内容正文:
3.2.2 奇偶性 [教学方式:深化学习课——梯度进阶式教学]
[课时目标]
1.结合具体函数,了解奇偶性的概念和几何意义.掌握函数奇偶性的判断和证明方法.
2.会应用奇偶函数的图象的对称性及奇偶函数的定义解决简单问题.
函数的奇偶性
项目
偶函数
奇函数
定
义
一般地,设函数f(x)的定义域为D,如果∀x∈D,都有-x∈D,且f(-x)=f(x),那么函数f(x)就叫做偶函数
一般地,设函数f(x)的定义域为D,如果∀x∈D,都有-x∈D,且f(-x)=-f(x),那么函数f(x)就叫做奇函数
图象
特征
关于y轴对称
关于原点对称
|微|点|助|解|
对函数奇偶性的理解
(1)奇、偶函数定义域的特点
由于f(x)和f(-x)须同时有意义,所以奇、偶函数的定义域关于原点对称,若奇函数f(x)在原点有定义,则f(0)=0.
(2)奇、偶函数的对应关系的特点
①奇函数有f(-x)=-f(x)⇔f(-x)+f(x)=0⇔=-1(f(x)≠0);
②偶函数有f(-x)=f(x)⇔f(-x)-f(x)=0⇔=1(f(x)≠0).
(3)利用性质判断函数的奇偶性
①偶函数的和、差、积、商(分母不为零)仍为偶函数;
②奇函数的和、差仍为奇函数;
③奇(偶)数个奇函数的积、商(分母不为零)为奇(偶)函数;
④一个奇函数与一个偶函数的积为奇函数.
基础落实训练
1.判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)函数f(x)=x2,x∈[0,+∞)是偶函数. ( )
(2)对于函数y=f(x),若存在x,使f(-x)=-f(x),则函数y=f(x)一定是奇函数. ( )
(3)不存在既是奇函数,又是偶函数的函数. ( )
(4)若函数的定义域关于原点对称,则这个函数不是奇函数就是偶函数. ( )
答案:(1)× (2)× (3)× (4)×
2.下列函数是偶函数的是 ( )
A.y=x B.y=3x2
C.y=x-1 D.y=|x|(x∈[0,1])
解析:选B 选项A、C中的函数是奇函数,选项B中的函数是偶函数,选项D中的函数既不是奇函数,也不是偶函数.
3.已知函数y=f(x),x∈[-1,a](a>-1)是奇函数,则a等于 ( )
A.-1 B.0
C.1 D.无法确定
解析:选C ∵奇函数的定义域关于原点对称,∴a-1=0,即a=1.
4.下列图象表示的函数是奇函数的是 ,是偶函数的是 .(填序号)
解析:①③关于y轴对称是偶函数,②④关于原点对称是奇函数.
答案:②④ ①③
题型(一) 函数奇偶性的判断
[例1] 判断下列函数的奇偶性:
(1)f(x)=|x+1|-|x-1|;
(2)f(x)=+;
(3)f(x)=;
(4)f(x)=
解:(1)因为x∈R,所以-x∈R.
又因为f(-x)=|-x+1|-|-x-1|=|x-1|-|x+1|=-(|x+1|-|x-1|)=-f(x),
所以f(x)为奇函数.
(2)因为函数f(x)的定义域为{-1,1},
关于原点对称,且f(x)=0,
所以f(-x)=-f(x),f(-x)=f(x).
所以f(x)既是奇函数又是偶函数.
(3)因为f(x)的定义域为[-1,0)∪(0,1],即有-1≤x≤1且x≠0,所以-1≤-x≤1,且-x≠0.
又f(-x)==-=-f(x),
所以f(x)为奇函数.
(4)易知f(x)的定义域是(-∞,0)∪(0,+∞),关于原点对称.
当x>0时,-x<0,f(-x)=1-(-x)=1+x=f(x);
当x<0时,-x>0,f(-x)=1+(-x)=1-x=f(x).
综上可知,对于x∈(-∞,0)∪(0,+∞),都有f(-x)=f(x),所以f(x)为偶函数.
|思|维|建|模| 判断函数奇偶性的方法
(1)定义法
(2)图象法
[针对训练]
1.判断下列函数的奇偶性:
(1)f(x)=x3+x5;
(2)f(x)=|x+1|+|x-1|;
(3)f(x)=.
