3.2.2 第2课时 函数奇偶性的应用-【金版新学案】2025-2026学年新教材高一数学必修第一册同步课堂高效讲义教师用书word(人教A版)
2025-10-22
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教辅
摘要:
本讲义聚焦函数奇偶性的应用这一核心知识点,系统梳理根据奇偶性求解析式(分区间转化、关注定义域与特殊点)、结合单调性比较大小(转化至同一单调区间)、解不等式(图象辅助或绝对值转化)的方法,承接奇偶性概念,为函数性质综合应用提供学习支架。
资料以“任务-变式-提炼”为主线,通过变式探究(如改变函数奇偶性条件求解析式)培养数学抽象与运算素养,结合图象解不等式渗透数形结合思想发展逻辑推理。课中助力教师分层教学,课后通过对点练与评价帮助学生查漏补缺,强化知识应用能力。
内容正文:
第2课时 函数奇偶性的应用
学习目标
1.掌握用奇偶性求解析式的方法.
2.理解奇偶性对单调性的影响并能用以比较大小、求最值和解不等式,培养数学抽象及数学运算的核心素养.
任务一 根据函数的奇偶性求函数的解析式
(1)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;
(2)设f(x)是偶函数,g(x)是奇函数,且f(x)+g(x)=,求函数f(x),g(x)的解析式.
解:(1)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.
又因为f(x)是定义在R上的奇函数,
所以f(0)=0.
故f(x)=
(2)因为f(x)是偶函数,g(x)是奇函数,
所以f(-x)=f(x),g(-x)=-g(x),
由f(x)+g(x)=,①
用-x代替上式中的x,得f(-x)+g(-x)=,
所以f(x)-g(x)=,②
(①+②)÷2,得f(x)=;
(①-②)÷2,得g(x)=.
[变式探究] 1.(变条件)在本例(1)中,把条件“f(x)是定义在R上的奇函数,当x>0时”改为“f(x)是定义在R上的偶函数,当x≥0时”,其余条件不变,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,故f(x)=
2.(变条件)在本例(2)中,把条件“f(x)是偶函数,g(x)是奇函数”改为“f(x)是奇函数,g(x)是偶函数”,求f(x),g(x)的解析式.
解:因为f(x)是奇函数,g(x)是偶函数,
所以f(-x)=-f(x),g(-x)=g(x),
又f(x)+g(x)=,①
用-x代替上式中的x,得f(-x)+g(-x)=,
即f(x)-g(x)=.②
联立①②得f(x)=,g(x)=.
1.用奇偶性求解析式的步骤
如果已知函数的奇偶性和一个区间[a,b]上的解析式,求关于原点的对称区间[-b,-a]上的解析式,其解题思路为:
(1)“求谁设谁”,即在哪个区间上求解析式,x就应在哪个区间上设;
(2)利用已知区间的解析式进行代入;
(3)利用奇偶性写出f(x)与f(-x)的关系,从而解出f(x).
2.已知函数f(x),g(x)的组合运算与奇偶性,则把x换为-x,构造方程组求解.
[注意] 若函数f(x)的定义域内含0且为奇函数,则必有f(0)=0,但若为偶函数,未必有f(0)=0.
对点练1.(1)若函数f(x)是R上的偶函数,且当x<0时,f(x)=x-x4,则当x>0时,f(x)= .
(2)已知函数f(x)=为奇函数,则g(x)= .
答案:(1)-x-x4 (2)
解析:(1)设x>0,则-x<0,所以f(-x)=(-x)-(-x)4=-x-x4,又函数f(x)是R上的偶函数,所以当x>0时,f(x)=f(-x)=-x-x4.
