内容正文:
第8讲 函数的奇偶性、对称性
【课标要求】 1.结合具体函数,了解奇偶性的概念和几何意义.
2.能通过平移,了解奇偶性是特殊的对称性,分析得出一般的轴对称和中心对称公式.
函数的奇偶性
偶函数
奇函数
条件
一般地,设函数y=f(x)的定义域为D,如果对D内的任意一个x,都有-x∈D
结论
f(-x)=f(x)
f(-x)=-f(x)
图象特点
关于 对称
关于 对称
常用结论
1.奇函数f(x)的特性:
(1)在两个对称区间上单调性相同;
(2)若f(x)在x=0处有定义,则f(0)=0;
(3)若g(x)=f(x)+a,则g(x)+g(-x)=2a;
(4)若f(x)有最大(小)值,则f(x)有最小(大)值,且最大值与最小值互为相反数.
2.偶函数f(x)的特性:
(1)在两个对称区间上单调性相反;
(2)f(x)=f(|x|).
3.关于函数图象的对称中心或对称轴的常用结论:
(1)若f(a+x)=f(a-x),则f(x)的图象关于直线x=a对称;
(2)若f(a+x)=f(b-x),则f(x)的图象关于直线x=对称;
(3)若f(a+x)=-f(b-x),则f(x)的图象关于点对称;
(4)若f(a+x)+f(b-x)=c,则f(x)的图象关于点对称.
题组一 常识题
1.[教材改编] 函数①f(x)=x2-1,②f(x)=x3,③f(x)=x2+cos x,④f(x)=+|x|中是偶函数的是 .(填序号)
2.[教材改编] 函数f(x)=的图象的对称中心为 .
3.[教材改编] 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的解集是 .
题组二 常错题
4.[在函数的奇偶性问题中未注意“定义域关于原点对称”] 函数 f(x)=+ 是 函数.(填“奇”“偶”或“非奇非偶”)
5.[混淆函数图象关于“点”对称与关于“轴”对称] 若函数y=f(x+a)是偶函数,则函数y=f(x)的图象关于直线 对称;若函数y=g(x+b)是奇函数,则函数y=g(x)的图象关于点 对称.
6.[利用奇偶性求函数解析式时忽略“x=0”] 已知函数f(x)是定义在R上的奇函数,且当x>0时,f(x)=x(x+1),则函数f(x)的解析式为f(x)= .
函数奇偶性的判断
例1 下列函数在定义域上是偶函数的为 ( )
A.f(x)=
B.f(x)=xsin x
C.f(x)=log2(-x)
D.f(x)=2x-
总结反思
(1)函数具有奇偶性包括两个必备条件:
①定义域关于原点对称.这是函数具有奇偶性的必要不充分条件,所以首先考虑定义域.
②判断f(x)与f(-x)的关系.在判断奇偶性时,可以转化为判断奇偶性的等价关系式f(x)+f(-x)=0(奇函数)或f(x)-f(-x)=0(偶函数)是否成立.
(2)一些重要类型的奇偶函数模型
①函数f(x)=ax+(a>0且a≠1)是偶函数.②函数f(x)=ax-(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.
变式题 (1)(多选题)下列函数是奇函数的是( )
A.f(x)=
B.f(x)=
C.f(x)=
D.f(x)=
(2)(多选题)设函数f(x),g(x)的定义域都为R,且f(x)是奇函数,g(x)是偶函数,且f(x),g(x)均不恒为0,则下列结论中正确的是 ( )
A.f(x)g(x)是偶函数
B.|f(x)|+g(x)是偶函数
C.f(x)|g(x)|是奇函数
D.f(x)-g(x)是奇函数
函数奇偶性的应用
角度1 求解析式(参数或值)
例2 (1)[2025·山西大同调研] 若f(x)=ln+b是奇函数,则 ( )
A.a=,b=-ln 2
B.a=-,b=ln 2
C.a=-2,b=0
D.a=0,b=0
(2)若f(x)是定义在R上的奇函数,当x≥0时,f(x)=2x-2x+m,则当x<0时,f(x)= .
