内容正文:
8抽象函数模型汇总
1、一次函数
① 对于正比例函数 ,与其对应的抽象函数为 。
② 对于一次函数 ,与其对应的抽象函数为 。
2、二次函数
③ 对于二次函数 ,与其对应的抽象函数为
3、幂函数
④ 对于幂函数 ,与其对应的抽象函数为 。
⑤ 对于幂函数 ,其抽象函数还可以是
4、对数函数
⑥ 对于对数函数 ,与其对应的抽象函数为 。其中
⑦ 对于对数函数 ,其抽象函数还可以是 。其中
⑧ 对于对数函数 ,其抽象函数还可以是 。其中
5、三角函数
⑨ 对于正弦函数 ,与其对应的抽象函数为
注:此抽象函数对应于正弦平方差公式:
⑩ 对于余弦函数 ,与其对应的抽象函数为
注:此抽象函数对应于余弦和差化积公式:
对于余弦函数 ,其抽象函数还可以是
注:此抽象函数对应于余弦积化和差公式:
⑪ 对于正切函数 ,与其对应的抽象函数为
注:此抽象函数对应于正切函数和差角公式:
到此,常见的初等函数和与其对应的抽象函数已经总结完毕,关于如何证明,对于三角函数部分已经给出其对应构造恒等式;对于一二次函数、幂函数、指对函数证明时类似的。
⑫ 对于反正切函数 与其对应的抽象函数为 其中 分别为 和 。
⑬ 对于双曲正切函数 与其对应的抽象函数为
补充: 双曲正切和角公式:
二倍角公式:
差角公式:
恒等式:
注意:双曲正切函数和正切函数的和差角公式是不同的,原因在于双曲正弦和正弦是相同的,双曲余弦和余弦的和差角公式正负号是相反的,取比值之后双曲正切函数和正切函数的和差角公式就是不同的。
例1.(多选) 定义在 的函数 满足:任意 , 则( )
A. 恒成立
B. 可能是周期函数,且没有最小正周期
C. 若 在 上单调,则 一定是奇函数
D. 若 在 上单调,则存在 ,使得
例2 (多选) 定义在(- 1,1)的函数 满足 ,且当 时, ,则( )
A. 是奇函数 B. 在(-1,1)上单调递减
C. D.
(3) 基本归类:抽象函数模型总结
抽象函数
特殊函数模型
正比例函数
反比例函数
一次函数
二次函数
幂函数
指数函数
对数函数
超越函数
正弦函数
余弦函数
正切函数
例3 已知 是定义在 上且不恒为零的函数, 对于任意实数 满足 , 若 , 则
A. B. C. D.
例4(2023年新高考全国I卷11题) 已知函数 的定义域为 , ,则( )
A. B.
C. 是偶函数 D. 为 的极小值点
例5 已知函数 的定义域为 ,且 ,则
A.- 3 B.- 2 C.0 D.1
例6 (多选) 已知函数 满足,对 ,都有 ,且 ,以下选项正确的是( )
A. B.
C. D.
例7 函数 的定义域为 , , , 若 , 则 ( )
A.- 2 B.- 4 C.2 D.4
例8已知函数 的定义域为 ,对于任意实数 满足 ,且 ,则 ( )
A.1012 B.2023 C.2024 D.4046
例9 已知函数 对 ,都有 ,若 在[- 2022,2022]上存在最大值 和最小值 ,则 ( )
A.8 B.4 C.2 D.0
巩固训练
一、单选题
1.已知函数的定义域是,的图象与的图象关于点成中心对称,若的定义域为,则( )
A. B. C. D.
2.对于函数,,设.对于点集,若存在,使得任取,总有,则称为“最低点”.对于函数和,以下说法中正确的是( )
A.若和都有最小值,则有最低点;
B.若有最低点,则和都有最小值;
C.若或有最小值,则有最低点;
D.若有最低点,则或有最小值.
