内容正文:
3.2.2 函数的奇偶性
第1课时 函数的奇偶性
学习目标
1.结合具体函数,了解函数奇偶性的概念和几何意义,培养数学抽象核心素养.
2.能判断函数的奇偶性,能运用奇偶函数的图象特征解决一些简单问题,培养直观想象和数学运算核心素养.
知识点 函数的奇偶性
1.偶函数
(1)定义:如果对一切使F(x)有定义的x,F(-x)也有定义,并且F(-x)=F(x) 成立,则称F(x)为偶函数.
(2)图象特征:图象关于y轴对称.
2.奇函数
(1)定义:如果对一切使F(x)有定义的x,F(-x)也有定义,并且F(-x)=-F(x)成立,则称F(x)为奇函数.
(2)图象特征:图象关于原点对称.
[点拨] 关于奇偶函数的两点说明
(1)奇偶函数定义的等价形式.
奇函数⇔f(-x)=-f(x)⇔f(-x)+f(x)=0,偶函数⇔f(-x)=f(x)⇔f(-x)-f(x)=0.
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(2)函数具有奇偶性的前提是定义域关于原点对称.
一个函数不论是奇函数还是偶函数,定义域必须关于原点对称,否则这个函数就不满足是奇函数或是偶函数的条件,即这个函数既不是奇函数也不是偶函数.例如y= ,定义域为[0,+∞),不具有奇偶性.
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)奇、偶函数的定义域都关于原点对称. ( )
(2)奇函数的图象一定过原点. ( )
(3)对于定义在R上的函数f(x),若f(-1)=f(1),则函数f(x)一定是偶函数. ( )
(4)若对于定义域内的任意一个x,都有函数f(x)+f(-x)=0,则函数f(x)是奇函数. ( )
答案:(1)√ (2)× (3)× (4)√
2.下列函数是偶函数的是( )
A.y=2x2-3 B.y=x3
C.y=x2,x∈[0,1] D.y=x
答案:A
解析:对于A,f(-x)=2(-x)2-3=2x2-3=f(x),
所以f(x)是偶函数,B,D都为奇函数,C中定义域不关于原点对称,函数不具备奇偶性,故选A.
3.已知f(x)=x3+2x,则f(a)+f(-a)的值是( )
A.0 B.-1
C.1 D.2
答案:A
解析:f(-x)=-x3-2x=-f(x),所以函数f(x)为奇函数,则f(a)+f(-a)=0.
4.下列图象表示的函数是奇函数的是 ,是偶函数的是 (填序号).
答案:②④ ①③
解析:①③关于y轴对称是偶函数,②④关于原点对称是奇函数.
探究点一 函数奇偶性的判断
判断下列函数的奇偶性:
(1)f(x)=;
(2)f(x)=|x-2|+|x+2|;
(3)f(x)=
解:(1)由1-x2≥0,得-1≤x≤1,
又|x+2|-2≠0,所以x≠0,且x≠-4,因此函数f(x)的定义域为D={x|-1≤x≤1,且x≠0},
所以函数f(x)的定义域关于原点对称,且x+2>0,
所以f(x)==,
于是任取x∈D,都有f(-x)=
=-=-f(x),
所以f(x)为奇函数.
(2)函数f(x)=|x-2|+|x+2|的定义域为实数集R,关于原点对称.
因为f(-x)=|-x-2|+|-x+2|=|x+2|+|x-2|=|x-2|+|x+2|=f(x),所以函数f(x)=|x-2|+|x+2|是偶函数.
(3)函数的定义域为D=(-∞,0)∪(0,+∞),关于原点对称.任取x∈D,
当x>0时,-x<0,则f(-x)=-==f(x);
当x<0时,-x>0,则f(-x)==-=f(x).
综上可知,函数f(x)=是偶函数.
判断函数奇偶性的两种方法
1.定义法
2.图象法
[注意] 对于分段函数奇偶性的判断,应分段讨论,要注意根据x的范围取相应的函数解析式.