解:(1)函数f(x)的定义域为R.∵f(-x)=(-x)3+(-x)5=-(x3+x5)=-f(x),∴f(x)是奇函数.
(2)函数f(x)的定义域是R.∵f(-x)=|-x+1|+|-x-1|=|x-1|+|x+1|=f(x),∴f(x)是偶函数.
(3)∵函数f(x)的定义域是(-∞,-1)∪(-1,+∞),
不关于原点对称,∴f(x)是非奇非偶函数.
题型(二) 奇、偶函数的图象及应用
[例2] 已知函数y=f(x)是定义在R上的偶函数,且当x≤0时,f(x)=x2+2x.现已画出函数f(x)在y轴左侧的图象,如图所示.
(1)请补全函数y=f(x)的图象;
(2)根据图象写出函数y=f(x)的单调递增区间;
(3)根据图象写出使f(x)<0的x的取值集合.
解:(1)由题意作出函数图象如图.
(2)据图可知,f(x)的单调递增区间为(-1,0),(1,+∞).
(3)据图可知,使f(x)<0的x的取值集合为{x|-2<x<2,且x≠0}.
[变式拓展]
1.本例条件下,f(x)取何值时,有四个不同的x值与之对应?
解:结合图象可知,f(x)的取值范围是(-1,0).
2.若将本例中的“偶函数”改为“奇函数”,其他条件不变,如何解答本题?
解:(1)由题意作出函数图象如图所示.
(2)据图可知,f(x)的单调递增区间为(-1,1).
(3)据图可知,使f(x)<0的x的取值集合为{x|-2<x<0或x>2}.
|思|维|建|模| 巧用奇、偶函数的图象求解问题
依据
奇函数⇔图象关于原点对称,偶函数⇔图象关于y轴对称
求解
根据奇、偶函数图象的对称性可以解决诸如求函数值或画出奇、偶函数图象的问题
[针对训练]
2.已知函数y=f(x)是偶函数,且图象与x轴有四个交点,则方程f(x)=0的所有实根之和是 ( )
A.4 B.2
C.1 D.0
解析:选D 因为f(x)是偶函数,且图象与x轴有四个交点,所以这四个交点每组两个关于y轴一定是对称的.故所有实根之和为0.
3.如图,给出了偶函数y=f(x)的局部图象,试比较f(1)与f(3)的大小.
解:法一 ∵函数f(x)是偶函数,∴图象关于y轴对称,补全图象如图所示.由图象可知f(1)<f(3).
法二 由题图可知f(-1)<f(-3).
∵函数y=f(x)是偶函数,∴f(-1)=f(1),f(-3)=f(3).∴f(1)<f(3).
题型(三) 函数奇偶性的应用
题点1 利用函数的奇偶性求参数值
[例3] 已知y=f(x)是奇函数,当x<0时,f(x)=x2+ax,且f(3)=6,则a的值为 .
解析:因为f(x)是奇函数,所以f(-3)=-f(3)=-6.所以(-3)2+a(-3)=-6.解得a=5.
答案:5
[例4] 若函数f(x)=ax2+(b-1)x+3a+b是偶函数,定义域为[a-1,2a],则a+b= .
解析:因为定义域[a-1,2a]关于原点对称,
所以(a-1)+2a=0.解得a=.
所以f(x)=x2+(b-1)x+1+b.
又f(-x)=f(x),所以x2-(b-1)x+1+b=x2+(b-1)x+1+b.由对应项系数相等得-(b-1)=b-1.所以b=1.所以a+b=+1=.
答案:
|思|维|建|模| 利用奇偶性求参数的常见类型及策略
定义域含参数
奇、偶函数f(x)的定义域为[a,b],根据定义域关于原点对称,利用a+b=0求参数
解析式含参数
根据f(-x)=-f(x)或f(-x)=f(x)列式,比较系数即可求解
题点2 利用函数的奇偶性求函数解析式
[例5] 已知函数f(x)为R上的奇函数,当x>0时,f(x)=-2x2+3x+1,函数f(x)的解析式为 .
解析:当x<0时,-x>0,则f(-x)=-2·(-x)2+3(-x)+1=-2x2-3x+1.由于f(x)是奇函数,故f(x)=-f(-x),所以当x<0时,f(x)=2x2+3x-1.因为f(x)为R上的奇函数,所以f(0)=0.