3.已知函数的定义域为,对任意的实数,都满足,则下列选项一定成立的是( )
A. B.
C. D.
4.已知函数满足对任意实数,都有,且,则( )
A. B. C. D.
5.已知函数的定义域为 ,满足,则下列结论正确的是( )
A. B.方程有解
C.函数在定义域内单调递减 D.的最小值为 2
6.已知函数对任意实数满足,且,则( )
A. B. C. D.
二、多选题
7.德国著名数学家狄利克雷(Dirichlet,1805~1859)定义了一个“奇怪的函数”其中为实数集,为有理数集.则关于函数有如下四个命题,正确的为( )
A.存在,有
B.对任意,都存在,
C.若,,则有
D.存在三个点,,,使为等腰直角三角形
8.已知定义域为的函数满足:对任意,有,且,则下列说法正确的是( )
A.
B.若存在使得,则的最小正周期为
C.为偶函数
D.的值域为
9.已知函数对任意,总有,当时,,若,则下列选项正确的是( )
A. B.为奇函数
C. D.在上的最小值为-6
10.若函数的定义域、值域分别为,函数,则( )
A.的定义域为 B.的定义域为
C.的值域为 D.的值域为
11.若函数在区间上的导函数为增函数,则称在区间上为“凹函数”.已知函数的定义域为,,且,则( )
A.
B.为奇函数
C.函数在区间上为“凹函数”
D.若函数为上的“凹函数”,则的取值范围为
12.对于定义域的函数,定义函数方程为“柯西方程”,其通解为.下列说法中正确的有( )
A.若,且,则
B.若,则
C.若,则
D.定义域为的函数满足,且,若正数满足,则
13.对任意,函数都满足,则( )
A.
B.
C.在上单调递增
D.直线是曲线的切线
14.已知函数的定义域为,,则( )
A. B.的值域为
C.是偶函数 D.是增函数
15.已知是定义在上的函数,且满足,.则( )
A. B.为奇函数
C. D.为偶函数
16.已知函数是定义在上的可导函数,,且,则( )
A.曲线关于点中心对称
B.在R上单调递增
C.
D.函数的所有零点之和为
17.已知是定义域为的偶函数,当时,.若对,,则( )
A.与有相同的零点 B.的图象有无数条对称轴
C.当时, D.与的图象仅有一个交点
18.函数满足:,则( )
A. B.
C.图象不关于对称 D.的解析式可以是
19.已知函数的定义域为,且,,,则( )
A.为奇函数 B.
C. D.
20.函数,的定义域为,为偶函数且恒大于0,,,,,则( )
A.
B.
C.
D.对于任意,点到直线与的距离之积为
21.已知定义在上的函数满足,且为偶函数,则下列结论正确的是( )
A.函数为奇函数 B.函数为奇函数
C.函数是偶函数 D.函数是偶函数
三、填空题
22.定义在上的函数满足:对任意,均有,且对任意,均有.则的值为________.
23.已知函数的定义域为,且,,.写出满足条件的一个函数解析式_____.
24.函数满足,且,则___________.
25.已知函数满足:,对任意非零实数,都有成立,且,则_____.
26.设函数对一切实数满足,且,则函数_____.
四、解答题
27.是定义在上的连续可导函数,是的导函数,,且,有.
(1)求与;
(2)求的解析式;
(3)关于的方程有两个不同的实数根,,证明:.
28.设函数定义域为,对一切,均满足:,且(实数、为非0常数).
(1)求的值;
(2)求证:为周期函数,并求出其一个周期;
(3)求函数解析式.
