内容正文:
第8讲 函数的奇偶性、周期性与对称性
第一课时 函数的奇偶性、周期性与对称性
2027届高考一轮复习
数学
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【课标要求】
1.理解函数奇偶性的概念,了解函数周期性的定义,判断函数的奇偶性.
2.利用函数奇偶性、周期性求函数值及参数值.
3.掌握函数的单调性与奇偶性的综合应用.
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【知识要点】
1.函数的奇偶性
奇偶性 定义 图象特点
偶函数 如果对于函数的定义域内任意一个 ,都有
______________,那么函数 就叫做偶函数 关于_____
对称
奇函数 如果对于函数的定义域内任意一个 ,都有
_______________,那么函数 就叫做奇函数 关于______
对称
轴
原点
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2.函数的周期性
(1)周期函数
对于函数f(x),如果存在一个非零常数T,使得当x取定义域内的任何值时,都有 ,那么就称函数f(x)为周期函数,称T为这个函数的周期.
(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 ,那么这个 就叫做f(x)的最小正周期.
f(x+T)=f(x)
最小的正数
最小正数
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3.函数图象的对称性
(1)函数y=f(x)的图象关于直线x=a对称⇔f(a-x)=f(a+x)⇔函数y=f(x+a)是偶函数.
(2)函数y=f(x)的图象关于点(b,0)中心对称⇔f(-x+b)+f(x+b)=0⇔函数y=f(x+b)是奇函数.
(3)若函数y=f(x)满足f(a+x)=f(b-x),则y=f(x)的图象关于直线x=对称.特别地,当a=b,即f(a+x)=f(a-x)或f(x)=f(2a-x)时,y=f(x)的图象关于直线x=a对称.
(4)若函数y=f(x)满足f(x)+f(2a-x)=2b,则y=f(x)的图象关于点(a,b)对称.特别地,当b=0,即f(a+x)+f(a-x)=0或f(x)+f(2a-x)=0时,y=f(x)的图象关于点(a,0)对称.
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【重要结论】
1.一些重要类型的奇偶函数模型
(1)函数f(x)=ax+a-x(a>0且a≠1)是偶函数.
(2)函数f(x)=ax-a-x(a>0且a≠1)是奇函数.
(3)函数f(x)=(a>0且a≠1)是奇函数.
(4)函数f(x)=loga(a>0且a≠1)是奇函数.
(5)函数f(x)=loga(±mx)(a>0且a≠1)是奇函数.
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2.函数周期性常用结论
对f(x)定义域内任一自变量的值x:
(1)若f(x+a)=f(x-a),则T=2a(a>0);
(2)若f(x+a)=-f(x),则T=2a(a>0);
(3)若f(x+a)=,则T=2a(a>0);
(4)若f(x+a)=-,则T=2a(a>0).
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【基础检测】
概念辨析
1.判断下面结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)
(1)若函数f(x)为奇函数,则f(0)=0.( )
(2)对于函数y=f(x),若存在x,使f(-x)=f(x),则函数y=f(x)一定是偶函数.( )
(3)如果函数f(x),g(x)为定义域相同的偶函数,则F(x)=f(x)+g(x)是偶函数.( )
(4)若T是函数的一个周期,则nT(n∈Z,n≠0)也是函数的周期.( )
(5)不存在既是奇函数,又是偶函数的函数.( )
[解析] (1)f(0)=0的前题是0在定义域内.
×
×
√
√
×
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教材改编
2.[必修1p86T11]已知奇函数f(x),当x≥0时,f(x)=2x-m(m为常数),则f(-2)=( )
A.1 B.2 C.-3 D.3
C
[解析] 由于f(x)是奇函数,所以f(0)=20-m=1-m=0,即m=1,即x≥0时,f(x)=2x-1,所以f(-2)=-f(2)=-(22-1)=-3.故选C.
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3.[必修1p85T1]设奇函数f(x)的定义域为[-5,5],若当x∈[0,5]时,f(x)的图象如图所示,则不等式f(x)<0的解集为 .
(-2,0)∪(2,5]
[解析] 由图象可知,当0<x<2时,f(x)>0;当2<x≤5时,f(x)<0,又f(x)是奇函数,∴当-2<x<0时,f(x)<0;当-5≤x<-2时,f(x)>0.
综上,f(x)<0的解集为(-2,0)∪(2,5].
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4.下列函数为偶函数的是( )
A.y=x2(x≥0) B.y=(x-1)
C.y=0 D.y=|x|(x≤0)
C
[解析] 对于选项A,D,其定义域不关于原点对称,故为非奇非偶函数;
对于选项B,当x=-1时,y=0,而当x=1时,函数无意义,
故选项B也是非奇非偶函数;
对于选项C,令y=f(x)=0,无论x取何值都满足f(-x)=f(x)=0.