总结反思
利用函数的奇偶性可求函数值或参数的取值,求解的关键在于借助奇偶性转化为求已知区间上的函数或得到参数的恒等式,利用方程思想求参数的值.
变式题 (1)[2025·江西十二校一联] 已知函数f(x)为偶函数,当x<0时,f(x)=,则f(1)= ( )
A. B.-
C.6 D.-6
(2)已知f(x),g(x)的定义域均为R,且f(x)为奇函数,g(x)为偶函数,若f(x)+g(x)=ex+x,则g(x)= .
角度2 奇偶性与单调性
例3 (1)若定义在R上的奇函数f(x)在(-∞,0)上单调递减,且f(2)=0,则满足xf(x-1)≥0的x的取值范围是 ( )
A.[-1,1]∪[3,+∞)
B.[-3,-1]∪[0,1]
C.[-1,0]∪[1,+∞)
D.[-1,0]∪[1,3]
(2)[2026·湖北武汉华中师大一附中月考] 已知f(x)是定义在[1-m,2m-3]上的偶函数,且当x∈[0,2m-3]时,f(x)单调递减,则关于x的不等式f(x-2)>f(3x-2m)的解集是 ( )
A. B.(-∞,1)∪
C. D.
总结反思
解决函数的奇偶性和单调性结合的问题要注意以下几点
(1)先判断函数的奇偶性、单调性;
(2)注意函数定义域对变量取值范围的限定;
(3)根据函数的单调性及定义域列出不等式组,解不等式组.
变式题 (1)[2026·山东日照联考] 已知f(x)是定义在R上的奇函数,当x>0时,f(x)=log2x-1,则不等式f(-x)-f(x)<0的解集为( )
A.(2,+∞)
B.(-∞,-2)
C.(-∞,2)∪(2,+∞)
D.(-2,0)∪(2,+∞)
(2)已知奇函数f(x)在R上单调递增,且f(2)=2025,则不等式f(x-2025)+2x>2021的解集是 ( )
A.(2023,+∞) B.(2025,+∞)
C.(2027,+∞) D.(2029,+∞)
角度3 函数的奇偶性与最值
例4 已知函数f(x)=ax3+3sin x+7,x∈[-2026,2026]的最大值为M,最小值为m,则M+m= .
总结反思
若奇函数的最大值为M,则根据其图象关于原点对称,可得它的最小值为-M.若函数图象关于点成中心对称,则函数图象上的最大值点与最小值点也成中心对称.
变式题 已知函数f(x)=+cos x·ln(x+)在区间[-5,5]上的最大值是M,最小值是m,则f(M+m)的值为 .
函数图象的对称性
例5 [2024·新课标Ⅰ卷节选] 已知函数f(x)=ln+ax+b(x-1)3,证明:y=f(x)的图象关于点(1,a)中心对称.
总结反思
1.函数y=f(x)的图象关于直线x=a对称⇔f(a+x)=f(a-x)⇔f(2a+x)=f(-x).
2.函数y=f(x)的图象关于点(a,b)对称⇔f(2a-x)+f(x)=2b⇔f(a-x)+f(a+x)=2b.
3.函数y=f(a+x)的图象与函数y=f(b-x)的图象关于直线x=对称.
4.由奇偶性延伸所得对称性问题的常见结论:
(1)若函数y=f(x)为奇函数(或偶函数),则函数y=f(x+a)的图象关于点(-a,0)对称(或关于直线x=-a对称);
(2)若函数y=f(x+a)为奇函数(或偶函数),则函数y=f(x)的图象关于点(a,0)对称(或关于直线x=a对称).