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8抽象函数模型汇总
1、一次函数
① 对于正比例函数 ,与其对应的抽象函数为 。
② 对于一次函数 ,与其对应的抽象函数为 。
2、二次函数
③ 对于二次函数 ,与其对应的抽象函数为
3、幂函数
④ 对于幂函数 ,与其对应的抽象函数为 。
⑤ 对于幂函数 ,其抽象函数还可以是
4、对数函数
⑥ 对于对数函数 ,与其对应的抽象函数为 。其中
⑦ 对于对数函数 ,其抽象函数还可以是 。其中
⑧ 对于对数函数 ,其抽象函数还可以是 。其中
5、三角函数
⑨ 对于正弦函数 ,与其对应的抽象函数为
注:此抽象函数对应于正弦平方差公式:
⑩ 对于余弦函数 ,与其对应的抽象函数为
注:此抽象函数对应于余弦和差化积公式:
对于余弦函数 ,其抽象函数还可以是
注:此抽象函数对应于余弦积化和差公式:
⑪ 对于正切函数 ,与其对应的抽象函数为
注:此抽象函数对应于正切函数和差角公式:
到此,常见的初等函数和与其对应的抽象函数已经总结完毕,关于如何证明,对于三角函数部分已经给出其对应构造恒等式;对于一二次函数、幂函数、指对函数证明时类似的。
⑫ 对于反正切函数 与其对应的抽象函数为 其中 分别为 和 。
⑬ 对于双曲正切函数 与其对应的抽象函数为
补充: 双曲正切和角公式:
二倍角公式:
差角公式:
恒等式:
注意:双曲正切函数和正切函数的和差角公式是不同的,原因在于双曲正弦和正弦是相同的,双曲余弦和余弦的和差角公式正负号是相反的,取比值之后双曲正切函数和正切函数的和差角公式就是不同的。
例1.(多选) 定义在 的函数 满足:任意 , 则( )
A. 恒成立
B. 可能是周期函数,且没有最小正周期
C. 若 在 上单调,则 一定是奇函数
D. 若 在 上单调,则存在 ,使得
解: A. 令 则 ,于是 恒成立 B. 符合题意, 是周期函数,且没有最小正周期 C. 令 ,则 解得 或 , 时,令 于是 ,这与 在 上单调矛盾,所以 ,同理 ,所以 ,令 则 所以 ,则 一定是奇函数 D. 由 B,若 在 上单调,则 ,若 ,则 ,令 ,则 这与 在 上单调矛盾,所以不存在 ,同理,不存在 。故本题选:ABC.
例2 (多选) 定义在(- 1,1)的函数 满足 ,且当 时, ,则( )
A. 是奇函数 B. 在(-1,1)上单调递减
C. D.
解析: 因为 ,令 ,可得 ,令 ,则 ,可得 ,所以 为奇函数,故A正确。令 ,则 ,可得 且 即 可得 ,则 ,即 ,所以 在(- 1,1)内单调递增,故B错误。令 则 所以 故C正确 ,D错误。综上,选AC。
(3) 基本归类:抽象函数模型总结
抽象函数
特殊函数模型
正比例函数
反比例函数
一次函数
二次函数
幂函数
指数函数
对数函数
超越函数
正弦函数
余弦函数
正切函数
例3 已知 是定义在 上且不恒为零的函数, 对于任意实数 满足 , 若 , 则
A. B. C. D.
解析: 不妨令 , 满足题意, 故选 A
例4(2023年新高考全国I卷11题) 已知函数 的定义域为 , ,则( )
A. B.
C. 是偶函数 D. 为 的极小值点
解析: 方法一:赋值法:因为 ,对于A,令 , ,故A正确。对于B,令 , ,则 ,故B正确。对于C,令 , 则 ,令 ,又函数 的定义域为 ,所以 为偶函数,故C正确,对于D,不妨令 ,显然符合题设条件,此时 无极值,故D错误。方法二:常见抽象函数模型因为 ,对于A,令 , ,故A正确。对于B,令 ,则 ,故B正确。对于C,令 , ,则 ,令 ,又函数 的定义域为 ,所以 为偶函数,故C正确,对于D,当 时,对 两边同时除以 ,得到 故可以设 ,则 当 时, ,则 令 ,得 ;令 ,得 ;故 在 上单调递减,在 上单调递增,因为 为偶函数,所以 在 上单调递增,在 上单调递减,显然,此时 是 的极大值,故D错误。故选:ABC
例5 已知函数 的定义域为 ,且 ,则
A.- 3 B.- 2 C.0 D.1
解析: 由余弦函数抽象函数模型可得,函数 ,则 满足题意。于是, 周期为6,且 ,进一步 ,故选A。
例6 (多选) 已知函数 满足,对 ,都有 ,且 ,以下选项正确的是( )
