内容正文:
高一数学必修一 · 课时同步训练
第十二课时 奇偶性
姓名:______________ 班级:______________ 得分:______________ 用时:______ 分钟
【考试说明】本试卷满分100分,建议用时45分钟。包含选择题(8题×5分=40分)、填空题(4题×5分=20分)、解答题(3题共40分)。请认真审题,规范作答。
核心考点清单
考点一 偶函数
一般地,设函数 f(x) 的定义域为 D,如果对于 D 中任意一个 x,都有 -x ∈ D,且 f(-x) = f(x),那么函数 f(x) 就叫做偶函数(even function)。偶函数的图象关于 y 轴对称。需要注意的是,定义域关于原点对称是函数具有奇偶性的前提条件。如果函数的定义域不关于原点对称,则函数既不是奇函数也不是偶函数。常见的偶函数有:y = x²,y = |x|,y = cosx 等。偶函数的判定步骤:①先看定义域是否关于原点对称;②计算 f(-x) 并与 f(x) 比较;③若 f(-x) = f(x) 恒成立,则为偶函数。
考点二 奇函数
一般地,设函数 f(x) 的定义域为 D,如果对于 D 中任意一个 x,都有 -x ∈ D,且 f(-x) = -f(x),那么函数 f(x) 就叫做奇函数(odd function)。奇函数的图象关于原点对称。特别地,如果奇函数 f(x) 在 x = 0 处有定义,那么 f(0) = 0。这是因为 f(-0) = -f(0),即 f(0) = -f(0),故 f(0) = 0。常见的奇函数有:y = x,y = x³,y = 1/x,y = sinx 等。奇函数的判定步骤与偶函数类似:①先看定义域是否关于原点对称;②计算 f(-x) 并与 -f(x) 比较;③若 f(-x) = -f(x) 恒成立,则为奇函数。
考点三 奇偶性的判定方法
判断函数奇偶性的常用方法有:①定义法,先判断定义域是否关于原点对称,再计算 f(-x) 与 f(x) 或 -f(x) 的关系;②图象法,观察函数图象是否关于 y 轴或原点对称;③性质法,利用已知函数的奇偶性和运算性质判断。需要注意的是:①定义域关于原点对称是函数具有奇偶性的必要条件;②若 f(-x) = f(x) 且 f(-x) = -f(x) 同时成立,则 f(x) = 0,此时函数既奇又偶;③既不是奇函数也不是偶函数的函数称为非奇非偶函数;④分段函数的奇偶性需分段验证。
考点四 奇偶性的性质
奇偶性的重要性质包括:①奇函数 + 奇函数 = 奇函数;②偶函数 + 偶函数 = 偶函数;③奇函数 × 奇函数 = 偶函数;④偶函数 × 偶函数 = 偶函数;⑤奇函数 × 偶函数 = 奇函数。这些性质可以简化奇偶性的判断。此外,奇偶性与单调性的关系:①奇函数在关于原点对称的区间上单调性相同(同增或同减);②偶函数在关于原点对称的区间上单调性相反(一增一减)。这些性质在解决综合问题时非常有用。
考点五 奇偶性的综合应用
奇偶性的综合应用主要包括:①已知奇偶性求函数解析式,利用 f(-x) = f(x) 或 f(-x) = -f(x) 的关系,由已知区间的解析式求对称区间的解析式;②已知奇偶性求参数值,利用 f(-x) = f(x) 或 f(-x) = -f(x) 恒成立,比较系数确定参数;③奇偶性与单调性结合,利用奇偶性将问题转化到已知单调性的区间上解决;④利用 f(0) = 0 求奇函数中的参数。解题时需注意:①先判断定义域是否关于原点对称;②分段函数需分段讨论;③等号成立的条件需验证。
知识结构思维导图
图1 奇偶性知识结构图
一、选择题(本大题共8小题,每小题5分,共40分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.下列函数中是偶函数的是( )
A.y = x
B.y = x²
C.y = 1/x
D.y = x³
2.下列函数中是奇函数的是( )
A.y = x²
B.y = |x|
C.y = x + 1
D.y = 1/x
3.函数 f(x) = x³ + x 的奇偶性为( )
A.奇函数
B.偶函数
C.既奇又偶
D.非奇非偶
4.函数 f(x) = x² + 1(x ∈ [-1, 2])的奇偶性为( )
A.奇函数
B.偶函数
C.既奇又偶
D.非奇非偶
5.若 f(x) 是奇函数,且 f(2) = 3,则 f(-2) = ( )
A.3
B.-3
C.2
D.-2
6.若 f(x) 是偶函数,且 f(-1) = 5,则 f(1) = ( )
A.5
B.-5
C.1
D.-1
7.已知 f(x) = ax³ + bx + 2,f(2) = 10,则 f(-2) = ( )
A.10
B.-10
C.-6
D.6
8.下列函数中,既是奇函数又在(0, +∞)上单调递增的是( )
