内容正文:
第2课时 函数奇偶性的应用
第三章 函数的概念与性质
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必修第一册 数学
第三章 函数的概念与性质
课前 预习学案
课堂 互动学案
01
02
随堂 步步夯实
03
课后 素养提升
04
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课时作业
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第三章 函数的概念与性质
课程标准
素养解读
1.掌握函数奇偶性的简单应用
2.了解函数图象的对称轴、对称中心满足的条件
1.通过函数奇偶性的应用,熟悉转化、对称等思考方法,提升逻辑推理素养
2.通过函数图象的对称轴、对称中心条件,提升直观想象和数学抽象素养
[情境引入]
[问题1] 图(1)和图(2)分别是偶函数和奇函数的一部分图象,你能结合奇偶函数图象的特征画出相应图象的另一部分吗?
提示 偶函数的图象关于y轴对称,奇函数的图象关于原点对称.
[问题2] 就图(1)而言,函数在区间(-∞,-2]与[2,+∞)上的单调性是否相同?就图(2)而言,函数在区间eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(5,2),0))与eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\co1(0,\f(5,2)))上的单调性是否相同?
提示 (1)单调性相反,(2)单调性相同.
[知识梳理]
[知识点]
1.函数的奇偶性与单调性的性质
(1)若f(x)为奇函数且在区间[a,b](a<b)上为增函数(减函数),则f(x)在[-b,-a]上为 增函数 (减函数),即在关于原点对称的区间上单调性 相同 .
(2)若f(x)为偶函数且在区间[a,b](a<b)上为增函数(减函数),则f(x)在[-b,-a]上为 减函数 (增函数),即在关于原点对称的区间上单调性 相反 .
2.奇偶函数的运算性质
在公共定义域内:
(1)两个奇函数的和函数是奇函数,两个奇函数的积函数是偶函数;
(2)两个偶函数的和函数、积函数都是偶函数;
(3)一个奇函数、一个偶函数的积函数是奇函数.
3.函数的对称轴与对称中心
(1)若函数f(x)的定义域为D,对∀x∈D都有f(T+x)=f(T-x)(T为常数),则x= T 是f(x)的对称轴.
(2)若函数f(x)的定义域为D,对∀x∈D都有f(a+x)+f(a-x)=2b(a,b为常数),则 (a,b) 是f(x)的对称中心.
1.若函数y=f(x)与y=g(x)的图象关于y轴对称,则f(x),g(x)是偶函数吗?
提示:不是偶函数,因为只有自身的图象关于y轴对称的函数才是偶函数.
2.函数y=eq \f(x,x-1)的图象有对称中心吗?若有,指出对称中心.
提示:y=eq \f(x,x-1)=1+eq \f(1,x-1),对称中心为(1,1).
[预习自测]
1.下列函数中,既是奇函数又是增函数的为( )
A.y=x+1
B.y=-x2
C.y=eq \f(1,x)
D.y=x|x|
答案:D
2.已知函数f(x)为奇函数,且当x>0时,f(x)=x2+eq \f(1,x),则f(-1)=( )
A.2
B.1
C.0
D.-2
答案:D
3.已知定义在R上的偶函数f(x)在区间[0,+∞)上是增函数,则f(-2),f(1),f(-3)从小到大的关系是 ________ .
答案:f(1)<f(-2)<f(-3)
根据函数奇偶性求函数解析式
[例1] 已知f(x)是定义在R上的奇函数,当x>0时,f(x)=x2+3x-1,求f(x)的解析式.
[思路点拨] 思路如图
[解] ∵f(x)是定义在R上的奇函数,
∴f(-x)=-f(x).
∵当x<0时,-x>0,
∴f(x)=-f(-x)=-[(-x)2+3(-x)-1]
=-x2+3x+1.
又∵奇函数f(x)在原点有意义,∴f(0)=0.
∴f(x)=eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x2+3x-1, x>0,,0, x=0,,-x2+3x+1,x<0.))
根据函数的奇偶性求解析式的一般步骤
(1)“求谁设谁”,即在哪个区间求解析式,x就设在哪个区间内.
(2)转化代入已知区间的解析式.
(3)利用函数f(x)的奇偶性写出-f(-x)或f(-x),从而解出f(x).