A. B.
C. D.
解:考虑到形式有些类似:,(为什么不考虑sin(x- y)?)而 和 将余弦和正弦反转,可以考虑配个系数凑诱导公式。考虑 那么 ,当然这里可以用 待定系数做,不过很容易看出,如此求出 完全符合题中条件,则易得 ACD 正确。
例7 函数 的定义域为 , , , 若 , 则 ( )
A.- 2 B.- 4 C.2 D.4
解析: 考虑到 ,那么可以先考虑 ,但是前面系数对不上,可以待定,令 则:
,故 ,所以,故答案选A.
例8已知函数 的定义域为 ,对于任意实数 满足 ,且 ,则 ( )
A.1012 B.2023 C.2024 D.4046
解析: 构造 ,经计算选C
例9 已知函数 对 ,都有 ,若 在[- 2022,2022]上存在最大值 和最小值 ,则 ( )
A.8 B.4 C.2 D.0
解析: ,故 关于(0,2)对称,故
巩固训练
一、单选题
1.已知函数的定义域是,的图象与的图象关于点成中心对称,若的定义域为,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】先根据函数图像中心对称的坐标性质推导与的解析式关系,结合的定义域求出的定义域,再根据抽象函数“同一对应法则作用对象范围一致”的规则,令落在的定义域范围内,解不等式得到的定义域,最终计算的值.
【详解】设函数图象上任意一点的坐标为.
∵ 的图象与的图象关于点成中心对称,
∴ 点关于点的对称点为,且该点在的图象上,
∴ ,即.
∵ 的定义域是,∴ ,
即 ,解得 ,故的定义域为.
对于函数,则需满足,
即 ,解得
∴ 的定义域为,即,,
∴ .故选C.
2.对于函数,,设.对于点集,若存在,使得任取,总有,则称为“最低点”.对于函数和,以下说法中正确的是( )
A.若和都有最小值,则有最低点;
B.若有最低点,则和都有最小值;
C.若或有最小值,则有最低点;
D.若有最低点,则或有最小值.
【答案】D
【分析】可以举反例证明选项A、B、C的命题均为假命题,对D,根据“最低点”的定义分析得或,再分类讨论即可.
【详解】对于A项,取,,取,,
则,;而无最低点,故A错误;
对于B项,取,,取,,
则无最小值,;而有最低点,故B错误;
对于C项,取,,取,,
则无最小值,;
因为的函数值可趋向于负无穷大,所以无最低点,则亦无最低点,故C错误;
对于D项,因为有最低点,不妨设为的最低点,且,且,
所以或,
若,则且对任意的,总有,即;
若,同理可知;
所以若有最低点,则或有最小值,故D正确.
故选:D.
3.已知函数的定义域为,对任意的实数,都满足,则下列选项一定成立的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】令求出,由题中所给等式通过取特殊值可分别求出、,相加即可.
【详解】令,得,解得,
令,得,所以,
由题意知,所以,
所以.
4.已知函数满足对任意实数,都有,且,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】令得到正整数域上的递推关系,通过累加法推导的通项后代入求值.
【详解】令,代入题设函数方程得: ,
将代入化简,得递推关系:,
当时,有,
则,,,
故
,
故,则.