对点练1.判断下列函数的奇偶性:
(1)f(x)=x2(x2+2);
(2)f(x)=|x+1|-|x-1|;
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(3)f(x)=.
解:(1)因为x∈R,关于原点对称,
又因为f(-x)=(-x)2[(-x)2+2]=x2(x2+2)=f(x),
所以f(x)为偶函数.
(2)因为x∈R,关于原点对称,
又因为f(-x)=|-x+1|-|-x-1|
=|x-1|-|x+1|=-(|x+1|-|x-1|)
=-f(x),
所以f(x)为奇函数.
(3)f(x)的定义域为[-1,0)∪(0,1],关于原点对称,
又因为f(-x)==-=-f(x).
所以f(x)为奇函数.
探究点二 奇、偶函数的图象及应用
已知函数y=f(x)是定义在R上的偶函数,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)请补出完整函数y=f(x)的图象;
(2)根据图象写出函数y=f(x)的递增区间;
(3)根据图象写出使y=f(x)<0的x的取值范围.
解:(1)由题意补全函数图象如图:
(2)据图可知,单调递增区间为(-1,0),(1,+∞).
(3)据图可知,使f(x)<0的x的取值范围为(-2,0)∪(0,2).
1.巧用奇、偶性作函数图象的步骤
(1)确定函数的奇偶性;
(2)作出函数在[0,+∞)(或(-∞,0])上的图象;
(3)根据奇(偶)函数的图象关于原点(y轴)对称作出函数在(-∞,0](或[0,+∞))上的图象.
2.奇、偶函数图象的应用类型及处理策略
(1)应用类型:利用奇、偶函数的图象可以解决求值、比较大小及解不等式问题.(2)处理策略:利用函数的奇偶性作出相应函数的图象,根据图象直接观察.
对点练2.已知奇函数f(x)的定义域为[-5,5],且在区间[0,5]上的图象如图所示.
(1)补全函数f(x)的图象;
(2)写出使f(x)<0的x的取值集合;
(3)写出函数f(x)的最值.
解:(1)函数f(x)的图象如图所示.
(2)由图象可得使f(x)<0的x的取值集合为{x|-2<x<0,或2<x<5}.
(3)由图象可知f(x)的最大值为2,最小值为-2.
探究点三 利用函数的奇偶性求参数
(1)若函数f(x)=ax2+bx+3a+b是偶函数,定义域为[a-1,2a],则a=
,b= .
(2)已知函数f(x)=ax2+2x是奇函数,则实数a= .
答案:(1) 0 (2)0
解析:(1)因为偶函数的定义域关于原点对称,所以a-1=-2a,解得a=.
又函数f(x)=x2+bx+b+1为二次函数,结合偶函数图象的特点,易得b=0.
(2)由奇函数定义有f(-x)+f(x)=0,得a(-x)2+2(-x)+ax2+2x=2ax2=0,故a=0.
利用奇偶性求参数的常见类型
1.定义域含参数:奇(偶)函数f(x)的定义域为[a,b],根据定义域关于原点对称,利用a+b=0求参数.
2.解析式含参数:根据f(-x)=-f(x)或f(-x)=f(x)列式,比较系数利用待定系数法求解.
对点练3.若函数f(x)=为奇函数,则a=( )
A. B.
C. D.1
答案:A
解析:因为f(x)为奇函数,所以f(-1)=-f(1),
所以=,所以1+a=3(1-a),
解得a=,经检验符合,故选A.
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1.(多选)下列说法不正确的是( )
A.偶函数的图象一定与y轴相交
B.若奇函数y=f(x)在x=0处有定义,则f(0)=0
C.奇函数y=f(x)的图象一定过原点
D.图象过原点的奇函数必是单调函数
答案:ACD
解析:A项,若定义域不包含0,则图象与y轴不相交;C项,若定义域不包含0,则图象不过原点;D项,奇函数不一定是单调函数.故选ACD.
2.如图,给出奇函数y=f(x)的局部图象,则f(-2)+f(-1)的值为 .
答案:-2
解析:f(-2)+f(-1)=-f(2)-f(1)=--=-2.