A.y = x²
B.y = 1/x
C.y = x³
D.y = -x
二、填空题(本大题共4小题,每小题5分,共20分。请把答案填在横线上)
9.函数 f(x) = x⁴ + x² 的奇偶性为 ____________。
10.若 f(x) = (x + 1)(x + a) 是偶函数,则实数 a = ____________。
11.已知 f(x) 是奇函数,当 x > 0 时 f(x) = x² + 1,则当 x < 0 时 f(x) = ____________。
12.已知 f(x) = x² + |x + a| 是偶函数,则实数 a = ____________。
三、解答题(本大题共3小题,共40分。解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤)
13.(12分)判断下列函数的奇偶性:
(1)f(x) = x² + |x|;
(2)f(x) = x³ - x;
(3)f(x) = x² + x。
14.(14分)已知函数 f(x) = x² + ax + b(a, b ∈ R)。
(1)若 f(x) 是偶函数,求 a 的值;
(2)若 f(x) 是偶函数,且 f(1) = 2,求 f(x) 的解析式;
(3)在(2)的条件下,求 f(x) 在[-2, 2]上的最大值和最小值。
15.(14分)已知 f(x) 是定义在 R 上的奇函数,当 x ≥ 0 时,f(x) = x² + 2x。
(1)求 f(x) 的解析式;
(2)证明 f(x) 在 R 上单调递增;
(3)若 f(a) > f(1),求实数 a 的取值范围。
参考答案与详细解析
■ 答案速查
1. B
2. D
3. A
4. D
5. B
6. A
7. C
8. C
9. 偶函数
10. -1
11. -x² - 1
12. 0
■ 详细解析
1.【答案】B
【解析】偶函数满足f(-x) = f(x)。选项A:y = x,f(-x) = -x = -f(x),是奇函数;选项B:y = x²,f(-x) = (-x)² = x² = f(x),是偶函数;选项C:y = 1/x,f(-x) = -1/x = -f(x),是奇函数;选项D:y = x³,f(-x) = -x³ = -f(x),是奇函数。故选B。
2.【答案】D
【解析】奇函数满足f(-x) = -f(x)。选项A:y = x²,f(-x) = x² = f(x),是偶函数;选项B:y = |x|,f(-x) = |-x| = |x| = f(x),是偶函数;选项C:y = x + 1,f(-x) = -x + 1 ≠ -f(x) = -x - 1,非奇非偶;选项D:y = 1/x,f(-x) = -1/x = -f(x),是奇函数。故选D。
3.【答案】A
【解析】f(x) = x³ + x,定义域为R(关于原点对称)。f(-x) = (-x)³ + (-x) = -x³ - x = -(x³ + x) = -f(x),故f(x)是奇函数,选A。
4.【答案】D
【解析】f(x) = x² + 1的定义域为[-1, 2],不关于原点对称(如x = 2在定义域内但x = -2不在),故f(x)既不是奇函数也不是偶函数,即非奇非偶,选D。本题关键:定义域关于原点对称是函数具有奇偶性的前提。
5.【答案】B
【解析】由f(x)是奇函数,f(-x) = -f(x)。故f(-2) = -f(2) = -3,选B。
6.【答案】A
【解析】由f(x)是偶函数,f(-x) = f(x)。故f(1) = f(-1) = 5,选A。
7.【答案】C
【解析】设g(x) = ax³ + bx,则g(-x) = -ax³ - bx = -g(x),故g(x)是奇函数。f(x) = g(x) + 2,f(-x) = g(-x) + 2 = -g(x) + 2。由f(2) = 8a + 2b + 2 = 10,得8a + 2b = 8,即g(2) = 8。故g(-2) = -g(2) = -8。f(-2) = g(-2) + 2 = -8 + 2 = -6,选C。
8.【答案】C
【解析】选项A:y = x²是偶函数,不是奇函数;选项B:y = 1/x是奇函数,但在(0, +∞)上单调递减;选项C:y = x³是奇函数(f(-x) = -x³ = -f(x)),且在(0, +∞)上单调递增,正确;选项D:y = -x是奇函数,但在(0, +∞)上单调递减。故选C。
■ 填空题解析
9.【答案】偶函数
【解析】f(x) = x⁴ + x²,定义域为R。f(-x) = (-x)⁴ + (-x)² = x⁴ + x² = f(x),故f(x)是偶函数。
10.【答案】-1
