内容正文:
数学·必修·第一册(苏教)
第5章
函数概念与性质
5.4 函数的奇偶性
第一课时 奇偶性的概念
y轴
原点
课下培优巩固练(二十五)
[课程标准] 结合具体函数,了解奇偶性的概念和几何意义.
函数的奇偶性
奇偶性
偶函数
奇函数
条件
设函数f(x)的定义域为A,如果∀x∈A,都有-x∈A
结论
f(-x)=f(x)
f(-x)=-f(x)
图象特点
关于_______对称
关于_______对称
微点拔:1.理解函数奇偶性的注意点
(1)从奇函数、偶函数的定义可知,当x是定义域中的一个数值时,则-x也必是定义域中的一个数值,因此函数y=f(x)是奇函数或偶函数的一个必不可少的条件是定义域关于原点对称.
(2)若奇函数f(x)在x=0处有定义,则根据定义可得,f(-0)=-f(0),即f(0)=0,即奇函数的图象过原点.
(3)若f(-x)=-f(x),且f(-x)=f(x),则f(x)既是奇函数又是偶函数,这样的函数有且只有一类,即f(x)=0,x∈D,D是关于原点对称的非空数集.
2.常见函数(一次函数、反比例函数、二次函数)的奇偶性
函数
奇偶性
一次函数y=kx+b(k≠0)
当b=0时是奇函数;当b≠0时既不是奇函数也不是偶函数
反比例函数y= eq \f(a,x) (a≠0)
奇函数
二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)
当b=0时是偶函数;当b≠0时既不是奇函数也不是偶函数
3.奇、偶函数的单调性
根据奇、偶函数的图象特征,我们不难得出以下结论.
(1)奇函数在关于原点对称的区间上有相同的单调性,偶函数在关于原点对称的区间上有相反的单调性.上述结论可简记为“奇同偶异”.
(2)偶函数在关于原点对称的区间上有相同的最大(小)值,取最值时的自变量互为相反数;奇函数在关于原点对称的区间上的最值互为相反数,取最值时的自变量也互为相反数.
【基点小试】
1.(多选)下列函数是奇函数的是( )
A.y=x(x∈[0,1])
B.y=3x2
C.y= eq \f(1,x)
D.y=x|x|
解析:利用奇函数的定义,首先定义域关于原点对称,排除选项A;又奇函数需满足f(-x)=-f(x),排除选项B,故选CD.
答案:CD
2.下列图象表示的函数中具有奇偶性的是( )
解析:选项A中的图象关于原点或y轴均不对称,故排除;选项C、D中的图象表示的函数的定义域不关于原点对称,不具有奇偶性,故排除;选项B中的图象关于y轴对称,其表示的函数是偶函数.
答案:B
3.函数y=f(x),x∈[-1,a](a>-1)是奇函数,则a等于( )
A.-1
B.0
C.1
D.无法确定
解析:∵奇函数的定义域关于原点对称,∴a-1=0,即a=1.
答案:C
题型一 判断函数的奇偶性
例1.判断下列函数的奇偶性:
(1)f(x)=x3+x;
(2)f(x)= eq \r(1-x2) + eq \r(x2-1) ;
(3)f(x)= eq \f(2x2+2x,x+1) ;
(4)f(x)= eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x-1,x<0,,x+1,x>0.))
解:(1)函数的定义域为R,因为∀x∈R,都有-x∈R,且f(-x)=(-x)3+(-x)=-(x3+x)=-f(x),
因此函数f(x)是奇函数.
(2)由 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(1-x2≥0,,x2-1≥0)) 得x2=1,即x=±1.
因此函数的定义域为{-1,1},因为∀x∈{-1,1},都有-x∈{-1,1},且f(1)=f(-1)=-f(-1)=0,所以f(x)既是奇函数又是偶函数.
(3)函数f(x)的定义域是(-∞,-1)∪(-1,+∞),定义域不关于原点对称,所以f(x)既不是奇函数也不是偶函数.
(4)函数f(x)的定义域为{x|x≠0},因为∀x∈{x|x≠0},都有-x∈{x|x≠0}.
f(-x)= eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(-x-1,-x<0,,-x+1,-x>0,))
即f(-x)= eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(-(x+1),x>0,,-(x-1),x<0.))
于是有f(-x)=-f(x).
所以f(x)为奇函数.
[总结] 判断函数奇偶性的方法
(1)定义法
(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:奇+奇=奇,奇×奇=偶,偶+偶=偶,偶×偶=偶,奇×偶=奇.
提醒:(1)分段函数奇偶性的判断,要分别从x>0或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.
(2)若F(x)= eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(f(x),x≥0,,f(-x),x<0,)) 则F(x)是偶函数;若F(x)= eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(g(x),x≥0,,-g(-x),x<0,)) 则F(x)是奇函数.
【练一练】
1.判断下列函数的奇偶性:
(1)f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x)) =x+ eq \f(1,x) ;
(2)f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x)) = eq \f(x,\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(x))) .