5.已知函数的定义域为 ,满足,则下列结论正确的是( )
A. B.方程有解
C.函数在定义域内单调递减 D.的最小值为 2
【答案】D
【分析】根据题意,利用赋值法,求得,可判定A错误,利用叠加法,求得的解析式,列出方程,可判定B错误;结合二次函数的性质,可判定C错误,D正确.
【详解】对于A,因为的定义域为,且满足 且,
取,可得,则,
取,可得 ,则,所以A错误;
对于B,取,可得,则,
所以,
以上各式相加得,所以,
经检验:其中满足上式,所以 ,
令,可得,此方程无解,所以B错误;
对于C,由函数 ,
由函数的图象开口向上,且对称轴为,
所以函数在上单调递增,所以在上单调递增,所以C错误;
对于D,由C项知:函数在上单调递增,
所以,所以D正确.
6.已知函数对任意实数满足,且,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】令,可得,
因为,所以,
则.
二、多选题
7.德国著名数学家狄利克雷(Dirichlet,1805~1859)定义了一个“奇怪的函数”其中为实数集,为有理数集.则关于函数有如下四个命题,正确的为( )
A.存在,有
B.对任意,都存在,
C.若,,则有
D.存在三个点,,,使为等腰直角三角形
【答案】AC
【详解】由题意,当是有理数时,;当是无理数时,.
对于A ,当是无理数时,也是无理数,, ,故A正确;
对于B,当是无理数时,若为有理数,则是无理数,,,,故B错误;
对于C,由题意知函数的值域为,当且时,,,
所以,故 C正确;
对于D,由函数的值域为,可知△三个顶点的纵坐标要么有两个和一个,要么有两个和一个,
不妨设,,如图,在等腰直角△中,取斜边AC的中点D,
,所以,
故当即是有理数时,也是有理数,从而有,这与矛盾,故D错误.
8.已知定义域为的函数满足:对任意,有,且,则下列说法正确的是( )
A.
B.若存在使得,则的最小正周期为
C.为偶函数
D.的值域为
【答案】AC
【分析】选项A赋值求解;选项B赋值,利用周期函数的定义推导;选项C赋值,根据偶函数的定义推导;选项D取函数验证.
【详解】选 项 A,令,则有,
又因为,所以;
选 项 B,令,则有,
因为,从而,则,
所以,
故是的一个周期,但不一定是最小正周期;
选 项 C,令,则有,
所以,故为偶函数;
选 项 D,取,满足抽象方程,
但是其值域为,不符题意.
故选:AC.
9.已知函数对任意,总有,当时,,若,则下列选项正确的是( )
A. B.为奇函数
C. D.在上的最小值为-6
【答案】BCD
【分析】令,得到,再令,求得,令,求得,可判定A错误;令,结合奇偶性的定义,可判定B正确;令,得到,递推得到, ,
进而推得,可判断C正确;根据单调性的定义,证得在上为减函数,得到在上的最小值为,结合递推关系,求得的值,可判定D正确.
【详解】对于A,令,可得,可得,
令,可得,即,
因为,令,可得,所以,
令,可得,
所以,所以A错误;
对于B,令,则,
因为,所以,
所以函数为奇函数,即为奇函数,所以B正确;
对于C,令,可得,即(*),
由,可得,
将(*)代入上式,整理得(**),
又由,可得,
将(**)代入上式,整理得,所以C正确;
对于D,设且,则,
因为当时,,所以,
又由,
则,即,
所以函数在上为减函数,所以在上的最小值为,
则
,
因为,所以,所以D正确.
故选:BCD.
10.若函数的定义域、值域分别为,函数,则( )
A.的定义域为 B.的定义域为
C.的值域为 D.的值域为
【答案】BD
【分析】根据的范围可求的范围,则的定义域可知;根据的范围可知的值域.
【详解】由,得,则的定义域为,
由,得,则的值域为,
故选:BD.
11.若函数在区间上的导函数为增函数,则称在区间上为“凹函数”.已知函数的定义域为,,且,则( )
A.