【解析】f(x) = (x + 1)(x + a) = x² + (a + 1)x + a。若f(x)是偶函数,则f(-x) = f(x),即一次项系数为0,故a + 1 = 0,a = -1。验证:当a = -1时f(x) = x² - 1,f(-x) = x² - 1 = f(x),是偶函数。
11.【答案】-x² - 1
【解析】由f(x)是奇函数,当x < 0时,-x > 0,f(-x) = (-x)² + 1 = x² + 1。由f(-x) = -f(x),得f(x) = -f(-x) = -(x² + 1) = -x² - 1。故当x < 0时f(x) = -x² - 1。
12.【答案】0
【解析】f(x) = x² + |x + a|是偶函数,需f(-x) = f(x)。f(-x) = x² + |-x + a| = x² + |x - a|。由f(-x) = f(x)得|x - a| = |x + a|对任意x成立。平方后(x - a)² = (x + a)²,即-2ax = 2ax,故4ax = 0对任意x成立,故a = 0。
■ 解答题解析
13.【答案】(1)偶函数;(2)奇函数;(3)非奇非偶
【解析】(1)f(x) = x² + |x|,定义域为R(关于原点对称)。
f(-x) = (-x)² + |-x| = x² + |x| = f(x),故f(x)是偶函数。
(2)f(x) = x³ - x,定义域为R(关于原点对称)。
f(-x) = (-x)³ - (-x) = -x³ + x = -(x³ - x) = -f(x),故f(x)是奇函数。
(3)f(x) = x² + x,定义域为R(关于原点对称)。
f(-x) = (-x)² + (-x) = x² - x。
f(-x) ≠ f(x)(因x² - x ≠ x² + x),f(-x) ≠ -f(x)(因x² - x ≠ -x² - x)。
故f(x)既不是奇函数也不是偶函数,即非奇非偶。
本题关键:先判断定义域是否关于原点对称,再计算f(-x)与f(x)、-f(x)比较。
14.【答案】(1)a = 0;(2)f(x) = x² + 1;(3)最大值5,最小值1
【解析】(1)f(x) = x² + ax + b是偶函数,需f(-x) = f(x)。
f(-x) = x² - ax + b,由f(-x) = f(x)得x² - ax + b = x² + ax + b,即-2ax = 0对任意x成立,故a = 0。
(2)由(1)知a = 0,f(x) = x² + b。由f(1) = 1 + b = 2,得b = 1。
故f(x) = x² + 1。
(3)f(x) = x² + 1在[-2, 2]上,开口向上,对称轴x = 0。
当x = 0时取最小值f(0) = 0 + 1 = 1。
当x = ±2时取最大值f(±2) = 4 + 1 = 5。
故f(x)在[-2, 2]上的最大值为5,最小值为1。
本题关键:偶函数的一次项系数为0,利用f(1) = 2求b,再利用二次函数性质求最值。
15.【答案】(1)f(x) = x² + 2x(x ≥ 0),-x² + 2x(x < 0);(2)证明见解析;(3)a > 1
【解析】(1)f(x)是奇函数,当x < 0时,-x > 0,f(-x) = (-x)² + 2(-x) = x² - 2x。
由f(-x) = -f(x),得f(x) = -f(-x) = -(x² - 2x) = -x² + 2x。
又f(0) = 0(奇函数在x = 0处有定义时f(0) = 0),验证:x = 0时x² + 2x = 0,符合。
故f(x) = {x² + 2x, x ≥ 0; -x² + 2x, x < 0}。
(2)证明f(x)在R上单调递增:
当x ≥ 0时,f(x) = x² + 2x = (x + 1)² - 1,开口向上,对称轴x = -1。
在[0, +∞)上,对称轴x = -1在区间左侧,故f(x)在[0, +∞)上单调递增。
当x < 0时,f(x) = -x² + 2x = -(x - 1)² + 1,开口向下,对称轴x = 1。
在(-∞, 0)上,对称轴x = 1在区间右侧,故f(x)在(-∞, 0)上单调递增。
又f(0) = 0,当x → 0⁻时f(x) → 0,故f(x)在R上连续且单调递增。
(3)由(2)知f(x)在R上单调递增。
由f(a) > f(1)且f(x)单调递增,得a > 1。
验证:f(1) = 1 + 2 = 3,当a > 1时f(a) > f(1) = 3成立。
故a的取值范围为a > 1。
本题关键:利用奇函数性质求解析式,利用单调性解不等式。
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