内容正文:
主干梳理 基础落实
考点探究 核心突破
第8节 函数的奇偶性与周期性
考试要求 考题分析
1.结合具体函数,了解奇偶性的概念和几何意义.会运用函数图象理解和研究函数的奇偶性.
2.结合三角函数,了解周期性的概念和几何意义.会判断、应用简单函数的周期性解决问题.
3.能综合运用函数的奇偶性、单调性、周期性、对称性等解决相关问题. 年份 新高考Ⅰ卷 新高考Ⅱ卷
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2023年 - -
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主干梳理 基础落实
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【知识梳理】
1.函数的奇偶性
奇偶性 定义 图象
偶函数 一般地,设函数f(x)的定义域为D,如果∀x∈D,都
有-x∈D,且_________,那么函数f(x)就叫做偶函数 关于
____对称
奇函数 一般地,设函数f(x)的定义域为D,如果∀x∈D,都
有-x∈D,且__________,那么函数f(x)就叫做奇函数 关于__________
对称
f(-x)=f(x)
y轴
f(-x)=-f(x)
坐标原点
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[注意点]奇、偶函数定义域的特点是关于原点对称,函数的定义域关于原点对称是函数具有奇偶性的必要不充分条件.
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2.函数的周期性
(1)周期函数:一般地,设函数f(x)的定义域为D,如果存在一个非零常数T,使得对每
一个x∈D都有x+T∈D,且f(x+T)=_____,那么函数f(x)就叫做周期函数.非零常数___
叫做这个函数的周期.
(2)最小正周期:如果在周期函数f(x)的所有周期中存在一个______的正数,那么这个
最小的正数就叫做f(x)的最小正周期(若不特别说明,T一般都是指最小正周期).
[注意点]存在一个非零常数T,使f(x+T)=f(x)为恒等式,即自变量x每增加一个T
后,函数值就会重复出现一次.
f(x)
T
最小
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【常用结论】
函数奇偶性的常用结论
1.如果函数f(x)是奇函数且在x=0处有定义,则f(0)=0;
2.如果函数f(x)是偶函数,则f(-x)=f(x)=f(|x|).
3.如果函数f(x)是定义在区间D上的奇函数,则对任意的x∈D,都有f(x)+f(-x)=0.特别地,若奇函数f(x)在D上有最值,则f(x)max+f(x)min=0,且0∈D,则f(0)=0.
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【知能自测】
类型 回源教材 澄清盲点 结论应用
题号 3 1 2,4
1.(易错辨析)正确的画“√”,错误的画“×”.
(1)函数y=x2在x∈(0,+∞)上是偶函数.( )
(2)若函数f(x)为奇函数,则一定有f(0)=0.( )
(3)若T是函数f(x)的一个周期,则nT(n∈Z,n≠0)也是函数f(x)的周期.( )
(4)对于函数y=f(x),若存在x,使f(-x)=-f(x),则函数y=f(x)一定是奇函数.( )
×
×
√
×
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2.设偶函数f(x)满足f(x)=x3-8(x≥0),则{x|f(x-2)>0}=( )
A.{x|x<-2或x>4} B.{x|x<0或x>4}
C.{x|x<0或x>6} D.{x|x<-2或x>2}
【解析】选B.由f(x)=x3-8,知f(x)在[0,+∞)上单调递增,且f(2)=0.由结论2及已知条件可知f(x-2)>0⇒f(|x-2|)>f(2).所以|x-2|>2,解得x<0或x>4.
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3.(必修第一册P86习题T11变式)已知函数f(x)是定义在R上的奇函数,
当x≥0时,f(x)=x(1+x),则f(-1)=________.
【解析】f(1)=1×2=2,又f(x)为奇函数,所以f(-1)=-f(1)=-2.
答案:-2
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4.设函数f(x)=的最大值为M,最小值为m,则M+m=________.
【解析】函数f(x)的定义域为R,f(x)==1+,设g(x)=,
则g(-x)=-g(x),所以g(x)为奇函数,由结论3可知,g(x)max+g(x)min=0,
所以M+m=[g(x)+1]max+[g(x)+1]min=2+g(x)max+g(x)min=2.
答案:2
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考点探究 核心突破
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考点一 函数奇偶性的判断
【例1】判断下列函数的奇偶性.
(1)f(x)=x3-;
(2)f(x)=;
(3)f(x)=+;
(4)f(x)=
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【解析】(1)原函数的定义域为{x|x≠0},关于原点对称,并且对于定义域内的任意一个x都有f(-x)=(-x)3-=-(x3-)=-f(x),从而函数f(x)为奇函数.