变式题 (1)[2025·重庆八中月考] 下列函数的图象不存在对称中心的是 ( )
A.y=x3+1 B.y=
C.y= D.y=
(2)(多选题)对于定义在R上的函数f(x),下述结论正确的是 ( )
A.若f(x)是奇函数,则f(x-1)的图象关于点(1,0)对称
B.若f(x+1)=f(x-1),则f(x)的图象关于直线x=1对称
C.若函数f(x-1)的图象关于直线x=1对称,则f(x)为偶函数
D.函数y=f(1+x)的图象与函数y=f(1-x)的图象关于直线x=1对称
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第8讲 函数的奇偶性、对称性
● 课前基础巩固
【知识聚焦】
1.y轴 原点
【对点演练】
1.①③ [解析] 根据偶函数的定义,可知①③是偶函数.
2.(0,1) [解析] f(x)==1+,函数y=的图象向上平移一个单位长度得到y=1+的图象,又y=的图象关于点(0,0)对称,所以f(x)=1+的图象关于点(0,1)对称.
3.(-2,0)∪(2,5] [解析] 由图象知,当0<x<2时,f(x)>0,当2<x≤5时,f(x)<0.因为f(x)是奇函数,所以当-2<x<0时,f(x)<0,当-5≤x<-2时,f(x)>0.综上,f(x)<0的解集是(-2,0)∪(2,5].
4.非奇非偶 [解析] 由得即x=1,故函数f(x)的定义域为{1},因为函数f(x)的定义域不关于原点对称,所以f(x)是非奇非偶函数.
5.x=a (b,0) [解析] 因为y=f(x+a)是偶函数,所以其图象关于y轴对称,将y=f(x+a)的图象向左(a<0)或向右(a>0)平移|a|个单位长度,得到函数y=f(x)的图象,则y=f(x+a)图象的对称轴平移至直线x=a处,即函数y=f(x)的图象关于直线x=a对称.同理,函数y=g(x)的图象关于点(b,0)对称.
6. [解析] 当x<0时,-x>0,所以f(x)=-f(-x)=-(-x)[(-x)+1]=-x2+x.由奇函数的定义可知f(0)=0,所以f(x)=
● 课堂考点探究
例1 [思路点拨] 首先确定各函数的定义域,判断定义域是否关于原点对称,若对称,再根据奇、偶函数的定义判断函数的奇偶性;若不对称,则函数为非奇非偶函数.
B [解析] 对于A,由x+1≠0,得x≠-1,则f(x)的定义域为{x|x≠-1},定义域不关于原点对称,故f(x)=为非奇非偶函数,A不符合题意;对于B,f(x)的定义域为R,且f(-x)=(-x)sin(-x)=xsin x=f(x),故f(x)为偶函数,B符合题意;对于C,因为-x>0在R上恒成立,所以f(x)的定义域为R,又f(-x)=log2(+x)=log2=-log2(-x)=-f(x),所以f(x)为奇函数,C不符合题意;对于D, f(x)的定义域为R,且f(-x)=2-x-=-2x=-f(x),所以f(x)为奇函数,D不符合题意.故选B.
变式题 (1)CD (2)BC [解析] (1)对于A,f(x)=的定义域为R,由f(-1)=,f(1)=,得f(-1)≠f(1)且f(-1)≠-f(1),则f(x)既不是偶函数也不是奇函数.对于B,f(x)=的定义域为R,且f(-x)===f(x),则f(x)为偶函数.对于C,由得f(x)的定义域为(-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.对于D,显然函数f(x)的定义域为(-∞,0)∪(0,+∞),关于原点对称.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,∴函数f(x)为奇函数.故选CD.
