内容正文:
第二章 函数、导数及其应用
第三节 函数的奇偶性与周期性
第二章 函数、导数及其应用
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目录
contents
Part 01 知识要点
Part 02 双基检测
Part 05 课时作业
Part 03 典例精析
Part 04 高考再现
第二章 函数、导数及其应用
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知识要点
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双基检测
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典例精析
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高考再现
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1.函数的奇偶性
定义
如果对于函数f(x)的定义域内任意一个x,都有f(-x)=-f(x),那么函数f(x)叫做奇函数;如果对于函数f(x)的定义域内任意一个x,都有f(-x)=f(x),那么函数f(x)叫做偶函数
性质
函数具有奇偶性的必要条件是函数的定义域关于原点对称
f(x)是奇函数⇔f(-x)=-f(x)⇔f(-x)+f(x)=0⇔eq \f(f-x,fx)=-1[f(x)≠0]⇔f(x)的图象关于原点对称
f(x)是偶函数⇔f(-x)=f(x)⇔f(-x)-f(x)=0⇔eq \f(f-x,fx)=1[f(x)≠0]⇔f(x)的图象关于y轴对称
推广
如果对于函数f(x)的定义域内任意一个x,都有f(a-x)=-f(a+x),则f(x)的图象关于点(a,0)对称
如果对于函数f(x)的定义域内任意一个x,都有f(a-x)=f(a+x),则f(x)的图象关于直线x=a对称
2.函数的周期性
定义
对于函数y=f(x),如果存在一个非零常数T,使得当x取定义域内的每一个值时,f(x+T)=f(x)都成立,那么就把这个函数y=f(x)叫做周期函数,非零常数T叫做这个函数的周期
最小正周期
对于一个周期函数来说,如果所有的周期中存在一个最小的正数,就把这个最小的正数叫做这个函数的最小正周期
周期函数的判定
设f(x)是定义在R上的函数,a是非零常数,且对任意的x∈R
(1)若满足f(x+a)=f(x-a),则f(x)是周期函数,且2a是它的一个周期;
(2)若满足f(x+a)=-f(x),则f(x)是周期函数,且2a是它的一个周期;
(3)若满足f(x+a)=±eq \f(1,fx),则f(x)是周期函数,且2a是它的一个周期
1.若函数f(x)=3x+3-x与g(x)=3x-3-x的定义域均为R,则( )
A.f(x)与g(x)均为偶函数
B.f(x)为奇函数,g(x)为偶函数
C.f(x)与g(x)均为奇函数
D.f(x)为偶函数,g(x)为奇函数
答案:D
2.已知f(x)=ax2+bx是定义在[a-1,2a]上的偶函数,则a+b的值是( )
A.-eq \f(1,3)
B.eq \f(1,3)
C.eq \f(1,2)
D.-eq \f(1,2)
解析:选B 若使f(x)为定义在[a-1,2a]上的偶函数,则b=0,a-1=-2a,∴a=eq \f(1,3),∴a+b=eq \f(1,3).
3.已知偶函数f(x)在(-∞,0]上单调递增,则f(3-2x)>f(1)的解集是( )
A.(-1,1)
B.(1,+∞)
C.(-∞,2)
D.(1,2)
解析:选D 由偶函数的对称性知:f(x)在(-∞,0]上递增,则在(0,+∞)上递减,
所以|3-2x|<1,故-1<3-2x<1,可得1<x<2,所以不等式解集为(1,2).
4.若函数f(x)对任意实数x满足条件f(x+1)=-eq \f(1,fx),若f(1)=-5,则f[f(5)]的值为________.
解析:∵f(x+2)=-eq \f(1,fx+1)=f(x),∴f(1)=f(3)=f(5)=-5,f(-5)=f(-5+6)=f(1)=-5.
答案:-5
讨论下列函数的奇偶性:
(1)f(x)=(x+1) eq \r(\f(1-x,1+x));
(2)f(x)=eq \f(\r(4-x2),|x+3|-3);
(3)f(x)=eq \r(1-x2)+eq \r(x2-1).