[变式训练]
1.若f(x)是定义在R上的偶函数,当x>0时,f(x)=x2-2x+3,求当x<0时,f(x)的解析式.
解:当x<0时,-x>0,
f(-x)=(-x)2-2(-x)+3=x2+2x+3,
由于f(x)是偶函数,故f(x)=f(-x),
所以f(x)=x2+2x+3,
即当x<0时,f(x)=x2+2x+3.
函数单调性与奇偶性的关系
[例2] (1)已知函数y=f(x)在定义域[-1,1]上是奇函数,又是减函数,若f(1-a2)+f(1-a)<0,求实数a的取值范围.
(2)定义在[-2,2]上的偶函数f(x)在区间[0,2]上单调递减,若f(1-m)<f(m),求实数m的取值范围.
[思路点拨] 奇函数在对称区间上单调性相同,偶函数在对称区间上单调性相反.
[解] (1)由f(1-a2)+f(1-a)<0,
得f(1-a2)<-f(1-a).
∵y=f(x)在[-1,1]上是奇函数,
∴-f(1-a)=f(a-1),
∴f(1-a2)<f(a-1).
又∵f(x)在[-1,1]上单调递减,
∴eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(-1≤1-a2≤1,,-1≤1-a≤1,,1-a2>a-1,))解得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(0≤a2≤2,,0≤a≤2,,-2<a<1.))
∴0≤a<1,∴实数a的取值范围是[0,1).
(2)∵函数f(x)是偶函数,
∴f(x)=f(|x|).
∴f(1-m)=f(|1-m|),f(m)=f(|m|).
∴原不等式等价于eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(-2≤1-m≤2,,-2≤m≤2解得-1≤m<\f(1,2).,|1-m|>|m|,))
∴实数m的取值范围是eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\co1(-1,\f(1,2))).
1.比较大小的求解策略
看自变量是否在同一单调区间上.
①在同一单调区间上,直接利用函数的单调性比较大小;
②不在同一单调区间上,需利用函数的奇偶性把自变量转化到同一单调区间上,然后利用单调性比较大小.
2.解不等式的策略
解决不等式问题时一定要充分利用已知的条件,把已知不等式转化为f(x1)>f(x2)或f(x1)<f(x2)的形式,再根据函数的奇偶性与单调性,列出不等式(组),要注意函数定义域对参数的影响.
[变式训练]
2.(1)若奇函数f(x)在区间[2,5]上的最小值是6,那么f(x)在区间[-5,-2]上有( )
A.最小值6
B.最小值-6
C.最大值-6
D.最大值6
(2)若f(x)=x2+|x|,则满足f(1-a)≤f(a)的实数a的取值范围是( )
A.eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\co1(-∞,\f(1,2)))
B.eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\co1(0,\f(1,2)))
C.eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),+∞))
D.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(1,2),1))
解析:(1)C [因为奇函数f(x)在[2,5]上有最小值6,所以可设a∈[2,5],有f(a)=6.由奇函数的性质,f(x)在[-5,-2]上必有最大值,且最大值为f(-a)=-f(a)=-6.]
(2)C [因为函数f(x)的定义域为R,且f(-x)=x2+|x|=f(x),故函数f(x)为定义域R上的偶函数.
又当x>0时,f(x)=x2+x在(0,+∞)上单调递增,所以由f(1-a)≤f(a),
可得|1-a|≤|a|,即(1-a)2≤a2,解得a≥eq \f(1,2).]
奇偶性、单调性的综合应用
[例3] 已知函数f(x)=eq \f(x+b,ax2+2)是定义在(-2,2)上的奇函数,且f(1)=eq \f(2,5).
(1)求a,b的值;
(2)判断函数f(x)在区间(-2,2)上的单调性,并用定义法证明;
(3)解关于m(m∈R)的不等式f(m2-1)+f(-5m-5)>0.
[思路点拨] 若奇函数在x=0处有意义,则f(0)=0.
[解] (1)由函数f(x)是定义在(-2,2)上的奇函数,可知f(0)=eq \f(b,2)=0,即b=0,则f(x)=eq \f(x,ax2+2).