B.为奇函数
C.函数在区间上为“凹函数”
D.若函数为上的“凹函数”,则的取值范围为
【答案】AD
【分析】先通过赋值法求解抽象函数的解析式,再结合题目给出的“凹函数”定义,利用导数逐一分析各选项即可.
【详解】∵ 函数的定义域为,满足,且,
令,得,即,
∵ ,∴ .
令,得,即,
代入原式验证:左边,右边,等式成立,
故.
对选项A:∵ ,∴ A正确.
对选项B:∵ ,,故,故不是奇函数,B错误.
对选项C:,
则,设函数的导函数为
则,
当时,,,
故,即在上为减函数,不符合凹函数定义,C错误.
对选项D:,故,
则,设函数的导函数为,
若为上的凹函数,则为上的增函数,即对任意恒成立,
故恒成立,
即对任意恒成立.
令,则,
令,得,
当时,,单调递增;当时,,单调递减,
故,
∴ ,即,故D正确.
【点睛】方法归纳:求解抽象函数解析式常用赋值法,处理新定义问题需准确转化定义为已有知识,恒成立问题优先分离参数转化为函数最值问题求解.
易错归纳:判断凹函数时需注意是一阶导数单调递增,即二阶导数非负,避免混淆导数阶数出错;求解函数最值时需准确判断单调性,不要弄错极值点的函数值符号.
12.对于定义域的函数,定义函数方程为“柯西方程”,其通解为.下列说法中正确的有( )
A.若,且,则
B.若,则
C.若,则
D.定义域为的函数满足,且,若正数满足,则
【答案】ACD
【分析】利用所给通解计算可得A;代入计算可得B;令,可得,即可设,从而计算可得C;借助换元法,设、,可得,则可设,结合计算可得,则只需证明,由为正数,可得,则,再通过运算及相应变形,可得只需证明,借助基本不等式计算即可得D.
【详解】对A:由题意可设,则,
故,故A正确;
对B:若,则,,
由不恒成立,故B错误;
对C:令且,由,
则,
故可设,则,
故,故C正确;
对D:令,则,
即有,
令,则,
故可设,则,
由,则,故,
则,则,则,
由为正数,则,则,
则
,
要证,只需证,
即,
即只需证,由,
当且仅当时,等号成立,故,
故可得,故D正确.
13.对任意,函数都满足,则( )
A.
B.
C.在上单调递增
D.直线是曲线的切线
【答案】ACD
【分析】通过对已知等式进行赋值,求出与的表达式,根据表达式逐一分析选项.
【详解】令,则有,
所以,故A正确;
因为,
所以对任意均成立,
当取任意值,取定值时,为常数,
当取任意值,取定值时,为常数,
所以与等于同一个常数,
设,
令,则,
解得,故B错误;
由,得,
所以在上单调递增,故C正确;
因为,所以,
令,得,
又,所以直线是曲线在处的切线,故D正确.
14.已知函数的定义域为,,则( )
A. B.的值域为
C.是偶函数 D.是增函数
【答案】ABC
【分析】根据给定的函数等式可得,再结合求出函数解析式,然后利用二次函数性质逐项判断得解.
【详解】由,得,令函数,
则,为常函数,令,则,,
因此,的值域为是偶函数,
函数在上单调递减,在上单调递增,ABC正确,D错误.
故选:ABC
15.已知是定义在上的函数,且满足,.则( )
A. B.为奇函数
C. D.为偶函数
【答案】ACD
【分析】通过对已知函数关系式进行赋值,求出函数的表达式,再逐一分析选项.
【详解】令,代入中,
可得,即.
令,代入中,
可得:,即,
因为,所以,所以选项A正确;
令,代入中,
可得:,
则,
则
,
即,
令,其定义域为.
,
所以不是奇函数,选项B错误;
,,所以,选项C正确;
令,其定义域为.
,所以是偶函数,选项D正确.
故选:ACD.