(2)因为函数f(x)=为奇函数,所以f(0)=g(0)=0.设x<0,则-x>0,f(-x)=(-x)2+1=x2+1,所以f(x)=g(x)=-f(-x)=-x2-1.综上可得,g(x)=
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任务二 利用函数的奇偶性与单调性比较大小
(1)已知f(x)是奇函数,且在区间(-∞,0]上单调递减,则f(1),f(),f(2)的大小关系是( )
A.f()<f(1)<f(2) B.f(2)<f()<f(1)
C.f(2)<f(1)<f() D.f(1)<f()<f(2)
(2)已知函数f(x)为偶函数,当0<x1<x2时,[f(x2)-f(x1)]·(x2-x1)<0恒成立,设a=f(-3),b=f(1),c=f(π),则a,b,c的大小关系为( )
A.b>a>c B.c>b>a
C.a>c>b D.c>a>b
答案:(1)B (2)A
解析:(1)由f(x)为奇函数,且在区间(-∞,0]上单调递减,得f(x)在区间[0,+∞)上也单调递减,又1<<2,所以f(2)<f()<f(1).故选B.
(2)因为函数f(x)为偶函数,所以a=f(-3)=f(3),由于0<x1<x2时,[f(x2)-f(x1)](x2-x1)<0恒成立,所以f(x)在(0,+∞)上单调递减,又1<3<π,所以f(1)>f(3)>f(π),所以b>a>c.故选A.
1.函数的奇偶性与单调性的关系
(1)若函数f(x)为奇函数,则f(x)在关于原点对称的两个区间[a,b]和[-b,-a]上具有相同的单调性.
(2)若函数f(x)为偶函数,则f(x)在关于原点对称的两个区间[a,b]和[-b,-a]上具有相反的单调性.
2.利用函数的奇偶性与单调性比较函数值大小的方法
(1)自变量在同一单调区间上时,直接利用函数的单调性比较大小.
(2)自变量不在同一单调区间上时,需利用函数的奇偶性把自变量转化到同一单调区间上,然后利用单调性比较大小.
对点练2.已知定义在[-5,5]上的函数f(x)是偶函数,其在[0,5]上具有单调性,且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)
答案:D
解析:因为函数f(x)是偶函数,且f(-4)<f(-2),所以f(4)<f(2).又f(x)在[0,5]上具有单调性,所以f(x)在[0,5]上单调递减,从而f(-1)=f(1)>f(3),f(2)>f(3),f(-3)=f(3)>f(5),f(0)>f(1).故选D.
任务三 利用函数的奇偶性与单调性解不等式
(1)已知函数f(x)是定义在R上的奇函数,且f(x)在(0,+∞)上单调递减,f(-5)=0,则不等式f(x)>0的解集是 .
(2)已知偶函数f(x)在区间[0,+∞)上单调递增,则满足f(2x-1)<f()的x的取值范围是 .
答案:(1)(-∞,-5)∪(0,5) (2)(,)
解析:(1)依题意,可以画出f(x)的大致图象:
由图可知,f(x)>0的解集是(-∞,-5)∪(0,5).
(2)因为偶函数f(x)在区间[0,+∞)上单调递增,所以f(x)在区间(-∞,0]上单调递减,不等式f(2x-1)<f()等价于|2x-1|<,即-<2x-1<,解得<x<,故满足f(2x-1)<f()的x的取值范围是(,).
利用函数的奇偶性与单调性解不等式的方法
1.利用图象解不等式.
2.转化为简单不等式求解:
(1)利用已知条件,结合函数的奇偶性,把已知不等式转化为f(x1)<f(x2)的形式.
(2)根据奇函数在关于原点对称的区间上的单调性一致,偶函数在关于原点对称的区间上的单调性相反,脱掉不等式中的“f”,转化为关于x的不等式(组)求解.
对点练3.已知函数f(x)是奇函数,其定义域为(-1,1),且在区间[0,1)上单调递增,若f(a-2)+f(3-2a)<0,试求实数a的取值范围.
解:因为f(a-2)+f(3-2a)<0,
所以f(a-2)<-f(3-2a),
又因为f(x)是奇函数,所以f(a-2)<f(2a-3).