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5.已知定义在R上的函数f(x)满足f(x+2)-f(x)=0,当x∈(0,2]时,f(x)=log4x,则f(2026)= .
[解析] 由f(x+2)-f(x)=0得f(x+2)=f(x),故f(x)是以2为周期的周期函数,
所以f(2026)=f(2)=log42=.
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考点1 函数奇偶性的判断
例1 判断下列函数的奇偶性:
(1)f(x)=;
(2)f(x)=
(3)f(x)=log2(x+).
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[解析] (1)由得定义域为(-1,0)∪(0,1),关于原点对称.
∴x-2<0,∴|x-2|-2=-x,∴f(x)=.
又∵f(-x)==-=-f(x),∴函数f(x)为奇函数.
(2)显然函数f(x)的定义域为(-∞,0)∪(0,+∞),关于原点对称.
因为当x<0时,-x>0,则f(-x)=-(-x)2-x=-x2-x=-f(x);
当x>0时,-x<0,则f(-x)=(-x)2-x=x2-x=-f(x);
综上可知,对于定义域内的任意x,总有f(-x)=-f(x)成立,
所以函数f(x)为奇函数.
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(3)显然函数f(x)的定义域为R,
f(-x)=log2[-x+]
=log2(-x)=log2(+x)-1
=-log2(+x)=-f(x),
故f(x)为奇函数.
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[小结]1.判断函数的奇偶性的三种方法
(1)定义法:
(2)图象法:
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(3)性质法:
常用结论:
①奇±奇为奇;偶±偶为偶;奇±偶为非奇非偶;
奇×(÷)奇为偶;奇×(÷)偶为奇;偶×(÷)偶为偶.
②若函数f(x)的定义域关于原点对称,则函数f(x)能表示成一个偶函数与一个奇函数的和的形式.记偶函数g(x)=[f(x)+f(-x)],奇函数h(x)=[f(x)-f(-x)],则f(x)=g(x)+h(x).
③复合函数y=f[g(x)]的奇偶性原理:内偶则偶,两奇为奇.
④若奇函数y=f(x)在x=0处有意义,则有f(0)=0;偶函数y=f(x)必满足f(x)=f(|x|).
2.抽象函数奇偶性的判断:应充分利用定义,巧妙赋值,通过合理、灵活地变形配凑来判断.
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1.已知函数f(x)=log4(4x+1)-x.则函数f(x)的奇偶性是 .
偶函数
[解析] 定义域为R,关于原点对称,
f(-x)=log4(4-x+1)+ = log4+ = log4(1+4x)-x+ = log4(1+4x)- = f(x),
所以函数f(x)为偶函数.
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2.定义域均为R的函数f(x),g(x)满足f(x)=g(x-1),且f(x-1)=g(2-x),则一定正确的是( )
A.f(x)是奇函数 B.f(x)是偶函数
C.g(x)是奇函数 D.g(x)是偶函数
D
[解析] 因为f(x-1)=g(2-x),
所以f(-x+1-1)=g(2-(-x+1)),
即f(-x)=g(1+x)=g(x+2-1)=f(x+2),所以f(x)关于直线x=1对称,
因为f(x)=g(x-1),所以g(x)关于直线x=0对称,即g(x)为偶函数.
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考点2 函数奇偶性的应用
角度1.利用奇偶性求(最)值(解析式)
例2 (1)已知y=f(x)是定义在R上的奇函数,且当x>0时,f(x)=x+ln x,则当x<0时,f(x)= .
x-ln(-x)
[解析] 当x<0时,-x>0,故f(-x)=-x+ln(-x),
又y=f(x)是定义在R上的奇函数,
故f(-x)=-f(x),所以-f(x)=-x+ln(-x),故f(x)=x-ln(-x).
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(2)已知函数f(x)=(ex-e-x)cos x+2在[-1,1]上的最大值和最小值分别为M,N,则M+N=( )
A.-2 B.0 C.2 D.4
D
[解析] 令g(x)=f(x)-2=(ex-e-x)cos x,
则g(x)的最大值和最小值分别为M-2,N-2,
又g(-x)=(e-x-ex)cos(-x)=(e-x-ex)cos x=-g(x),所以g(x)为奇函数,
故g(x)的图象关于原点对称,故M-2+N-2=0⇒M+N=4.
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角度2.利用奇偶性解不等式
例3 已知定义在R上的偶函数f(x),在x≥0时,f(x)=ex+ln(x+1),若f(a)<f(a-1),则a的取值范围是( )
A.(-∞,1) B.