16.已知函数是定义在上的可导函数,,且,则( )
A.曲线关于点中心对称
B.在R上单调递增
C.
D.函数的所有零点之和为
【答案】ACD
【分析】对所给条件进行变形,构造函数赋值可得A,举反例可排除B,根据函数特点求出具体解析式来求解C、D即可.
【详解】由题意,
设,则,,
A选项,令,可得,,
令,则,即为奇函数,关于原点对称,
图像可由图像向左平移1个单位得到,所以图像关于中心对称,故A正确;
B选项,,,,,
则,故B错误;
C选项,对于,两边同时对求导,得,
由知为常函数,则为一次函数,由,可得,
则,,
时,,单调递减,
时,,单调递增,
则,即,故C正确;
D选项,,
即,
解得或,
所以所有零点之和为,故D正确;
故选:ACD.
17.已知是定义域为的偶函数,当时,.若对,,则( )
A.与有相同的零点 B.的图象有无数条对称轴
C.当时, D.与的图象仅有一个交点
【答案】AC
【分析】由等式化简整理,根据正弦与正切函数性质,可得A的正误,由题意易得B的正误,由题意,根据递推迭代,可得C的正误,由零点存在性定理,举反例,可得D的正误.
【详解】由,,
则,,与的零点均为,,故A正确;
的图象仅有一条对称轴,所以B错误;
当时,,所以时,.
对,总有成立,所以时,有,
所以,.
同理,当时,,.
当时,,,所以C正确;
显然原点为一个交点.
当时,设,
则,,
所以,当时有零点.
则与的图象在上也有一个交点,D错误.
故选:AC.
18.函数满足:,则( )
A. B.
C.图象不关于对称 D.的解析式可以是
【答案】AD
【分析】取特殊值判断A,取特殊函数判断BC,根据所给条件验证即可判断D.
【详解】令,可得,解得,故A正确;
取,则满足:,此时,故B错误;
由B,当时,函数图象关于对称,故C错误;
若时,,
,且
所以满足,故D正确.
故选:AD
19.已知函数的定义域为,且,,,则( )
A.为奇函数 B.
C. D.
【答案】ACD
【分析】对于A,先令 ,求得,再令,可得,即可判断;对于B,令代入求解后,即可判断;对于C,令,代入求解后即可判断;对于D,通过计算可得函数是周期函数,最小正周期为,由此求解即可.
【详解】对于A,令 ,得,解得,
令,得,
即,
所以或,
当时,令,得与矛盾,故舍去;
所以,
即,
所以为奇函数,故A正确;
对于B,因为,,
所以,
即,解得,故B错误;
对于C,令,
得
所以,故C正确;
对于D,令,
得,
解得,
令,则,
所以,解得,
,解得;
令,
得,解得;
,解得;
所以函数是周期函数,最小正周期为,
又
,
所以
,故D正确.
20.函数,的定义域为,为偶函数且恒大于0,,,,,则( )
A.
B.
C.
D.对于任意,点到直线与的距离之积为
【答案】BCD
【分析】通过赋值法求出、,推导与的奇偶性及核心恒等式;利用递推关系分析的指数型性质验证B选项;通过函数方程展开推导三倍角形式验证C选项;利用点到直线距离公式结合核心恒等式验证D选项.
【详解】令,代入,得.
令,代入,得,即.
由,得.
结合得,又,得,故A错误.
令,代入,
得,即.
令,代入,
得,由、,
得,结合,得,即为奇函数.
因此,即.
由与,得,
解得.
,
因此 ,,故B正确.
,
代入 ,得,故C正确.
点到直线的距离为,
到直线的距离为,
距离之积为:,故D正确.
21.已知定义在上的函数满足,且为偶函数,则下列结论正确的是( )
A.函数为奇函数 B.函数为奇函数
C.函数是偶函数 D.函数是偶函数
【答案】BCD
【分析】根据抽象函数的对称性、周期性,结合函数奇偶性的定义逐项分析判断即可.