(2)由得-2<x<2,即函数f(x)的定义域是{x|-2<x<2},关于原点对称.
因此f(x)==lg (4-x2),所以f(-x)=f(x),因此函数f(x)是偶函数.
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(3)由得x2=3,解得x=±,
即函数f(x)的定义域为{-,},
从而f(x)=+=0.
因此f(-x)=-f(x)且f(-x)=f(x),
所以函数f(x)既是奇函数又是偶函数.
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(4)如图,作出函数f(x)的图象,由奇函数的图象关于原点对称的特征知函数f(x)为奇函数.
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【思维升华】
判断函数的奇偶性的两个必备条件
(1)定义域关于原点对称,否则即为非奇非偶函数.
(2)判断f(x)与f(-x)是否具有等量关系,在判断奇偶性的运算中,可以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.
[提醒]分段函数奇偶性的判断,要分别从x>0和x<0来寻找等式f(-x)=f(x)或f(-x)=-f(x)成立,只有当对称的两个区间上满足相同关系时,分段函数才具有确定的奇偶性.
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【对点训练】(多选题)下列对函数的奇偶性判断正确的是( )
A.f(x)=(x-1)是偶函数
B.f(x)=是奇函数
C.f(x)=-x2+是非奇非偶函数
D.f(x)=是奇函数
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【解析】选BD.对于A,由≥0,解得-1≤x<1,所以该函数的定义域是[-1,1),不关于原点对称,是非奇非偶函数,故A错误;
对于B,设x<0,则-x>0,
所以f(-x)=-x2-x,则f(-x)=-f(x),同理当x>0时,f(-x)=-f(x),
所以该函数是奇函数,故B正确;
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对于C,由x2-3≥0,解得x≥或x≤-,
所以函数的定义域是(-∞,-]∪[,+∞),关于原点对称,
又f(-x)=-(-x)2+=-x2+=f(x),所以该函数是偶函数,故C错误;
对于D,由即
所以该函数的定义域为[-1,0)∪(0,1],f(x)=.
又f(-x)==-=-f(x),所以该函数是奇函数,故D正确.
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【加练备选】
(多选题)下列命题中正确的是( )
A.奇函数的图象一定过坐标原点
B.函数y=xsin x是偶函数
C.函数y=|x+1|-|x-1|是奇函数
D.函数y=是奇函数
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【解析】选BC.对于A,只有奇函数在x=0处有定义时,函数的图象过原点,所以A不正确;
对于B,因为函数y=xsin x的定义域为R且f(-x)=(-x)sin(-x)=f(x),
所以该函数为偶函数,所以B正确;
对于C,函数y=|x+1|-|x-1|的定义域为R,
且f(-x)=|-x+1|-|-x-1|=-(|x+1|-|x-1|)=-f(x),即f(-x)=-f(x),所以函数为奇函数,所以C正确;
对于D,函数y=满足x-1≠0,即x≠1,
所以函数的定义域不关于原点对称,
所以该函数为非奇非偶函数,所以D不正确.
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考点二 函数奇偶性的应用
角度1 利用奇偶性求值(解析式)
【例2】(1)已知函数f(x)是定义域为R的奇函数,当x≥0时,f(x)=2x+2x-a,
则f(-1)=( )
A.3 B.-3 C.-2 D.-1
【解析】选B.因为函数f(x)是定义域为R的奇函数,所以f(0)=1-a=0,所以a=1.
又当x≥0时,f(x)=2x+2x-1,所以f(-1)=-f(1)=-(2+2-1)=-3.
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(2)已知奇函数f(x)=则g(x)=________.
【解析】当x>0时,-x<0,f(x)=g(x)+1=-f(-x)=-[(-x)2-3-(-x)]=-x2+3x,则g(x)=-x2+3x-1.
答案:-x2+3x-1
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角度2 根据函数的奇偶性求参数
【例3】(1)(一题多法)(2023·新高考Ⅱ卷)若f(x)=(x+a)ln 为偶函数,则a=( )
A.-1 B.0 C. D.1
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【解析】选B.法一:设g(x)=ln ,易知g(x)的定义域为(-∞,-)∪(,+∞),
且g(-x)=ln =ln =-ln =-g(x),所以g(x)为奇函数.
若f(x)=(x+a)ln 为偶函数,
则y=x+a也应为奇函数,所以a=0.
法二:因为f(x)=(x+a)ln 为偶函数,f(-1)=(a-1)ln 3,f(1)=(a+1)ln =-(a+1)ln 3,
所以(a-1)ln 3=-(a+1)ln 3,解得a=0(经检验,此时f(x)为偶函数).
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(2)已知函数f(x)=-为奇函数,则a=________.