(2)对于A,设F(x)=f(x)g(x),则F(-x)=f(-x)g(-x)=-f(x)g(x)=-F(x),故F(x)为奇函数,故A错误;对于B,设m(x)=|f(x)|+g(x),则m(-x)=|f(-x)|+g(-x)=|-f(x)|+g(x)=|f(x)|+g(x)=m(x),故m(x)为偶函数,故B正确;对于C,设n(x)=f(x)|g(x)|,则n(-x)=f(-x)|g(-x)|=-f(x)|g(x)|=-n(x),故n(x)为奇函数,故C正确;对于D,设φ(x)=f(x)-g(x),则φ(-x)=f(-x)-g(-x)=-f(x)-g(x),得φ(-x)≠φ(x)且φ(-x)≠-φ(x),故φ(x)为非奇非偶函数,故D错误.故选BC.
例2 [思路点拨] (1)函数为奇函数,则定义域关于原点对称且函数图象过原点,列方程求解即可;(2)根据f(0)=0求得m=-1,再结合奇函数的定义求当x<0时f(x)的解析式.
(1)B (2)-2-x-2x+1
[解析] (1)若a=0,则f(x)的定义域为{x|x≠1},不关于原点对称,所以a≠0.若奇函数f(x)=ln+b有意义,则x≠1且a+≠0,所以x≠1且x≠1+.因为奇函数的定义域关于原点对称,所以1+=-1,解得a=-.由f(0)=0,得ln+b=0,所以b=ln 2,所以f(x)=ln+ln 2,经验证满足题意.故选B.
(2)∵f(x)是定义在R上的奇函数,∴f(0)=1+m=0,解得m=-1,故当x≥0时,f(x)=2x-2x-1.当x<0时,-x>0,故f(x)=-f(-x)=-[2-x-2(-x)-1]=-2-x-2x+1.
变式题 (1)D (2)
[解析] (1)因为函数f(x)为偶函数,当x<0时,f(x)=,则f(1)=f(-1)==-6.故选D.
(2)因为f(x)为奇函数,g(x)为偶函数,所以f(-x)=-f(x),g(-x)=g(x),所以
即解得g(x)=.
例3 [思路点拨] (1)根据函数的奇偶性判断函数在R上的单调性,利用分类讨论思想进行求解即可.(2)根据偶函数f(x)的定义域关于原点对称求出m的值,再利用f(x)是偶函数及当x∈[0,1]时,f(x)单调递减,将f(x-2)>f(3x-4)转化为|x-2|<|3x-4|,解出此不等式,结合f(x)的定义域为[-1,1],得到解出此不等式组,从而得解.
(1)D (2)C
[解析] (1)∵定义在R上的奇函数f(x)在(-∞,0)上单调递减,且f(2)=0,∴f(x)的大致图象如图,∴f(x)在(0,+∞)上单调递减,且f(-2)=0,f(0)=0.当x=0时,不等式xf(x-1)≥0成立;当x>0时,x-1>-1,不等式xf(x-1)≥0等价于f(x-1)≥0,∴x-1=0或0<x-1≤2,此时1≤x≤3;当x<0时,x-1<-1,不等式xf(x-1)≥0等价于f(x-1)≤0,∴-2≤x-1<0,此时-1≤x<0.综上,实数x的取值范围是[-1,0]∪[1,3],故选D.
(2)∵f(x)是定义在[1-m,2m-3]上的偶函数,∴1-m+2m-3=0,∴m=2.∵当x∈[0,2m-3]时,f(x)单调递减,∴根据偶函数图象的对称性可知,当x∈[0,1]时,f(x)单调递减,当x∈[-1,0]时,f(x)单调递增.∵f(x-2)>f(3x-2m),m=2,∴|x-2|<|3x-4|,∴(x-2)2<(3x-4)2,即2x2-5x+3>0,解得x>或x<1.∵f(x)的定义域为[-1,1],∴即∴1≤x≤,∴<x≤,∴关于x的不等式f(x-2)>f(3x-2m)的解集为.故选C.