又因为f(x)在区间[0,1)上单调递增,
所以f(x)在区间(-1,1)上单调递增,
所以解得1<a<2.
所以实数a的取值范围为(1,2).
[教材拓展5] 函数的对称性问题(链教材P87习题3.2T13)
1.函数图象关于点成中心对称图形
(1)函数y=f(x)的图象关于坐标原点成中心对称图形的充要条件是函数y=f(x)为奇函数.
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(2)推广:函数y=f(x)的图象关于点P(a,b)成中心对称图形的充要条件是函数y=f(x+a)-b为奇函数.
(3)函数的图象成中心对称图形的常用结论
f(x)在定义域内满足条件
f(x)图象的对称中心
f(a+x)+f(a-x)=2b
点(a,b)
f(x)+f(a-x)=b
点(,)
f(a+x)+f(b-x)=c
点(,)
2.函数图象关于直线成轴对称图形
(1)函数y=f(x)的图象关于y轴(即直线x=0)成轴对称图形的充要条件是函数y=f(x)为偶函数.
(2)推广:函数y=f(x)的图象关于直线x=a成轴对称图形的充要条件是函数y=f(x+a)为偶函数.
(3)函数的图象成轴对称图形的常用结论
f(x)在定义域内满足条件
f(x)图象的对称轴
f(a+x)=f(a-x)
直线x=a
f(x)=f(2a-x)
直线x=a
f(a+x)=f(b-x)
直线x=
(1)若函数y=f(x+2)为偶函数,则函数y=f(x)的图象的对称轴方程为 .
(2)函数f(x)=x3-3x2+1图象的对称中心为 .
答案:(1)x=2 (2)(1,-1)
解析:(1)因为y=f(x+2)为偶函数,所以f(x+2)=f(2-x),所以函数y=f(x)的图象关于直线x=2对称.
(2)因为f(x+1)+1=(x+1)3-3(x+1)2+2=x3+3x2+3x+1-3x2-6x-3+2=x3-3x.设g(x)=f(x+1)+1=x3-3x,所以g(x)是奇函数,即y=f(x+1)+1是奇函数,所以函数f(x)=x3-3x2+1的图象关于(1,-1)对称.
任务再现
(1)利用奇偶性求函数的解析式.(2)利用奇偶性与单调性比较大小、解不等式
方法提炼
转化法、数形结合法
易错警示
解不等式易忽视函数的定义域
1.已知f(x)是R上的奇函数,当x>0时,f(x)=-x+1,则当x<0时,f(x)的表达式为( )
A.f(x)=-x+1 B.f(x)=-x-1
C.f(x)=x+1 D.f(x)=x-1
答案:B
解析:设x<0,则-x>0,f(-x)=x+1.因为f(x)是奇函数,所以x<0时,f(x)=-f(-x)=-x-1.故选B.
2.若奇函数f(x)在区间[3,7]上单调递增,且最小值为5,则f(x)在区间[-7,-3]上( )
A.单调递增且有最大值-5
B.单调递增且有最小值-5
C.单调递减且有最大值-5
D.单调递减且有最小值-5
答案:A
解析:因为f(x)在区间[3,7]上单调递增,且最小值为5,所以f(3)=5.由奇函数在对称区间上单调性相同,可知f(x)在区间[-7,-3]上单调递增,且有最大值f(-3)=-f(3)=-5.故选A.
3.设f(x)是R上的偶函数,且在(0,+∞)上单调递减.若x1<0且x1+x2>0,则( )
A.f(-x1)>f(-x2)
B.f(-x1)=f(-x2)
C.f(-x1)<f(-x2)
D.f(-x1)与f(-x2)的大小关系不确定
答案:A
解析:由x1<0,且x1+x2>0,得x2>-x1>0.因为函数f(x)在(0,+∞)上单调递减,所以f(x2)<f(-x1).又f(x)是R上的偶函数,所以f(-x2)=f(x2),所以f(-x1)>f(-x2).故选A.