[思路点拨] eq \x(判断定义域)→eq \x(判断f-x与fx的关系)
→eq \x(得出fx的奇偶性)
[精解详析] (1)定义域要求eq \f(1-x,1+x)≥0,
∴-1<x≤1.
∴f(x)的定义域不关于原点对称,
∴f(x)不存在奇偶性.
(2)∵eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(4-x2≥0,,|x+3|≠3))⇒-2≤x≤2且x≠0.
∴定义域关于原点对称,
f(x)=eq \f(\r(4-x2),x+3-3)=eq \f(\r(4-x2),x).
又f(-x)=eq \f(\r(4--x2),-x)=-eq \f(\r(4-x2),x),
∴f(-x)=-f(x),即函数是奇函数.
(3)由eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(1-x2≥0,,x2-1≥0))⇒x2=1⇒x=±1,
故函数f(x)的定义域为{-1,1},关于原点对称,且f(x)=0,所以f(-x)=f(x)=-f(x),所以函数f(x)既是奇函数又是偶函数.
[解题心得]
判断函数奇偶性的方法
(1)定义法
一般地,对于较简单的函数解析式,可通过定义直接作出判断;对于较复杂的解析式,可先对其进行化简,再利用定义进行判断.
利用定义判断函数奇偶性的步骤:
(2)图象法
(3)性质法
设f(x),g(x)的定义域分别是D1,D2,那么在它们的公共定义域上,有下面结论:
f(x)
g(x)
f(x)+g(x)
f(x)-g(x)
f(x)g(x)
f(g(x))
偶函数
偶函数
偶函数
偶函数
偶函数
偶函数
偶函数
奇函数
不能确定
不能确定
奇函数
偶函数
奇函数
偶函数
不能确定
不能确定
奇函数
偶函数
奇函数
奇函数
奇函数
奇函数
偶函数
奇函数
已知f(x)是奇函数,且当x>0时,f(x)=x|x-2|,求x<0时,f(x)的表达式.
[思路点拨] eq \x(x<0)→eq \x(-x>0)→eq \x(求f-x)→eq \x(由奇函数求fx的表达式)
[精解详析] 设x<0,则-x>0,
∴f(-x)=-x|-x-2|=-x|x+2|.
又∵f(x)是奇函数,有f(-x)=-f(x),∴-f(x)=-x|x+2|,
∴f(x)=x|x+2|.
故当x<0时,f(x)=x|x+2|.
[解题心得]
(1)在哪个区间求解析式,x就设在那个区间里.
(2)然后要利用已知区间的解析式进行代入.
(3)利用f(x)的奇偶性把f(-x)写成-f(x)或f(x).从而解出f(x).
(4)也可利用奇偶函数的对称性求解,本题中f(x)为奇函数,其图象关于原点对称,把x>0时,f(x)的解析式:y=x|x-2|中的x、y分别换为-x,-y即得所求.
(1)已知函数f(x)的定义域为R,且满足f(x+1)=-f(x),
求证:f(x)是周期函数;
(2)已知定义在R上的函数满足f(x+2)=-eq \f(1,fx),x∈(0,2]时,f(x)=2x-1.求f(1)+f(2)+f(3)+…+f(2 024)的值.
[思路点拨] (1)证f(x+T)=f(x);
(2)首先求f(x)在一个周期上的表达式,然后求一个周期上f(x)的值,最后求f(x)所有值中出现的周期的个数.
[精解详析] (1)证明:∵f(x+1)=-f(x),
∴f(x+2)=f[(x+1)+1]
=-f(x+1)=-[-f(x)]=f(x),
∴f(x)是以2为周期的周期函数.
(2)∵f(x+2)=-eq \f(1,fx),∴f(x+4)=-eq \f(1,fx+2)=f(x),
∴函数y=f(x)的周期T=4.
又x∈(0,2]时,f(x)=2x-1,
∴f(1)=1,f(2)=3,f(3)=-eq \f(1,f1)=-1,f(4)=-eq \f(1,f2)=-eq \f(1,3).
∴f(1)+f(2)+f(3)+…+f(2 024)=506[f(1)+f(2)+f(3)+f(4)]
=506eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1+3-1-\f(1,3)))=eq \f(4 048,3).