由f(1)=eq \f(1,a+2)=eq \f(2,5),解得a=eq \f(1,2),
则f(x)=eq \f(x,\f(1,2)x2+2)=eq \f(2x,x2+4),经检验f(x)为奇函数,满足题意,故a=eq \f(1,2),b=0.
(2)函数f(x)在区间(-2,2)上单调递增,证明如下:
由(1)可得f(x)=eq \f(2x,x2+4),任取x1,x2∈(-2,2),
且x1<x2,
则f(x1)-f(x2)=eq \f(2x1,x\o\al(2,1)+4)-eq \f(2x2,x\o\al(2,2)+4)
=eq \f(2x1x\o\al(2,2)+4-2x2x\o\al(2,1)+4,x\o\al(2,1)+4x\o\al(2,2)+4)
=eq \f(2x2-x1x1x2-4,x\o\al(2,1)+4x\o\al(2,2)+4).
因为-2<x1<x2<2,
所以x2-x1>0,x1x2-4<0,
所以f(x1)-f(x2)<0,即f(x1)<f(x2),
因此函数f(x)在区间(-2,2)上单调递增.
(3)因为函数f(x)是定义在(-2,2)上的奇函数,
所以由f(m2-1)+f(-5m-5)>0,得f(m2-1)>-f(-5m-5),即f(m2-1)>f(5m+5),
由(2)知函数f(x)在区间(-2,2)上单调递增,
所以eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(-2<m2-1<2,,-2<-5m-5<2,,m2-1>5m+5,))解得-eq \f(7,5)<m<-1.
故所求不等式的解集为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(7,5),-1)).
奇偶性、单调性的综合应用
利用函数的奇偶性将函数式转化,利用单调性解决常见不等式问题,在综合性题目中,要熟练掌握奇偶性、单调性的性质及变形,适当应用解题技巧,化简求值.解题时,一定要特别注意函数的定义域.
[变式训练]
3.设f(x)是定义在R上的奇函数,且对任意a,b∈R,当a+b≠0时,都有eq \f(fa+fb,a+b)>0.
(1)若a>b,试比较f(a)与f(b)的大小关系;
(2)若f(1+m)+f(3-2m)≥0,求实数m的取值范围.
解:(1)∵a>b,∴a-b>0,
由题意得eq \f(fa+f-b,a-b)>0,
∵f(a)+f(-b)>0.
又f(x)是定义在R上的奇函数,
∴f(-b)=-f(b),
∴f(a)-f(b)>0,即f(a)>f(b).
(2)由(1)知f(x)为R上的增函数,∵f(1+m)+f(3-2m)≥0,∴f(1+m)≥-f(3-2m),即f(1+m)≥f(2m-3),∴1+m≥2m-3,解得m≤4.
∴实数m的取值范围为(-∞,4].
1.设f(x)是定义在R上的一个函数,则函数F(x)=f(x)-f(-x)在R上一定( )
A.是奇函数
B.是偶函数
C.既是奇函数又是偶函数
D.既不是奇函数又不是偶函数
答案:A
2.函数f(x)是定义在实数集上的偶函数,且在[0,+∞)上增函数,f(3)<f(2a+1),则a的取值范围是( )
A.a>1
B.a<-2
C.a>1或a<-2
D.-1<a<2
答案:C
3.设f(x)是R上的偶函数,且在[0,+∞)上单调递增,则f(-2),f(-π),f(3)的大小顺序是( )
A.f(-π)>f(3)>f(-2)
B.f(-π)>f(-2)>f(3)
C.f(3)>f(-2)>f(-π)
D.f(3)>f(-π)>f(-2)
答案:A
4.函数f(x)是定义域为R的偶函数,当x>0时,f(x)=-x+1,则当x<0时,f(x)的表达式为 ________ .
答案:f(x)=x+1
5.若定义域为R的偶函数f(x)在[0,+∞)上是增函数,且f(1)=0,求不等式f(x)≥0的解集.
解:若定义域为R的偶函数f(x)在[0,+∞)上是增函数,则f(x)在(-∞,0]上是减函数,且f(-x)=f(x),因为f(1)=0,所以f(-1)=f(1)=0,综上当x≤-1或x≥1时,f(x)≥0,即f(x)≥0的解集为{x|x≤-1,或x≥1}.
$