4.已知函数y=f(x)是R上的偶函数,且在(-∞,0]上单调递增,若f(a)≥f(),则实数a的取值范围是( )
A.[,+∞) B.(-∞,]
C.[-,] D.(-∞,-]∪[,+∞)
答案:C
解析:因为y=f(x)是R上的偶函数,且在(-∞,0]上单调递增,所以y=f(x)在[0,+∞)上单调递减.因为f(a)≥f(),所以|a|≤,解得-≤a≤.故选C.
课时分层评价23 函数奇偶性的应用
(时间:40分钟 满分:100分)
(本栏目内容,在学生用书中以独立形式分册装订!)
(1—9每小题5分,共45分)
1.已知奇函数f(x)在区间[0,+∞)上单调递增,则满足f(x)<f(1)的x的取值范围是( )
A.(-∞,1) B.(-∞,-1)
C.(0,1) D.[-1,1)
答案:A
解析:由于f(x)在[0,+∞)上单调递增,且是奇函数,所以f(x)在R上单调递增,f(x)<f(1)等价于x<1.故选A.
2.若偶函数f(x)在(0,+∞)上是增函数,则a=f(-),b=f(),c=f()的大小关系是( )
A.b<a<c B.b<c<a
C.a<c<b D.c<a<b
答案:C
解析:由f(x)为偶函数,得a=f(-)=f().又<<,f(x)在(0,+∞)上是增函数,所以f()<f()<f(),即a<c<b.故选C.
3.奇函数f(x)在(-∞,0)上的解析式为f(x)=x(1+x),则f(x)在(0,+∞)上有( )
A.最大值- B.最大值
C.最小值- D.最小值
答案:B
解析:当x>0时,-x<0,所以f(-x)=-x(1-x).又f(-x)=-f(x),所以f(x)=x(1-x)=-x2+x=-(x-)2+,所以当x>0时,f(x)有最大值.故选B.
4.若奇函数f(x)在(0,+∞)上单调递增,且f(3)=0,则不等式>0的解集为( )
A.(-3,0)∪(3,+∞)
B.(-3,0)∪(0,3)
C.(-∞,-3)∪(3,+∞)
D.(-∞,-3)∪(0,3)
答案:A
解析:因为f(x)为奇函数,f(3)=0,所以f(-3)=0,=f(x).因为f(x)在(0,+∞)上单调递增,所以f(x)在(-∞,0)上单调递增.当x>0时,由f(x)>0,得f(x)>f(3),所以x>3;当x<0时,由f(x)>0,得f(x)>f(-3),所以-3<x<0.所以原不等式的解集为(-3,0)∪(3,+∞).故选A.
5.(多选)一个偶函数的定义域为[-7,7],它在[0,7]上的图象如图所示,下列说法正确的是( )
A.这个函数有三个单调递增区间
B.这个函数有两个单调递减区间
C.这个函数在其定义域内有最大值7
D.这个函数在其定义域内有最小值-7
答案:AC
解析:根据偶函数在[0,7]上的图象及其对称性,作出函数在[-7,0]上的图象,如图所示,可知这个函数有三个单调递增区间;有三个单调递减区间;在其定义域内有最大值是7;在其定义域内最小值不是-7.故选AC.
6.(多选)已知函数f(x)是R上的奇函数,且当x≥0时,f(x)=x2+x+a-2,则( )
A.a=2 B.f(2)=2
C.f(x)是R上的增函数 D.f(-3)=-12
答案:ACD
解析:f(x)是R上的奇函数,故f(0)=a-2=0,得a=2,故A正确;f(2)=4+2=6,故B错误;当x≥0时,f(x)=x2+x在[0,+∞)上单调递增,利用奇函数的对称性可知,f(x)在(-∞,0]上单调递增,故f(x)是R上的增函数,故C正确;f(-3)=-f(3)=-9-3=-12,故D正确.故选ACD.