综上可得,函数f(x)的解析式为f(x)=
答案:f(x)=
[变式拓展]
在例5中,若条件改为“f(x)为R上的偶函数,当x≥0时,f(x)=-2x2+3x+1”,则函数f(x)的解析式为 .
解析:当x<0时,-x>0,此时f(-x)=-2(-x)2+3(-x)+1=-2x2-3x+1.由于f(x)是偶函数,则f(x)=f(-x)=-2x2-3x+1,所以f(x)的解析式为f(x)=
答案:f(x)=
|思|维|建|模|
利用函数奇偶性求函数解析式的3个步骤
(1)“求谁设谁”,即在哪个区间上求解析式,x就应在哪个区间上设;
(2)转化到已知区间上,代入已知的解析式;
(3)利用f(x)的奇偶性写出-f(x)或f(-x),从而解出f(x).
[针对训练]
4.已知函数f(x)为奇函数,且当x>0时,f(x)=x2+,则f(-1)等于 ( )
A.-2 B.0
C.1 D.2
解析:选A 因为当x>0时,f(x)=x2+,
所以f(1)=1+1=2.又f(x)为奇函数,
所以f(-1)=-f(1)=-2.故选A.
5.若函数f(x)=ax4+(a-2b)x+a-1是定义在(-a,0)∪(0,2a-2)上的偶函数,则f= ( )
A.1 B.
C. D.3
解析:选D ∵f(x)=ax4+(a-2b)x+a-1是定义在(-a,0)∪(0,2a-2)上的偶函数,∴f(-x)=f(x),即a(-x)4-(a-2b)x+a-1=ax4+(a-2b)x+a-1,∴a-2b=0,又定义域关于原点对称,∴2a-2=a,∴a=2,b=1,∴f(x)=2x4+1,∴f=f(1)=3.
6.已知函数f(x)=为奇函数,则a+b= .
解析:由题意知即
解得当a=-1,b=1时,经检验知f(x)为奇函数,故a+b=0.
答案:0
[课时检测]
1.若函数f(x)(x∈R)是奇函数,则下列坐标表示的点一定在函数y=f(x)的图象上的是 ( )
A.(a,-f(a)) B.(-a,f(a))
C.(-a,-f(a)) D.(a,f(-a))
解析:选C 因为y=f(x)为奇函数,f(-a)=-f(a),故点(-a,-f(a))在y=f(x)的图象上.
2.下列函数为偶函数的是 ( )
A.f(x)=x3 B.f(x)=+x
C.f(x)=x2 D.f(x)=-2x
解析:选C f(x)=x3的定义域为R,且f(-x)=(-x)3=-x3=-f(x),故f(x)=x3为奇函数,故A错误;f(x)=x+定义域为{x|x≠0},且f(-x)=-x-=-=-f(x),故f(x)=x+为奇函数,故B错误;f(x)=x2的定义域为R,f(-x)=(-x)2=x2=f(x),故f(x)=x2为偶函数,故C正确;f(x)=-2x的定义域为R,且f(-x)=2x=-f(x),故f(x)=-2x为奇函数,故D错误.
3.(多选)已知f(x)是奇函数,g(x)是偶函数,且f(-1)+g(1)=3,f(1)+g(-1)=5,则 ( )
A.f(1)=1 B.f(-1)=1
C.g(1)=4 D.g(-1)=-4
解析:选AC 因f(x)是奇函数,g(x)是偶函数,则f(-1)+g(1)=3⇔-f(1)+g(1)=3,f(1)+g(-1)=5⇔f(1)+g(1)=5,解得f(1)=1,g(1)=4.即A、C都正确;而f(-1)=-1,g(-1)=4,即B、D都不正确.
4.已知函数f(x)是定义在[-3,0)∪(0,3]上的奇函数,当x>0时,f(x)的图象如图所示,那么f(x)的值域是 ( )
A.[-3,0) B.(1,3]
C.[-3,-1)∪(1,3] D.(-3,-1]∪[1,3)
解析:选C 因为当0<x≤3时,函数单调递增,由题图可知1<f(x)≤3.由于函数f(x)是奇函数,所以当-3≤x<0时,-3≤f(x)<-1.