3.已知函数f(x)=为奇函数,则a-b= .
答案:-2
解析:由题意知经检验,当a=-1,b=1时,f(x)为奇函数,故a-b=-2.
4.已知函数f(x)=x+(a>0).
(1)若f(1)=3,求a的值;
(2)判断函数f(x)的奇偶性并证明.
解:(1)由题意知,f(1)=1+a=3,
所以a=2>0满足题意.
(2)函数f(x)为奇函数,证明如下:
函数f(x)=x+(a>0)的定义域为(-∞,0)∪(0,+∞)且关于原点对称.
又因为f(-x)=-x+=-=-f(x),
所以函数f(x)为奇函数.
课时分层评价18 函数的奇偶性
(时间:50分钟 满分:70分)
(本栏目内容,在学生用书中以独立形式分册装订!)
(1—8每小题5分,共40分)
1.下列函数是偶函数的是( )
A.f(x)=x3-
B.f(x)=
C.f(x)=(x-1)
D.f(x)=|2x+5|+|2x-5|
答案:D
解析:在选项A中,f(x)=x3-(x≠0), f(-x)=-x3+,f(-x)=-f(x),是奇函数;在选项B中,f(x)==(-1≤x≤1,x≠0),f(-x)=, f(-x)=-f(x),是奇函数;在选项C中,f(x)=(x-1) (-1≤x<1),是非奇非偶函数;在选项D中,f(x)=|2x+5|+|2x-5|(x∈R), f(-x)=|-2x+5|+|-2x-5|=|2x+5|+|2x-5|, f(x)=f(-x),是偶函数,故选D.
2.已知f(x)是奇函数,当x∈时,f(x)=x2-x,则f=( )
A.2 B.-2
C.4 D.-4
答案:B
解析:因为f(x)是奇函数,
所以f=-f=-=-2.故选B.
3.奇函数y=f(x)的局部图象如图所示,则( )
A.f(2)>0>f(4)
B.f(2)<0<f(4)
C.f(2)>f(4)>0
D.f(2)<f(4)<0
答案:A
解析:由题意可知,函数的图象如图:
可知f(2)>0>f(4).
4.若奇函数f(x)在x∈(-∞,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:方法一(奇函数的图象特征):当x<0时,f(x)=x2+x= - ,
所以f(x)有最小值- ,因为f(x)是奇函数,
所以当x>0时,f(x)有最大值.
方法二(直接法):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=- + ,
所以f(x)有最大值.
5.(多选)若f(x)为R上的奇函数,则下列四个说法正确的是( )
A.f(x)+f(-x)=0
B.f(x)-f(-x)=2f(x)
C.f(x)·f(-x)<0
D.=-1
答案:AB
解析:因为f(x)在R上为奇函数,所以f(-x)=-f(x),所以f(x)+f(-x)=f(x)-f(x)=0,故A正确;f(x)-f(-x)=f(x)+f(x)=2f(x),故B正确;当x=0时,f(x)·f(-x)=0,故C不正确;当x=0时,的分母为0,无意义,故D不正确.故选AB.
6.已知函数f(x)(x∈R)为奇函数,f(x+2)=f(x)+1,则f(3)等于 .
答案:
解析:因为f(x)为奇函数,令x=-1,得f(1)=f(-1)+1=-f(1)+1,所以f(1)=.
令x=1,得f(3)=f(1)+1= +1=.
7.已知定义在(-∞,+∞)的偶函数f(x)在[0,+∞)上单调递减,f(-1)=-,若f(2x-1)≥- ,则x取值范围是 .
答案:[0,1]
解析:因为偶函数f(x)在[0,+∞)上单调递减,f(-1)=- ,根据偶函数的对称性可知,f(x)在(-∞,0)上单调递增,且f(1)=-,由f(2x-1)≥- ,得f(|2x-1|)≥
f(1),即|2x-1|≤1,可得-1≤2x-1≤1,解得0≤x≤1.