7.已知函数f(x)是奇函数,函数g(x)=f(x)-2,则g(2 025)+g(-2 025)= .
答案:-4
解析:根据题意,函数f(x)是奇函数,则f(x)+f(-x)=0,则g(x)+g(-x)=f(x)-2+f(-x)-2=0-4=-4,则g(2 025)+g(-2 025)=-4.
8.若奇函数f(x)在区间[3,6]上单调递增,且在区间[3,6]上的最大值为7,最小值为-1,则f(-3)+2f(-6)= .
答案:-13
解析:由f(x)在区间[3,6]上单调递增,在区间[3,6]上的最大值为7,最小值为-1,得f(3)=-1,f(6)=7.因为f(x)是奇函数,所以f(-3)=-f(3)=1,f(-6)=-f(6)=-7,所以f(-3)+2f(-6)=1+2×(-7)=-13.
9.已知f(x)是定义在R上的偶函数,且在区间(-∞,0)上单调递增.若f(-3)=0,则<0的解集为 .
答案:{x|-3<x<0,或x>3}
解析:因为f(x)是定义在R上的偶函数,且在区间(-∞,0)上单调递增,所以f(x)在区间(0,+∞)上单调递减.所以f(3)=f(-3)=0.当x>0时,由f(x)<0,即f(x)<f(3),解得x>3;当x<0时,由f(x)>0,即f(x)>f(-3),解得-3<x<0.故所求解集为{x|-3<x<0,或x>3}.
10.(10分)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<x<,
所以函数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<x≤2.
所以不等式g(x)≤0的解集为(,2].
(11—13每小题5分,共15分)
11.已知a>0,设函数f(x)=x5+2x+b,x∈[-a,a],b∈Z.若f(x)的最大值为M,最小值为m,则M和m的值可能为( )
A.4和3 B.3和1
C.5和2 D.7和4
答案:B
解析:设g(x)=x5+2x,则g(x)=x5+2x为奇函数,函数g(x)=x5+2x在[-a,a]上的最大值与最小值的和为0,所以函数f(x)=x5+2x+b,x∈[-a,a],b∈Z的最大值M,最小值m满足M+m=2b,为偶数.故选B.
12.(多选)已知f(x),g(x)都是定义在R上的函数,其中f(x)是奇函数,g(x)是偶函数,且f(x)+g(x)=x2+2x+2,则下列说法正确的是( )
A.g(f(x))为偶函数
B.g(0)=0
C.对∀x1,x2∈(-∞,0),不等式g≤总成立
D.对∀x1,x2∈(0,+∞),且x1<x2,总有x1x2·[f(x1)-f(x2)]+x1-x2<0
答案:ACD
解析:因为f(x)是R上的奇函数,g(x)是R上的偶函数,且f(x)+g(x)=x2+2x+2,所以f(-x)+g(-x)=+2+2=x2-2x+2,有-f(x)+g(x)=x2-2x+2,所以解得f(x)=2x,g(x)=x2+2.对于A,g=g=g,g(f(x))为偶函数,故A正确;对于B,g(0)=2,故B错误;对于C,对∀x1,x2∈(-∞,0),则-g=-==≥0,所以不等式g≤总成立,故C正确;对于D,对∀x1,x2∈(0,+∞),且x1<x2,则x1-x2<0,2x1x2+1>0,所以x1x2·[f(x1)-f(x2)]+x1-x2=x1x2+x1-x2=<0,故D正确.故选ACD.