C. D.(1,+∞)
B
[解析] 根据题中所给的函数解析式,可知函数在[0,+∞)上是增函数,
根据偶函数图象的对称性,可知函数在(-∞,0)上是减函数,
所以f(a)<f(a-1)等价于|a|<|a-1|,解得a<.故选B.
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角度3.利用奇偶性求参数值(范围)
例4 已知定义域为[a-8,a+2]的奇函数f(x)=2026x3-5x+b+3,则a+b的值为 .
0
[解析] 因为奇函数f(x)=2026x3-5x+b+3的定义域为[a-8,a+2],
所以(a-8)+(a+2)=0,解得a=3,
又因为f(-x)=-2026x3+5x+b+3=-f(x)=-2026x3+5x-b-3,所以b=-3,所以a+b=0.
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[小结]已知函数奇偶性可以解决以下问题:
(1)求函数值,将待求值利用奇偶性转化为已知区间上的函数值求解.
(2)画函数图象,利用奇偶性可画出另一对称区间上的图象.
(3)求函数解析式:①将所求解析式自变量的范围转化为已知解析式中自变量的范围;②将转化后的自变量代入已知解析式;③利用函数的奇偶性求出解析式.
(4)求参数值:在定义域关于原点对称的前提下,根据奇函数满足f(-x)=-f(x)或偶函数满足f(-x)=f(x)列等式,根据等式两侧对应相等确定参数的值.特别要注意的是:若能够确定奇函数的定义域中包含0,可以根据f(0)=0列式求解,若不能确定则不可用此法.
[注意]已知f(x)=奇函数+M,x∈[-a,a],则f(-x)+f(x)=2M,f(x)max+f(x)min=2M.
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3.已知f(x)是奇函数,且当x<0时,f(x)=-ex,则当x>0时,f(x)= .
e-x
[解析] 当x>0时,-x<0,故f(-x)=-e-x,
因为f(x)为奇函数,所以f(-x)=-f(x),即-f(x)=-e-x,所以f(x)=e-x.
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4.若函数f(x)=+为奇函数,则实数a的值为( )
A.-1 B.0 C.1 D.2
A
[解析] 因为f(x)= +为奇函数,
所以+ = -,
所以a= -- = -- = - = -1.
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5.(2025·山西临汾·三模)已知f(x)=log2(1+4-x)+x,则满足f(2m-3)<f(m)的实数m的取值范围为( )
A.(1,3) B.
C.(-∞,3) D.(3,+∞)
A
[解析] 由f(x)=log2(1+4-x)+x,易知其定义域为R,
由f(-x)-f(x)=log2(1+4x)-x-)-x=log2-2x=log24x-2x=2x-2x=0,则函数f(x)为偶函数,
f(x)=log2(1+4-x)+x=log2(1+2-2x)+log22x=log2(2x+2-x),
由y=2x在R上单调递增,y=x+在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,
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则y=2x+在(-∞,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增,
即函数f(x)在(0,+∞)上单调递增,在(-∞,0)上单调递减,
由f(2m-3)<f(m),则|2m-3|<|m|,
即(2m-3)2<m2,整理可得3m2-12m+9<0,
分解因式可得(m-3)·(m-1)<0,解得1<m<3.故选A.
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考点3 函数的周期性及应用
例5 已知函数f(x)的定义域为R,且f(x)+f(2-x)=2,f(1+x)=f(3-x),f(2)=-1,则 = .
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[解析] 由f(1+x)=f(3-x),可得f(2+x)=f(2-x),即函数f(x)是关于直线x=2对称,
又f(x)+f(2-x)=2,
所以f(x)+f(2+x)=2,①
则f(2+x)+f(4+x)=2,②
由①②知,f(x)=f(4+x),即函数f(x)是周期为4的函数.
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令x=0,则f(0)+f(2)=2,又f(2)= -1,
即f(0)=3,则f(4)=f(0)=3,
令x=1,则f(1)+f(1)=2,即f(1)=1,
则f(3)=f(1)=1,
所以 =5[f(1)+f(2)+f(3)+f(4)]-f(4)=5[1+(-1)+1+3]-3=17.
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[小结](1)判断函数的周期性只需证明f(x+T)=f(x)(T≠0)即可,且周期为T.
(2)根据函数的周期性,可以由函数的局部性质得到函数的整体性质,函数的周期性常与函数的其他性质综合命题.
(3)在解决具体问题时,要注意结论“若T是函数的周期,则kT(k∈Z且k≠0)也是函数的周期”的应用.