【解析】由题意知f(-x)=-f(x),
即-=-(-),整理得=1,
所以解得a=-1.
答案:-1
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【思维升华】
函数奇偶性的应用类型及解题策略
(1)求解析式:先将待求区间上的自变量转化到已知区间上,再利用奇偶性求出f(x)的解析式,或充分利用奇偶性构造关于f(x)的方程式(组),从而得到f(x)的解析式.
(2)求函数值:将待求函数值利用函数的奇偶性转化为已知区间上的函数值求解.
(3)求参数值:利用待定系数法求解,根据f(x)±f(-x)=0得到关于待求参数的恒等式,由系数的对等性,得出参数的值.对于在x=0处有定义的奇函数f(x),可考虑列等式f(0)=0求解.
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【对点训练】
1.已知函数f(x)是奇函数,函数g(x)是偶函数.若f(x)-g(x)=xsin x,则f()=( )
A. B.- C.0 D.-1
【解析】选C.由函数f(x)是奇函数,函数g(x)是偶函数,f(x)-g(x)=xsin x①,
故f(-x)-g(-x)=-xsin(-x),即-f(x)-g(x)=xsin x,则f(x)+g(x)=-xsin x②,
联立①②可得f(x)=0,则f()=0.
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2.(一题多法)(2021·新高考Ⅰ卷)已知函数f(x)=x3(a·2x-2-x)是偶函数,则a=________.
【解析】法一(定义法):因为f(x)=x3(a·2x-2-x)的定义域为R,且是偶函数,所以f(-x)=f(x)
对任意的x∈R恒成立,所以(-x)3(a·2-x -2x)=x3(a·2x-2-x)对任意的x∈R恒成立,所以
x3(a-1)(2x+2-x)=0对任意的x∈R恒成立,所以a=1.
法二(取特殊值检验法):因为f(x)=x3(a·2x-2-x)的定义域为R,且是偶函数,所以f(-1)=f(1),
所以-(-2)=2a-,解得a=1,经检验,f(x)=x3(2x-2-x)为偶函数,所以a=1.
法三(转化法):由题意知f(x)=x3(a·2x-2-x)的定义域为R,且是偶函数.设g(x)=x3,h(x)=a·2x-2-x,
因为g(x)=x3为奇函数,所以h(x)=a·2x-2-x为奇函数,所以h(0)=a·20-2-0 =0,解得a=1,经检
验,f(x)=x3(2x-2-x)为偶函数,所以a=1.
答案:1
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微进阶 函数的对称性
1.奇函数、偶函数的对称性
(1)奇函数关于原点对称,偶函数关于y轴对称.
(2)若f(x+a)是偶函数,则函数f(x)图象的对称轴为直线x=a;若f(x+a)是奇函数,则函数f(x)图象的对称中心为(a,0).
2.若函数y=f(x)满足f(a-x)=f(a+x),则函数的图象关于直线x=a对称;
若函数y=f(x)满足f(a-x)=-f(a+x),则函数的图象关于点(a,0)对称.
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3.两个函数图象的对称
(1)函数y=f(x)与y=f(-x)的图象关于y轴对称;
(2)函数y=f(x)与y=-f(x)的图象关于x轴对称;
(3)函数y=f(x)与y=-f(-x)的图象关于原点对称.
4.函数y=f(x)的图象关于点(a,b)对称⇔f(a+x)+f(a-x)=2b⇔2b-f(x)=f(2a-x);若函数y=f(x)满足f(a+x)+f(b-x)=c,则y=f(x)的图象关于点(,)中心对称.
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类型一 轴对称问题
[典例1](2024·株洲模拟)已知f(x)是定义在R上的奇函数,且函数f(x+1)为偶函数,当-1≤x≤0时,f(x)=x3,则f()等于( )
A. B.- C. D.-
【解析】选A.由函数f(x+1)为偶函数,可得函数f(x)的图象关于直线x=1对称,
所以f(2+x)=f(-x),因为f(x)是定义在R上的奇函数,
所以f(4+x)=f(-2-x)=-f(2+x)=-f(-x)=f(x),可得函数f(x)的周期为4,
所以f()=f()=-f(-)=-(-)3=.
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类型二 中心对称问题
[典例2](2024·南京模拟)已知函数y=f(x)的图象既关于直线x=1对称,又关于点(2,0)对称,且当x∈[0,1]时,f(x)=,则f(2 025)=( )
A. B. C.1 D.0
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【解析】选B.由题意,函数y=f(x)的图象关于直线x=1对称,则f(2-x)=f(x)①,
又函数y=f(x)的图象关于点(2,0)对称,
所以f(2+x)+f(2-x)=0②,
由①②得,f(2+x)=-f(x),
所以f(4+x)=-f(x+2)=f(x),
即函数f(x)的周期为4.