[解题心得]
判断函数的周期性只需证明f(x+T)=f(x),函数的周期性常与函数的其他性质综合命题.
1.(2025·全国一卷)已知f(x)是定义在R上且周期为2的偶函数,当2≤x≤3时,f(x)=5-2x,则f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(3,4)))=( )
A.- eq \f(1,2) B.- eq \f(1,4)
C. eq \f(1,4) D. eq \f(1,2)
解析:选A 由题知f(x)=f(-x),f(x+2)=f(x)对一切x∈R成立,于是f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(3,4)))=f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,4)))=f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(11,4)))=5-2× eq \f(11,4)=- eq \f(1,2).故选:A.
2.(2021·全国乙卷)设函数f(x)=eq \f(1-x,1+x),则下列函数中为奇函数的是( )
A.f(x-1)-1
B.f(x-1)+1
C.f(x+1)-1
D.f(x+1)+1
解析:选B 由题意可知f(x)=eq \f(1-x,1+x)=-1+eq \f(2,1+x),f(x)向右平移1个单位,向上平移一个单位即得到g(x)=eq \f(2,x)为奇函数,所以选B.
3.(2023·新高考Ⅱ卷)若feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x))=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+a))·lneq \f(2x-1,2x+1)为偶函数,则a=( )
A.-1
B.0
C.eq \f(1,2)
D.1
解析:选B 因为f(x) 为偶函数,所以f(1)=f(-1),所以(1+a)lneq \f(1,3)=(-1+a)ln 3,解得a=0,
当a=0时,feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x))=xlneq \f(2x-1,2x+1),(2x-1)(2x+1)>0,解得x>eq \f(1,2)或x<-eq \f(1,2),
则其定义域为eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\co1(x>\f(1,2)))))或eq \b\lc\ \rc\}(\a\vs4\al\co1(x<-\f(1,2))),关于原点对称.
feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-x))=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-x))lneq \f(2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-x))-1,2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-x))+1)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-x))lneq \f(2x+1,2x-1)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-x))lneq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2x-1,2x+1)))-1=xlneq \f(2x-1,2x+1)=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x)),故此时feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x))为偶函数.故选:B.
4.(2021·全国甲卷)设f(x)是定义域为R的奇函数,且f(1+x)=f(-x).若feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,3)))=eq \f(1,3),则feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5,3)))=( )
A.-eq \f(5,3)
B.-eq \f(1,3)
C.eq \f(1,3)
D.eq \f(5,3)
解析:选C 因为f(1+x)=f(-x),所以f(x)关于轴x=eq \f(1,2)对称,又因为f(x)是奇函数,
所以f(1+x)=-f(x),f(2+x)=-f(1+x),
所以f(2+x)=f(x),
所以f(x)是周期为2的函数,
所以feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5,3)))=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5,3)-2))=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,3)))=eq \f(1,3).
5.(2021·全国甲卷)设函数f(x)的定义域为R,f(x+1)为奇函数,f(x+2)为偶函数,当x∈[1,2]时,f(x)=ax2+b,若f(0)+f(3)=6,则feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(9,2)))=( )
A.-eq \f(9,4)
B.-eq \f(3,2)
C.eq \f(7,4)
D.eq \f(5,2)
解析:选D 因为f(x+1)为奇函数,
所以f(1)=0,即a+b=0,所以b=-a,
又f(0)=f(-1+1)=-f(1+1)=-f(2)=-4a-b=-3a,
f(3)=f(1+2)=f(-1+2)=f(1)=0,由f(0)+f(3)=6,得a=-2,
所以feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(9,2)))=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2+\f(5,2)))=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2-\f(5,2)))
=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,2)))=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(3,2)+1))
=-feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,2)+1))=-feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)+2))
=-feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,2)+2))=-feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,2)))
=-eq \f(9,4)a-b=-eq \f(5,4)a=eq \f(5,2),故选D.
6.(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:设g(x)=a·2x-2-x,
由已知知g(x)=a·2x-2-x为奇函数,
则g(x)+g(-x)=(a-1)(2x+2-x)=0,因此a=1.
答案:1
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