8.奇函数f(x)的定义域为(-1,1), f(x)在第一象限的图象是圆心在原点,半径为1的圆弧,如图所示,则不等式f(x)<x的解集为 .
答案:∪
解析:因为奇函数f(x)的定义域为(-1,1),且f(x)在第一象限的图象是圆心在原点,半径为1的圆弧,所以函数f(x)的图象如图所示,
当f(x)=x时,解得x=或x=-,
由图知,不等式f(x)<x的解集为∪.
9.(10分)已知函数f(x)=为奇函数.
(1)求f(2)和实数a的值;
(2)求方程f(x)=f(2)的解.
解:(1)设x>0,则-x<0.
当x≤0时,f(x)=-x2-4x,
则f(-x)=-(-x)2-4(-x)=-x2+4x,
因为f(-x)=-f(x)=-x2+4x,
所以f(x)=x2-4x=x2+ax,
所以a=-4,则f(2)=-4.
(2)原方程等价于
解得x=2或x=-2-2.
10.(10分)已知函数f(x)=是定义在(-1,1)上的奇函数,且f(1)=.
(1)求f(x)的解析式;
(2)若实数t满足f(2t-1)+f(t-1)<0,求实数t的范围.
解:(1)函数f(x)=是定义在(-1,1)上的奇函数,
所以f(0)=0,所以b=0,
又f(1)=,a=1,
所以f(x)=.
(2)由f(x)=,
设-1<x1<x2<1,则x2-x1>0,
于是f(x2)-f(x1)=-
=,
又因为-1<x1<x2<1,
则1-x1x2>0,+1>0,+1>0
所以f(x2)-f(x1)>0,即f(x2)>f(x1),
所以f(x)在(-1,1)上单调递增,
又因为f(2t-1)+f(t-1)<0,
所以f(2t-1)<-f(t-1),
又由函数在(-1,1)上是奇函数,
所以f(2t-1)<f(1-t),
因为f(x)在(-1,1)上单调递增,
所以解不等式组可得0<t<,
综上可得:0<t<.
(11、12每小题5分,共10分)
11.设函数f(x)的定义域为(-1,1),且满足:
①x∈(-1,0)时, f(x)>0;
②f(x)+f(y)=f(),x,y∈(-1,1).
则f(x)是 函数(填“奇”或“偶”),且f(x)在定义域上是 函数(填“增”或“减”).
答案:奇 减
解析:f(x)+f(y)=f,
令x=y=0,则f(0)+f(0)=f(0),所以f(0)=0,
令y=-x,则f(x)+f(-x)=f(0)=0,又因为x∈(-1,1),
所以f(x)为奇函数.
任取x1,x2∈(-1,0),且x1<x2,则f(x1)-f(x2)=f(x1)+f(-x2)=f,
因为-1<x1<x2<0,所以x1-x2<0,0<x1x2<1,所以1-x1x2>0,
所以<0,因为+1=>0,所以>-1,所以-1<<0,
由条件①得f>0,
所以f(x1)-f(x2)>0,
所以f(x)在(-1,0)上是减函数,
又f(x)为奇函数,
在(-1,0)上f(x)>0,
所以f(x)在(-1,1)上是减函数.
12.已知函数f(x)是定义在R上的奇函数,且当x≥0时,f(x)=x2-5x,则f(x)= ,不等式f(x-2)>f(x)的解集为 .
答案:
解析:因为f(x)是定义在R上的奇函数,且当x≥0时,f(x)=x2-5x,
所以x<0时,-x>0,
所以f(-x)=(-x)2+5x=x2+5x=-f(x),
所以f(x)=-x2-5x,
故f(x)=
因为f(x-2)>f(x),
①x-2≥0即x≥2时,(x-2)2-5(x-2)>x2-5x,
解得x< ,此时2≤x<.
②x<0时,-(x-2)2-5(x-2)>-x2-5x,
解得x>- ,此时- <x<0.
③当0≤x<2时,-(x-2)2-5(x-2)>x2-5x,
解得-1<x<3,此时0≤x<2.
综上可得- <x<.
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