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6.(2025·重庆·二模)已知f(x)是定义在R上的奇函数,且f(x+2)=f(x-2).若f(1)=2,则 f(k)=( )
A.-2 B.0
C.2 D.4
C
[解析] 因为f(x+2)=f(x-2),可得f(x+4)=f(x),可知函数f(x)的一个周期为4,
又因为f(x)是定义在R上的奇函数,则f(0)=0,则f(x+4)=f(x)=-f(-x),
即f(x+4)+f(-x)=0,令x=-1,可得f(3)+f(1)=0;
令x=-2,可得f(2)+f(2)=0,即f(2)=0,
则f(0)+f(1)+f(2)+f(3)=0,
所以 f(k)=f(1)+f(2)+2×0=2+0+0=2.故选C.
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考点4 函数的对称性及应用
例6 (1)(多选)设f(x)的定义域为R,给出下列四个命题,其中正确的是( )
A.若f(1+x)+f(1-x)=2,则f(x)的图象关于点(1,1)对称
B.若y=f(x+2)为偶函数,则y=f(x)的图象关于直线x=2对称
C.若f(2+x)=f(x-2),则y=f(x)的图象关于直线x=2对称
D.若f(2-x)-f(x)=0,则y=f(x)的图象关于直线x=1对称
ABD
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[解析] A.因为f(1+x)+f(1-x)=2,所以函数f(x)的图象关于点(1,1)对称,故A正确;
B.因为y=f(x+2)为偶函数,所以函数y=f(x+2)的图象关于y轴对称,
因此y=f(x)的图象关于直线x=2对称,所以B正确;
C.因为f(2+x)=f(x-2),所以f(x-2)=f(2-x)不一定成立,即f(2+x)=f(2-x)不一定成立,
所以y=f(x)的图象不一定关于直线x=2对称,因此C错误;
D.由f(2-x)-f(x)=0,则f(2-x)=f(x),所以y=f(x)的图象关于直线x=1对称,因此D正确.
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(2)(2025·广东珠海·模拟预测)已知函数f(x)的定义域为R,且满足f(x)=6-f(-x),g(x)=+3,若g(x)的图f(x)的图象与象的交点分别为(x1,y1),(x2,y2),…,(xm,ym),则 (xi+yi)=( )
A.0 B.m C.2m D.3m
D
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[解析] 因为f(x)=6-f(-x),
f(-x)=6-f(x),
所以f(x)的图象关于点(0,3)对称.设h(x)= ,
因为h(-x)= = - = -h(x),
所以h(x)是奇函数,图象关于原点对称,
所以g(x)=h(x)+3的图象关于点(0,3)对称,
所以f(x),g(x)的图象的交点关于点(0,3)对称,
所以 (xi+yi)= xi+ yi=0+3m=3m.故选D.
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[小结]函数对称性代数表示:
函数f(x)为奇函数⇔f(x)=-f(-x),函数f(x)为偶函数⇔f(x)=f(-x)(定义域关于原点对称);
函数f(x)的图象关于点(a,b)对称⇔f(x)+f(-x+2a)=2b,函数f(x)的图象关于直线x=m对称⇔f(x)=f(-x+2m).
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7.(2025·河北沧州·模拟预测)已知函数f(x)的定义域为R,满足f(x+1)为奇函数,f(x+2)为偶函数,则( )
A.f(0)=1 B.f(1)=-1
C.f(2)=0 D.f(3)=0
D
[解析] 根据题意,因为函数f(x+1)为奇函数,所以f(-x+1)=-f(x+1),
即f(1-x)=-f(1+x), 所以f(x)的图象关于点(1,0)成中心对称,所以f(1)=0.
又因为f(x+2)为偶函数,所以f(x+2)=f(-x+2),
所以f(x)的图象关于直线x=2对称,
所以f(3)=0.故选D.
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8.已知函数y=f(x+1)-2为奇函数,g(x)= ,且f(x)与g(x)图象的交点分别为(x1,y1),(x2,y2),…,(x6,y6),则x1+x2+…+x6+y1+y2+…+y6=( )
A.14 B.16 C.18 D.20
C
[解析] 令h(x)=f(x+1)-2,由题意可知h(x)为奇函数,故h(-x)+h(x)=0,
即f(-x+1)-2+f(x+1)-2=0,
则f(-x+1)+f(x+1)=4,所以函数f(x)的图象关于点(1,2)对称,
又g(x)= = +2,所以g(x)的图象也关于点(1,2)对称,
故f(x)与g(x)图象的交点(x1,y1),(x2,y2),…,(x6,y6)两两关于点(1,2)对称,
则x1+x2+…+x6+y1+y2+…+y6=3×2+3×4=18.故选C.
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