【详解】由为偶函数,得,即,
所以的图象关于直线对称.
由及,得.
令,则,所以,
又,所以,即.
所以,因此是偶函数,故A错误,C正确.
由,得,
又是偶函数,所以,
所以,故为奇函数,故B正确.
由,得,又是偶函数,所以,
所以,即是偶函数,故D正确.
三、填空题
22.定义在上的函数满足:对任意,均有,且对任意,均有.则的值为________.
【答案】
【分析】通过给抽象函数进行赋值,由所给性质进行推导计算计算.
【详解】先求,因为,,由,所以,
且.又.
设,则,所以.
因为,,,所以,.
又,且,
由对称性得,设,
则,所以,又,即.
所以,,.
因此.
23.已知函数的定义域为,且,,.写出满足条件的一个函数解析式_____.
【答案】(答案不唯一)
【详解】取,函数的定义域为,
,,
因为,所以,满足题意.
24.函数满足,且,则___________.
【答案】4051
【分析】利用已知条件进行赋值变换得出相应的表达式,然后代入数据计算即可.
【详解】令可得,①
将赋值为,代入①得:,②
根据题设及①有:,③
由①②③得:,
即,
令可得,则,
因此.
25.已知函数满足:,对任意非零实数,都有成立,且,则_____.
【答案】
【分析】根据主条件,利用赋值法求解.
【详解】令,得,
由,得,
于是,
,
,
故答案为:
26.设函数对一切实数满足,且,则函数_____.
【答案】
【分析】先用特殊值可求出,,可求出,可得到为偶函数,同理可得到,假定存在某个,使得,不妨令,则,当时,左边,而右边,矛盾,再根据偶函数定义可证明当,则代入也矛盾,当时,则,同样可知矛盾,同理可知当也是矛盾的,综上可得.
【详解】令,则可得,,
又,
令,则,且,
于是为偶函数,同理,
注意到,
假设存在某个,使得,不妨令,
则,当时,左边,而右边,矛盾.
因为为偶函数,故当时同样矛盾,
当时,则,,同理可证,
再根据偶函数可证当也是矛盾的,
综上,对一切实数,有,
当时,有可得,又因,
故对一切实数都有
故答案为:
四、解答题
27.是定义在上的连续可导函数,是的导函数,,且,有.
(1)求与;
(2)求的解析式;
(3)关于的方程有两个不同的实数根,,证明:.
【答案】(1);
(2);
(3)证明见解析.
【分析】(1)令,结合题设可得答案;对原函数方程两边关于求导,结合可得答案;
(2)由(1)解析可得答案;
(3)令,通过研究单调性结合设,可得,则需要证明的不等式等价于,最后由,的单调性可完成证明.
【详解】(1)令,则;
对方程两边关于求导(将x视作常数),
可得,令,可得,
因,则,从而;
(2)由(1),,则(为常数).
又,可得,则;
(3)设,则,结合,,.
从而在上单调递减,在上单调递增,又,,
有两个不等实根,则.
设,则.要证:,即证,因,则,
结合在上单调递减,要证,即证,
又,要证,即证:.
令,,
则(时取等号),
即在上单调递增,从而时,即,从而命题得证.
28.设函数定义域为,对一切,均满足:,且(实数、为非0常数).
(1)求的值;
(2)求证:为周期函数,并求出其一个周期;
(3)求函数解析式.
【答案】(1)
(2)证明见解析,为其一个周期
(3)
【分析】(1)令,代入计算即可得;
(2)令代入计算可得,再变形计算即可得其周期;
(3)令,可得,结合(2)中所得,可得,即可得函数解析式.
【详解】(1)令,则,
故;
(2)令,则,
则,即,
则,故,
则,故为周期函数,且为其一个周期;
(3)令,,则,
由(2)知,故,
则,
即,即,
令,,则,
故.
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