x-2|.
解:(1)f(x)的定义域为(-∞,0)∪(0,+∞),关于原点对称,又f(-x)=-x+=-=-f(x),
∴f(x)是奇函数.
(2)f(x)的定义域为R,关于原点对称,
又f(-x)=(-x)2-|-x|+1=x2-|x|+1=f(x),
∴f(x)是偶函数.
(3)f(x)的定义域为R,f(1)=4,f(-1)=-2,
∴f(1)≠f(-1),f(-1)≠-f(1).
∴f(x)既不是奇函数也不是偶函数.
(4)法一:(定义法)f(x)=|x+2|+|x-2|的定义域为R,∵f(-x)=|-x+2|+|-x-2|=|x-2|+|x+2|=f(x),
∴f(x)=|x+2|+|x-2|是偶函数.
法二:(图象法)函数f(x)的定义域为R,
f(x)=|x+2|+|x-2|=
画出函数图象如图所示,
∵图象关于y轴对称,∴函数f(x)是偶函数.
题型二 利用函数的奇偶性求解析式
[例 2] 若f(x)是定义在R上的奇函数,当x>0时,f(x)=x2-2x+3,求f(x)的解析式.
解:当x<0时,-x>0,f(-x)=(-x)2-2(-x)+3=x2+2x+3,由于f(x)是奇函数,
故f(x)=-f(-x),
所以f(x)=-x2-2x-3.
即当x<0时,f(x)=-x2-2x-3.
故f(x)=
已知函数的奇偶性和函数在某区间上的解析式,求对称区间上的解析式时,首先设出所求区间上的自变量,利用奇、偶函数的定义域关于原点对称的特点,把它转化到已知解析式的区间上,代入已知的解析式,然后再次利用函数的奇偶性求解即可.
1.f(x)为R上的奇函数,且当x≥0,f(x)=x(1+x3),则当x<0时,f(x)为( )
A.x(1+x3) B.-x(1-x3)
B.x(1-x3) D.-x(1+x3)
答案:C
2.(变条件)若把本例中的奇函数改为偶函数,其他条件不变,求当x<0时,f(x)的解析式.
解:当x<0时,-x>0, f(-x)=(-x)2-2(-x)+3=x2+2x+3,由于f(x)是偶函数,故f(x)=f(-x),所以f(x) =x2+2x+3,即当x<0时,f(x) =x2+2x+3.
题型三 奇偶性与单调性的综合应用
[例 3] 已知函数f(x)的定义域为(-2,2),函数g(x)=f(x-1)+f(3-2x).
(1)求函数g(x)的定义域;
(2)若f(x)为奇函数,并且在定义域上是减函数,求不等式g(x)≤0的解集.
解:(1)由题意可知
所以解得<x<,
故函数g(x)的定义域为.
(2)由g(x)≤0,
得f(x-1)+f (3-2x)≤0,
所以f(x-1)≤-f(3-2x).
因为f(x)为奇函数,
所以f(x-1)≤f(2x-3).
而f(x)在(-2,2)上是减函数,
所以解得<x≤2.
故不等式g(x)≤0的解集为.
奇偶性、单调性的综合应用
利用奇偶性可以求值以及式子、性质的转化,利用单调性主要解决不等式的转化,在综合性题目中要熟悉奇偶性、单调性的应用技巧,熟练应用.
1.已知函数f(x)是定义在[-5,5]上的偶函数,且在[0,5]上单调,若f(-4)<f(-2),则下列不等式一定成立的是( )
A.f(-1)<f(3)
B.f(2)<f(3)
C.f(-3)<f(5)
D.f(0)>f(1)
解析:选D 由题意可得,函数f(x)在[-5,0)上单调,再根据f(-4)<f(-2),可得函数f(x)在[-5,0)上单调递增,故函数f(x)在[0,5]上单调递减,故f(0)>f(1).
2.已知函数y=f(x)是偶函数,且在[0,+∞)上单调递减.若f(a)<f(2),求实数a的取值范围.
解:∵y=f(x)是偶函数,∴f(a)=f(|a|).
又|a|≥0,且f(|a|)<f(2),
∴|a|>2,即a>2或a<-2.
∴实数a的取值范围是(-∞,-2)∪(2,+∞).
[课堂小结]
1.奇偶函数的定义
对于f(x)定义域内的任意一个x,如果都有f(-x)=-f(x)⇔f(-x)+f(x)=0⇔f(x)为奇函数;如果都有f(-x)=f(x)⇔f(-x)-f(x)=0⇔f(x)为偶函数.
2.奇偶函数的性质
(1)函数为奇函数⇔它的图象关于原点对称;函数为偶函数⇔它的图象关于y轴对称.
(2)奇函数在关于原点对称的两个区间上的单调性一致,偶函数在关于原点对称的两个区间上的单调性相反.
(3)若奇函数f(x)在x=0处有定义,则f(0)=0.
3.奇偶性的判断方法
判断函数奇偶性时,需先依据解析式求出定义域,在定义域关于原点对称的前提下,判断解析式是否满足f(-x)=f(x)或f(-x)=-f(x).
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