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课时测评9 函数的奇偶性、周期性
(时间:60分钟 满分:93分)
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(1-8题,每小题5分,共40分)
1.下列函数中,是偶函数的为( )
A.f(x)=ln x B.f(x)=x3
C.f(x)=sin x D.f(x)=ex+e-x
答案:D
解析:对于A,因为f(x)=ln x的定义域为(0,+∞), 所以f(x)=ln x不具有奇偶性,故A错误;对于B,C,可知f(x)=x3,f(x)=sin x均为奇函数,故B,C错误;对于D,因为f(x)=ex+e-x的定义域为R,且f(-x)=e-x+ex=ex+e-x=f(x),故D正确.故选D.
2.(2025·陕西宝鸡模拟)已知函数f(x)=x·为偶函数,则a=( )
A.-1 B.-
C. D.1
答案:B
解析:由于f(x)为偶函数,则f(-x)=f(x)恒成立,则f(-1)=f(1),则有-1·=a+,可得a=-,经验证满足f(-x)=f(x)恒成立.故选B.
3.(2025·上海黄浦期末)已知函数y=f(x)是定义在R上的偶函数,当x≥0时,f(x)=x+sin x,当x<0时,f(x)的表达式为( )
A.x+sin x B.-x-sin x
C.-x+sin x D.x-sin x
答案:B
解析:设x<0,则-x>0,f(-x)=-x+sin(-x)=-x-sin x,因为函数y=f(x)是定义在R上的偶函数,所以f(x)=f(-x)=-x-sin x.故选B.
4.(2025·广东深圳期末)已知函数f(x)=x-sin x,a=f(π),b=f(2),c=-f,则a,b,c的大小关系为( )
A.a>b>c B.a>c>b
C.b>c>a D.b>a>c
答案:A
解析:由x∈R,f(-x)=-x-sin(-x)=-x+sin x=-f(x),故f(x)为奇函数,则c=-f(-)=f(),<<2<π,函数y=sin x在上单调递减,故f(x)=x-sin x在上单调递增,则f<f(2)<f(π),即a>b>c.故选A.
5.(多选题)f(x)是定义在R上的偶函数,当x≥0时,f(x)=4x-x2,则下列说法中错误的是( )
A.f(x)的单调递增区间为∪[0,2]
B.f(-π)<f(5)
C.f(x)的最大值为4
D.f(x)>0的解集为
答案:ABD
解析:对于A,两个单调区间中间要用“和”或“,”连接,故A错误;对于B, 因为f(x)是定义在R上的偶函数,所以f(-π)=f(π),又f(x)在上单调递减,则f(-π)>f(5),故B错误;对于C,当x≥0时,f(x)=4x-x2=-+4,f(x)最大值为4,又因为f(x)是偶函数,所以f(x)的最大值为4,故C正确;对于D,如图所示:f(x)>0的解集为∪,故D错误.故选ABD.
6.(多选题)已知函数f(x)对∀x∈R,都有f(x)=f(-x),f(x+1)为奇函数,且x∈[0,1)时,f(x)=x2,则下列结论正确的是( )
A.函数f(x)的图象关于点(1,0)中心对称
B.f(x)是周期为2的函数
C.f(-1)=0
D.f=
答案:ACD
解析:因为f(x+1)为奇函数,所以f(-x+1)=-f(x+1),即f(-x)+f(x+2)=0,故f(x)的图象关于点(1,0)中心对称,故A正确;由f(-x)=f(x),f(-x)+f(x+2)=0得f(x)=-f(2+x),所以f(x+2)=-f(x),所以f(x+4)=-f(x+2)=f(x),即f(x)是周期为4的函数,故B错误;由f(-x+1)=-f(x+1),令x=0,得f(1)=-f(1),所以f(1)=0,故f(-1)=f(1)=0,故C正确;当x∈[0,1)时,f(x)=x2, 因为f(x)的周期为4,所以f=f=f=,故D正确.故选ACD.
7.(开放题)写出一个最小正周期为5的偶函数 .