13.(多选)已知函数f(x)的定义域为R,对任意实数x,y满足f(x-y)=f(x)-f(y)+1,且f(1)=0,当x>0时,f(x)<1,则下列选项中正确的有( )
A.f(0)=1
B.f(2)=-2
C.y=f(x)-1为奇函数
D.f(x)为R上的减函数
答案:ACD
解析:对于A,f(0)=f(0)-f(0)+1,故f(0)=1,故A正确;对于B,f(-1)=f(0)-f(1)+1=2,f(2)=f(1)-f(-1)+1=-1,故B错误;对于C,f(0-x)=f(0)-f(x)+1=2-f(x),故f(-x)-1=-[f(x)-1],y=f(x)-1为奇函数,故C正确;对于D,任取x1,x2∈R,且x1>x2,则f(x1)-f(x2)=f(x1-x2)-1,因为x1>x2,所以x1-x2>0,又当x>0时,f(x)<1,所以f(x1-x2)-1<0,所以f(x1)<f(x2),所以f(x)是R上的减函数,故D正确.故选ACD.
14.(10分)已知函数f(x)是定义在R上的奇函数,且当x>0时,f(x)=x2-2x-3.
(1)求函数f(x)的解析式并画出函数图象,根据图象写出函数f(x)的单调递增区间;
(2)若方程f(x)-m=0有3个相异的实数根,求实数m的取值集合;
(3)求不等式f(x)>2的解集.
解:(1)当x>0时,f(x)=x2-2x-3,
令x<0,则-x>0,所以f(-x)=(-x)2-2(-x)-3=x2+2x-3.
又函数f(x)是定义在R上的奇函数,所以当x<0时,f(-x)=-f(x)=x2+2x-3,
即f(x)=-x2-2x+3.
又f(0)=0,所以f(x)=
作出函数f(x)的图象如下:
由图可知,函数f(x)的单调递增区间为(-∞,-1),(1,+∞).
(2)若方程f(x)-m=0有3个相异的实数根,则函数y=f(x)的图象与直线y=m有3个交点,
由图可知,m=0或-4<m<-3或3<m<4,
所以实数m的取值集合是{m|m=0,或-4<m<-3,或3<m<4}.
(3)当x<0时,由-x2-2x+3>2,即x2+2x-1<0,解得-1-<x<0;
当x=0时,0>2,显然不成立;
当x>0时,由x2-2x-3>2,即x2-2x-5>0,
解得x>1+.
综上,不等式f(x)>2的解集为{x|-1-<x<0,或x>1+}.
15.(5分)(多选)(新定义)给出定义:若m-<x≤m+(其中m为整数),则称m为离实数x最近的整数,记作{x},即{x}=m.则下列关于函数f(x)=x-{x}的说法中正确的有( )
A.函数y=f(x)的定义域是R,值域是(-,]
B.函数y=f(x)是偶函数
C.函数y=f(x)是奇函数
D.函数y=f(x)在(-,]上单调递增
答案:AD
解析:化简函数解析式可得,
f(x)=x-{x}=画出函数的图象,如图所示,由图象可知函数y=f(x)的定义域是R,值域是(-,],故A正确;由图可以得出,函数图象既不关于y轴对称,也不关于坐标原点对称,且f(x)在(-,]上单调递增,故函数f(x)既不是奇函数,也不是偶函数,从而B、C错误,D正确.故选AD.
16.(15分)设f(x)是定义在R上的奇函数,且对任意a,b∈R,当a+b≠0时,都有>0.
(1)若a>b,试比较f(a)与f(b)的大小关系;
(2)若f(1+m)+f(3-2m)≥0,求实数m的取值范围.
解:(1)因为a>b,所以a-b>0,
由题意得>0,
所以f(a)+f(-b)>0.
又f(x)是定义在R上的奇函数,
所以f(-b)=-f(b),所以f(a)-f(b)>0,
即f(a)>f(b).
(2)由(1)知f(x)为R上的增函数,
因为f(1+m)+f(3-2m)≥0,
所以f(1+m)≥-f(3-2m),
即f(1+m)≥f(2m-3),
所以1+m≥2m-3,所以m≤4.
所以实数m的取值范围为(-∞,4].
学生用书⬇第85页
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