变式题 (1)D (2)A [解析] (1)因为f(x)是定义在R上的奇函数,所以由f(-x)-f(x)<0,可得-f(x)-f(x)<0,即f(x)>0.当x>0时,由f(x)=log2x-1>0,解得x>2;当x=0时,由奇函数的性质可得f(0)=0,不满足f(x)>0;当x<0时,-x>0,则f(-x)=log2(-x)-1,由奇函数的性质,可得f(x)=-f(-x)=-log2(-x)+1,由-log2(-x)+1>0,解得-2<x<0.综上,不等式f(-x)-f(x)<0的解集为(-2,0)∪(2,+∞).故选D.
(2)令函数g(x)=f(x)+2x,因为f(x)是R上的奇函数,且在R上单调递增,所以g(x)在R上单调递增,又f(2)=2025,所以f(-2)=-2025.不等式f(x-2025)+2x>2021可转化为f(x-2025)+2(x-2025)>-2029,因为g(-2)=f(-2)+2×(-2)=-2029,所以不等式可化为g(x-2025)>g(-2),所以x-2025>-2,解得x>2023.故选A.
例4 [思路点拨] 构造函数g(x)=f(x)-7,由奇函数的定义得g(x)为奇函数,利用奇函数图象的对称性得g(x)max+g(x)min=0,即可求解.
14 [解析] 令g(x)=f(x)-7=ax3+3sin x,且x∈[-2026,2026],则g(-x)=a(-x)3+3sin(-x)=-ax3-3sin x =-g(x),所以g(x)为奇函数且其图象在[-2026,2026]上连续,根据奇函数图象的对称性得g(x)在[-2026,2026]上的最大值、最小值满足g(x)max+g(x)min=M-7+m-7=0,故M+m=14.
变式题 [解析] 设g(x)=cos x·ln(x+),x∈[-5,5],则g(-x)=cos x·ln(-x+),g(x)+g(-x)=cos x·ln 1=0,∴g(x)是奇函数,∴g(x)的最大值和最小值互为相反数.∵f(x)的最大值为M,最小值为m,∴M-+m-=0,即M+m=,则f(M+m)=.
例5 [思路点拨] 设P(m,n)为y=f(x)图象上任意一点,可证P(m,n)关于点(1,a)的对称点Q(2-m,2a-n)也在函数y=f(x)的图象上,从而可证对称性.
证明:f(x)=ln+ax+b(x-1)3的定义域为(0,2),
设P(m,n)为y=f(x)图象上任意一点,P(m,n)关于点(1,a)的对称点为Q(2-m,2a-n).
因为P(m,n)在y=f(x)的图象上,所以n=ln+am+b(m-1)3,
故f(2-m)=ln+a(2-m)+b(2-m-1)3=-+2a=-n+2a,
所以Q(2-m,2a-n)也在y=f(x)的图象上,
所以y=f(x)的图象关于点(1,a)中心对称.
变式题 (1)D (2)AC [解析] (1)对于A,y=x3为奇函数,故y=x3+1的图象有对称中心(0,1);对于B,y=x+为奇函数,将其图象向右平移一个单位长度后得到y=x-1+=的图象,故函数y=的图象有对称中心(1,0);对于C,y=为奇函数,其图象有对称中心(0,0).故选D.
(2)对于A,∵f(x)是奇函数,∴f(x)的图象关于原点对称,而f(x-1)的图象是将f(x)的图象向右平移1个单位长度得到的,∴f(x-1)的图象关于点(1,0)对称,故A正确.对于B,由f(x+1)=f(x-1),得f(x)=f(x+2),其图象不一定关于直线x=1对称,若f(x)的图象如图所示,该函数满足f(x)=f(x+2),但函数图象不关于直线x=1对称,故B不正确.对于C,若g(x)=f(x-1)的图象关于直线x=1对称,则g(x+1)=g(-x+1),即f(x)=f(-x),即f(x)为偶函数,故C正确.对于D,函数y=f(x+1)的图象与函数y=f(1-x)的图象关于y轴对称,故D不正确.故选AC.
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