解:(1)∵函数f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x)) 的定义域为{x|x≠0},
f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-x)) = eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-x)) + eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,x))) =- eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(1,x))) =-f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x)) ,
∴f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x)) 是奇函数.
(2)∵函数f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x)) 的定义域为{x|x≠0},f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-x)) = eq \f(-x,\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(-x))) = eq \f(-x,\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(x))) =-f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x)) ,
∴f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x)) 是奇函数.
题型二 奇偶函数的图象问题
例2.已知函数y=f(x)是定义在R上的奇函数,且当x≤0时,f(x)=x2+2x.现已画出函数f(x)在y轴左侧的图象,如图所示.
(1)请补充完整函数y=f(x)的图象;
(2)根据图象写出函数y=f(x)的单调递增区间及值域;
(3)根据图象写出使f(x)<0的x的取值集合;
(4)求出函数f(x)在R上的解析式.
解:(1)由题图及y=f(x)是定义在R上的奇函数,可得左侧图象如下:
(2)由(1)所得函数图象知:单调递增区间为(-1,1),值域R.
(3)由(1)所得函数图象知:使f(x)<0的x的取值集合为(-2,0)∪(2,+∞).
(4)∵函数f(x)是定义域为R的奇函数,
∴f(x)=-f(-x).
当x>0时,-x<0,则f(x)=-f(-x)=-[(-x)2+2(-x)]=-x2+2x.
综上,f(x)= eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x2+2x,x≤0,,-x2+2x,x>0.))
[总结] 巧用奇、偶函数的图象求解问题
(1)依据:奇函数⇔图象关于原点对称,偶函数⇔图象关于y轴对称.
(2)求解:根据奇、偶函数图象的对称性可以解决诸如求值、比较大小及解不等式问题.
【练一练】
2.(2025·苏州高一上期末)函数y=f(x)的图象如图①所示,则如图②所示的图象对应的函数解析式可能为( )
A.y=f(-x)+1 B.y=f(-x+1)
C.y=-f(x+1) D.y=-f(-x-1)
解析:先将函数y=f(x)的图象关于原点对称,可得出函数y=-f(-x)的图象,如下图所示:
再把所得函数图象向左平移1个单位长度,即可得出图②所示图象,
故图②所示图象对应的函数为y=-f(-(x+1))=-f(-x-1).
答案:D
3.设奇函数f(x)的定义域为[-6,6],当x∈[0,6]时,f(x)的图象如图所示,不等式f(x)<0的解集用区间表示为________.
解析:由f(x)在[0,6]上的图象知,满足f(x)<0的不等式的解集为(0,3).又f(x)为奇函数,图象关于原点对称,所以在[-6,0)上,不等式f(x)<0的解集为[-6,-3).综上可知不等式f(x)<0的解集为[-6,-3)∪(0,3).
答案:[-6,-3)∪(0,3)
题型三 利用函数的奇偶性求值
例3.(1)若函数f(x)=ax2+bx+3a+b是偶函数,定义域为[a-1,2a],则a=______,b=________.
解析:因为偶函数的定义域关于原点对称,所以a-1=-2a,解得a= eq \f(1,3) .
又函数f(x)= eq \f(1,3) x2+bx+b+1为二次函数,结合偶函数图象的特点,易得b=0.
答案: eq \f(1,3) 0
(2)已知f(x)=x5+ax3+bx-8(a,b是常数),且f(-3)=5,则f(3)=( )
A.21
B.-21
C.26
D.-26
解析:设g(x)=x5+ax3+bx,则g(x)为奇函数,
由题设可得f(-3)=g(-3)-8=5,
求得g(-3)=13.又g(x)为奇函数,
所以g(3)=-g(-3)=-13,
于是f(3)=g(3)-8=-13-8=-21.
答案:B
[总结] 利用奇偶性求值的常见类型
(1)求参数值:若解析式含参数,则根据f(-x)=-f(x)或f(-x)=f(x)列式,比较系数利用特定系数法求解;若定义域含参数,则根据定义域关于原点对称,利用区间的端点和为0求参数.
(2)求函数值:利用f(-x)=-f(x)或f(-x)=f(x)求解,有时需要构造奇函数或偶函数以便于求值.
【练一练】
4.已知函数f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x)) =x3+ax+b为奇函数,则b=( )
A.-1
B.0
C.1
D.2
解析:因为f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x)) =x3+ax+b为奇函数,且f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x)) 的定义域为R.
所以f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0)) =0,所以b=0,经检验符合题意.
答案:B
5.已知函数f(x)=x3+x+1,f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(a)) =7,则f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-a)) =( )
A.2
B.0
C.-5
D.-6
解析:由f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(a)) =a3+a+1=7,得a3+a=6,
所以f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-a)) =-a3-a+1=- eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(a3+a)) +1=-6+1=-5.
答案:C
6.已知函数f(x)= eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x2+x,x≤0,,ax2+bx,x>0)) 为奇函数,则a=________;b=________.
解析:当x<0时,-x>0,∵f(x)为奇函数,
∴f(-x)=-f(x).即ax2-bx=-x2-x,∴a=-1,b=1.
答案:-1 1
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