内容正文:
第二章 函 数
教考衔接3 探究抽象函数的性质
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一、真题展示
1.(2022·全国乙卷)已知函数f(x),g(x)的定义域均为R,且f(x)+g(2-x)=5,g(x)-f(x-4)=7.若y=g(x)的图象关于直线x=2对称,g(2)=4,则eq \i\su(k=1,22,f)(k)=( )
A.-21
B.-22
C.-23
D.-24
2.(2023·新课标Ⅰ卷改编)已知函数f(x)的定义域为R,f(xy)=y2f(x)+x2f(y),给出以下结论:①f(0)=0;②f(1)=0;③f(x)是偶函数.其中正确结论的序号为_______.
二、真题溯源
[教材P73C组第2题]
若函数f(x)的定义域是R,且对任意的x,y∈R,都有f(x+y)=f(x)+f(y)成立,试判断f(x)的奇偶性.
三、类法探究
函数的性质是高考的热点内容之一,函数的主要性质有单调性、奇偶性、对称性、周期性(以后将学到).高考往往以抽象函数为载体考查函数性质的综合应用,主要考查逻辑推理能力、抽象概括能力等,对思维品质的考查要求较高.
类型一 抽象函数的单调性
(多选)已知定义在R上的函数f(x),满足任意的x,y∈R,feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+y))=f(x)feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(y)),则( )
A.函数f(x)一定为非奇非偶函数
B.函数f(x)可能既是奇函数又是偶函数
C.当x>0时,f(x)>1,则f(x)在R上单调递增
D.当x<0时,f(x)<1,则f(x)在R上单调递减
[解析] 对于A,B:令x=y=0,则f(0)=f(0)f(0),所以f(0)=0或f(0)=1.
当f(0)=0时,令y=0,则f(x)=f(x)f(0)=0,则f(-x)=0=±f(x),所以此时f(x)既是奇函数又是偶函数,故A错误,B正确;
对于C:当x>0时,f(x)>1,则f(1)>1,
又f(1)=f(0)f(1),所以f(0)≠0,
则f(0)=1.
设x1>x2,则x1-x2>0,则f(x1-x2)>1,
所以f(x1)=f(x1-x2+x2)=f(x1-x2)f(x2),
由于f(x+y)=f(x)f(y),
取y=-x,得f(0)=f(x)f(-x),
所以f(x)=eq \f(f0,f-x)=eq \f(1,f-x),
则当x∈(-∞,0)时,f(-x)>1,则f(x)>0,
所以f(x1)=f(x1-x2)f(x2)>f(x2),
则f(x)在R上单调递增,故C正确;
对于D:设x1<x2,则x1-x2<0,
则f(x1-x2)<1,
所以f(x1)=f(x1-x2+x2)=f(x1-x2)f(x2)<f(x2),
则f(x)在R上单调递增,故D错误,故选BC.
[答案] BC
[反思感悟] 抽象函数的单调性问题一般用单调性的定义来处理,但要运用好所给的条件,判断出函数值之间的关系.常见的思路:先在所证区间上任取x1,x2x1<x2,然后利用题设条件向已知区间上转化,最后利用函数的单调性的定义解决问题.
类型二 抽象函数的奇偶性
已知定义域为R的函数f(x)满足:∀x,y∈R,feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+y))+feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-y))=f(x)feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(y)),且f(1)=1,则下列结论错误的是( )
A.feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0))=2
B.f(x)为偶函数
C.f(x)为奇函数
D.feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2))=-1
[解析] 因为∀x,y∈R,feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+y))+feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-y))=f(x)feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(y)),
取x=1,y=0可得feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1))+feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1))=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1))feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0)),又feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1))=1,所以feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0))=2,A正确;
取x=0,y=x可得f(x)+feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-x))=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0))f(x),
因为feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0))=2,所以feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-x))=f(x),所以f(x)为偶函数,C错误,B正确;
取x=1,y=1可得feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2))+feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0))=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1))feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1)),又feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1))=1,feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0))=2,
所以feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2))=-1,D正确,故选C.
[答案] C
[反思感悟]
判断函数的奇偶性,其中包括两个必备条件
(1)定义域关于原点对称,这是函数具有奇偶性的必要不充分条件,所以首先考虑定义域.
(2)判断f(x)与f(-x)是否具有等量关系,通过赋特殊值合理转化为判断奇偶性的等价等量关系式(f(x)+f(-x)=0(奇函数)或f(x)-f(-x)=0(偶函数))是否成立.
类型三 抽象函数的对称性
(多选)(2025·江西南昌二中月考)定义在R上的函数f(x),满足对任意x∈R,都有f(-x)=f(x+2)=-f(2-x),则下列结论正确的是( )
A.函数f(x)的图象关于点(1,0)成中心对称
B.函数f(x)的图象关于直线x=2轴对称
C.函数f(x)为奇函数
D.若x∈[2,3]时,f(x)=2-x,则x∈[0,1]时,f(x)=x
[解析] A错误,因为∀x∈R,
都有f(x+2)=-f(2-x),
即f(x+2)+f(2-x)=0,所以函数f(x)的图象关于点(2,0)成中心对称;
B错误,因为∀x∈R,
都有f(-x)=f(x+2),所以函数f(x)的图象关于直线x=1轴对称;
C正确,由∀x∈R,
都有f(-x)=f(x+2)=-f(2-x),①
用x-2替换x,得f(-(x-2))=f((x-2)+2)=-f(2-(x-2)),
即f(2-x)=f(x)=-f(4-x),②
所以f(-x)=-f(x),所以函数f(x)为奇函数;
D正确,因为f(-x)=f(x+2),f(x)为奇函数,所以-f(x)=f(x+2),
所以f(x)=-f(x+2),
设x∈[0,1],则x+2∈[2,3],因为当x∈[2,3]时,f(x)=2-x,
所以当x∈[0,1]时,
f(x)=-f(x+2)=-[2-(x+2)]=x.
[答案] CD
[反思感悟] 对称性的三个常用结论
(1)若函数f(x)满足f(a+x)=f(b-x),则y=f(x)的图象关于直线x=eq \f(a+b,2)对称.
(2)若函数f(x)满足f(a+x)=-f(b-x),则y=f(x)的图象关于点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a+b,2),0))对称.
(3)若函数f(x)满足f(a+x)+f(b-x)=c,则函数f(x)的图象关于点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a+b,2),\f(c,2)))对称.
$$