所以f(2 025)=f(4×506+1)=f(1)=.
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类型三 两个函数图象的对称
[典例3]已知函数y=f(x)是定义域为R的函数,则函数y=f(x+2)与y=f(4-x)
的图象( )
A.关于直线x=1对称
B.关于直线x=3对称
C.关于直线y=3对称
D.关于点(3,0)对称
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【解析】选A.设P(x0,y0)为y=f(x+2)图象上任意一点,则y0=f(x0+2)=f(4-(2-x0)),所以点Q(2-x0,y0)在函数y=f(4-x)的图象上,而点P(x0,y0)与点Q(2-x0,y0)关于直线x=1对称,所以函数y=f(x+2)与y=f(4-x)的图象关于直线x=1对称.
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考点三 函数的周期性及应用
【例4】(1)已知f(x)是定义在R上的函数,且满足f(x+1)=-,当x∈[-1,1]时,f(x)=|x|,那么当x∈[-7,-5]时,f(x)=( )
A.|x+3| B.|x-3|
C.|x+6| D.|x-6|
【解析】选C.由f(x+1)=-,可知f(x+2)=-=f(x),因此函数的一个周期是2.
当x∈[-7,-5]时,x+6∈[-1,1].所以f(x)=f(x+6)=|x+6|.
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(2)(2024·成都模拟)若函数f(x)满足f(x+2)=-f(x),且当x∈[0,1]时,f(x)=,
则f(23)=( )
A.-1 B.- C.0 D.
【解析】选B.因为f(x+2)=-f(x),所以f(x+4)=-f(x+2)=f(x),所以函数f(x)的一个周期为4,所以f(23)=f(4×5+3)=f(3).
又因为f(x+2)=-f(x),所以f(3)=-f(1),当x∈[0,1]时,f(x)=,所以f(1)==,所以f(3)=-f(1)=-.
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【思维升华】
1.利用函数周期性解题的方法
求解函数的周期性问题,首先应根据题意求出函数的周期,利用函数的周期性将函数在未知区间上的函数值、解析式、图象转化到已知区间上.
2.关于函数周期性的常见结论
对f(x)定义域内任意的自变量x:
(1)若f(x+a)=-f(x),则T=2a(a≠0).
(2)若f(x+a)=,则T=2a(a≠0).
(3)若f(x+a)=-,则T=2a(a≠0).
(4)若f(x+a)+f(x)=c,则T=2a(a≠0,c为常数).
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【对点训练】
1.(多选题)已知定义在R上的偶函数f(x),其周期为4,当x∈[0,2]时,f(x)=2x-2,
则( )
A.f(2 024)=-1
B.f(x)的值域为[-1,2]
C.f(x)在[4,6]上单调递减
D.f(x)在[-6,6]上有8个零点
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【解析】选AB.f(2 024)=f(506×4)=f(0)=-1,所以A正确;
当x∈[0,2]时,f(x)=2x-2单调递增,所以当x∈[0,2]时,函数的值域为[-1,2],由于函数
是偶函数,所以函数的值域为[-1,2],所以B正确;
当x∈[0,2]时,f(x)=2x-2单调递增,又函数的周期是4,所以f(x)在[4,6]上单调递增,
所以C错误;
令f(x)=2x-2=0,所以x=1,所以f(1)=f(-1)=0,由于函数的周期为4,所以f(5)=f(-5)=0,
f(3)=f(-3)=0,所以f(x)在[-6,6]上有6个零点,所以D错误.
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2.函数f(x)满足f(x)f(x+2)=13,且f(3)=2,则f(2 025)=________.
【解析】因为f(x)f(x+2)=13,
所以f(x+2)=,
所以f(x+4)===f(x),
所以f(x)的周期为4,
所以f(2 025)=f(1)==.
答案:
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3.设f(x)是定义在R上周期为4的偶函数,且当x∈[0,2]时,f(x)=log2(x+1),则函数
f(x)在[2,4]上的解析式为_________________________.
【解析】根据题意,设x∈[2,4],则x-4∈[-2,0],则有4-x∈[0,2],又x∈[0,2]时,f(x)=
log 2(x+1),则f(4-x)=log 2[(4-x)+1]=log 2(5-x),又f(x)为周期为4的偶函数,
所以f(x)=f(x-4)=f(4-x)=log 2(5-x),x∈[2,4],则有f(x)=log 2(5-x),x∈[2,4].
答案:f(x)=log 2(5-x),x∈[2,4]
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