答案:f(x)=cosx(答案不唯一)
解析:由最小正周期为5的偶函数,可考虑三角函数中的余弦型函数f(x)=Acos ωx+b(A≠0),满足f(-x)=Acos ωx+b=f(x),即是偶函数.根据最小正周期T==5,可得ω=.令A=1,b=0,f(x)=cosx.
8.函数f(x)是周期为4的偶函数,当x∈[0,2]时,f(x)=x-1,则不等式xf(x)>0在(-1,3)上的解集为 .
答案:(-1,0)∪(1,3)
解析:根据函数f(x)是周期为4的偶函数,以及当x∈[0,2]时,f(x)=x-1,画出函数f(x)的部分图象如图所示,由图可知,当x∈(-1,0)时,f(x)<0,xf(x)>0符合题意;当x∈(1,3)时,f(x)>0,xf(x)>0符合题意;综上所述,不等式的解集为(-1,0)∪(1,3).
9.(13分)设f(x)是定义在R上的奇函数,且对任意实数x,恒有f(x+2)=-f(x).当x∈[0,2]时,f(x)=2x-x2.
(1)求证:f(x)是周期函数;(3分)
(2)当x∈[2,4]时,求f(x)的解析式;(4分)
(3)计算f(0)+f(1)+f(2)+…+f(2 026).(6分)
解:(1)证明:因为f(x+2)=-f(x),所以f(x+4)=-f(x+2)=f(x).
所以f(x)是周期为4的周期函数.
(2)当x∈[-2,0]时,-x∈[0,2],由已知得f(-x)=2(-x)-(-x)2=-2x-x2.
又f(x)是奇函数,所以f(-x)=-f(x)=-2x-x2,所以f(x)=x2+2x.
又当x∈[2,4]时,x-4∈[-2,0],所以f(x-4)=(x-4)2+2(x-4).
又f(x)是周期为4的周期函数,所以f(x)=f(x-4)=(x-4)2+2(x-4)=x2-6x+8.
从而求得x∈[2,4]时,f(x)=x2-6x+8.
(3)f(0)=0,f(1)=1,f(2)=0,f(3)=-1.又f(x)是周期为4的周期函数,
所以f(0)+f(1)+f(2)+f(3)=f(4)+f(5)+f(6)+f(7)=…=f(2 020)+f(2 021)+f(2 022)+f(2 023)=0,
f(2 024)+f(2 025)+f(2 026)=f(0)+f(1)+f(2)=1,
所以f(0)+f(1)+f(2)+…+f(2 026)=1.
(10-12题,每小题5分,共15分)
10.已知定义在R上的奇函数f(x)的周期为2,且当x∈(0,2)时,f(x)=2x-2.则函数f(x)在区间[-4,4]内的零点个数为( )
A.5 B.7
C.9 D.11
答案:C
解析:因为f(x)是定义在R上的奇函数,所以f(0)=0,又因为f(x)的周期为T=2,所以f(-4)=f(-2)=f(2)=f(4)=f(0)=0,因为当x∈(0,2)时,f(x)=2x-2,则f(1)=0,结合周期性,可知f(-3)=f(-1)=f(1)=f(3)=0,综上,f(x)在区间[-4,4]内的零点个数为9.故选C.
11.(多选题)(2025·江西南昌期末)已知f(x)为定义在R上的奇函数,g(x)为定义在R上的偶函数,则( )
A.f(f(x))=f B.g(g(x))=g(-g(-x))
C.f(g(x))=-f(-g(-x)) D.g(f(x))=-g(-f(-x))
答案:ABC
解析:对于A,因为f(x)为定义在R上的奇函数,g(x)为定义在R上的偶函数,所以f(-x)=-f(x),g(-x)=g(x),所以f=f(f(x)),故A正确;对于B,g(-g(-x))=g(-g(x))=g(g(x)),故B正确;对于C,f(-g(-x))=f=-f(g(x)),即f(g(x))=-f(-g(-x)),故C正确;对于D,g(-f(-x))=g(f(x)),故D错误.故选ABC.
12.若f(x)=sin x+x3+x+1 012,则不等式f(x+1)+f(2x)>2 024的解集是 .
答案:
解析:f(x)的定义域为R,令g(x)=sin x+x3+x,则f(x)=g(x)+1 012,所以g(-x)=sin(-x)-x3-x=-sin x-x3-x=-g(x),所以g(x)是奇函数,又g'(x)=cos x+3x2+1>0,所以g(x)在R上是增函数,由f(x+1)+f(2x)>2 024,得g(x+1)+1 012+g(2x)+1 012>2 024,所以g(x+1)+g(2x)>0,所以g(x+1)>-g(2x)=g(-2x),所以x+1>-2x,解得x>-,则原不等式的解集为.
13.(15分)(一题多问) 已知f(x)是定义在[-1,1]上的偶函数,且x∈[-1,0]时,f(x)=.
(1)求函数f(x)的表达式;(4分)
(2)判断并证明函数f(x)在区间[0,1]上的单调性;(5分)
(3)解不等式f(1-a)-f(3+a)<0.(6分)
解:(1)当x∈(0,1]时,-x∈[-1,0),因为f(x)是定义在[-1,1]上的偶函数,
所以f(x)=f(-x)=-,
因此f(x)=
(2)函数f(x)在区间[0,1]上单调递减.
证明如下:设x1,x2是[0,1]上任意两个实数,且x1<x2,则有0≤x1<x2≤1,由(1)可知f(x)=-,x∈[0,1],
于是f(x1)-f(x2)=--=.
因为0≤x1<x2≤1,所以x1-x2<0,x1x2<1,
所以f(x1)-f(x2)>0⇒f(x1)>f(x2),
所以函数f(x)在区间[0,1]上单调递减.
(3)因为偶函数f(x)在区间[0,1]上单调递减,
所以f(1-a)-f(3+a)<0⇒f(1-a)<f(3+a)⇒
解得a∈⌀,所以不等式f(1-a)-f(3+a)<0的解集为空集.
(14、15题,每小题5分,共10分)
14.(多选题)(2025·山东滨州期末)设函数f(x)=+,则下列结论正确的是( )
A.f(x)在区间(0,+∞)上为增函数
B.f(x)为偶函数
C.f(x)的值域为(0,2]
D.不等式f(x+1)>f(2)的解集为(-3,1)
答案:BCD
解析:函数f(x)的定义域为R,f(-x)=+=f(x),所以f(x)为偶函数,故B正确;当x≥0时,易知,函数f(x)在[0,+∞)上单调递减,由对称性可知,函数f(x)在(-∞,0)上单调递增,f(0)=2,且f(x)>0,则f(x)的值域为(0,2],故A错误,C正确;不等式f(x+1)>f(2)等价于f(|x+1|)>f(2),则<2,解得-3<x<1,即不等式f(x+1)>f(2)的解集为(-3,1),故D正确.故选BCD.
15.(多选题)狄利克雷是解析数论的创始人之一,对数学分析和数学物理有突出贡献,与其有关的函数y=x2-D(x)=称为类狄利克雷函数,以下关于类狄利克雷函数的说法正确的是( )
A.是偶函数 B.D(D(x))=1
C.值域是[0,1] D.函数y=x2-D(x)值域包含正整数集
答案:AB
解析:由题意,函数D(x)的定义域是R ,若x是有理数则-x也是有理数,若x是无理数则-x也是无理数,所以D(x)=D(-x),函数D(x)为偶函数,所以y=x2-D(x)为偶函数,故A正确;当x是无理数时,D(D(x))=D(0)=1;当x是有理数时,D(D(x))=D(1)=1,故B正确;当x=2时,x2-1=3,故C错误;函数y=x2-D(x)=由x2-1=4,可得x=±,此时x为无理数,所以x2-1≠4,由x2=4,可得x=±2,此时x为有理数,所以x2≠4,综上可知,函数y=x2-D(x)的值域内不含有4,故D错误.故选AB.
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