5.(多选)已知函数f(x)=mx2+nx+3m+n是偶函数,且其定义域为[m-1,2m],则 ( )
A.m=3
B.n=0
C.函数f(x)的定义域为
D.函数f(x)的最大值为
解析:选BCD 因为函数f(x)=mx2+nx+3m+n是偶函数,所以函数的定义域关于原点对称.又因为函数f(x)的定义域为[m-1,2m],
所以m-1+2m=0,解得m=.故A错误;又因为函数f(x)是偶函数,所以f(-x)=mx2-nx+3m+n=f(x)=mx2+nx+3m+n,解得n=0.所以函数的解析式为f(x)=x2+1,定义域为,其图象是开口向上,且以y轴为对称轴的抛物线,所以当x=±时,f(x)取得最大值.故选BCD.
6.已知f(x)=ax+bx3+2 024,其中a,b为常数,若f(-2)=2,则f(2)= ( )
A.4 046 B.2 028
C.-4 046 D.-2 028
解析:选A 令g(x)=ax+bx3,则g(-x)=-ax-bx3=-g(x),所以g(x)为奇函数.又g(x)=f(x)-2 024,所以g(-2)=f(-2)-2 024=-2 022.因为g(2)=-g(-2)=2 022,所以f(2)=g(2)+2 024=4 046.
7.(多选)对于函数f(x)=(x∈R),下面几个结论正确的是 ( )
A.函数f(x)是奇函数
B.函数f(x)是偶函数
C.函数f(x)的值域为(-1,1)
D.函数f(x)在R上是增函数
解析:选ACD 因为f(x)=的定义域是R,又f(-x)==-=-f(x),所以f(x)是奇函数,故A正确,B错误;因为|f(x)|=<1,所以-1<f(x)<1,故C正确;因为函数f(x)在(0,+∞)上可化为f(x)==1-,所以奇函数f(x)在(0,+∞)上单调递增,且在x=0处f(x)连续,则f(x)在其定义域内是增函数,故D正确.
8.(5分)已知函数f(x)是定义在R上的奇函数,当x∈(-∞,0)时,f(x)=2x3+x2,则f(2)= .
解析:由已知得,f(-2)=2×(-2)3+(-2)2=-12,因为函数f(x)是奇函数,所以f(2)=-f(-2)=12.
答案:12
9.(5分)设函数f(x)=为奇函数,则a= .
解析:因为f(x)为奇函数,所以f(-x)=-f(x),即=-.显然x≠0,整理得x2-(a+1)x+a=x2+(a+1)x+a.故a+1=0,得a=-1.
答案:-1
10.(5分)设函数f(x)是偶函数,且值域为(-∞,1],则f(x)= .(写出一个正确答案即可)
解析:因为函数f(x)是偶函数,且值域为(-∞,1],不妨取f(x)=-x2+1,二次函数f(x)=-x2+1的对称轴为y轴,该函数为偶函数,且f(x)=-x2+1≤1,即函数f(x)=-x2+1的值域为(-∞,1],符合题意.
答案:-x2+1(答案不唯一)
11.(5分)已知函数f(x)=,若f(a)=,则f(-a)= .
解析:f(x)==1+,则f(x)-1=是奇函数,∴f(a)-1+[f(-a)-1]=0.
又f(a)=,∴f(-a)=2-f(a)=2-=.
答案:
12.(10分)已知函数f(x)=x-的图象经过点(2,1).
(1)求a的值;(4分)
(2)判断f(x)的奇偶性.(6分)
解:(1)因为函数f(x)=x-的图象经过点(2,1),
所以f(2)=1,即2-=1.解得a=2.
(2)由(1)知f(x)=x-,其定义域为(-∞,0)∪(0,+∞),关于原点对称.
因为f(-x)=-x-=-x+=-=-f(x),
所以函数f(x)是奇函数.
13.(10分)已知f(x)是定义在R上的偶函数,且x≤0时,f(x)=-x+1.
(1)求f(0),f(2);(4分)
(2)求函数f(x)的解析式.(6分)
解:(1)∵当x≤0时,f(x)=-x+1,∴f(0)=1.
又函数f(x)是定义在R上的偶函数,
∴f(2)=f(-2)=-(-2)+1=3,即f(2)=3.
(2)令x>0,则-x<0,从而f(-x)=x+1.
∵函数f(x)是定义在R上的偶函数,
∴f(x)=f(-x)=x+1.
∴当x>0时,f(x)=x+1.
∴函数f(x)的解析式为f(x)=
14.(10分)已知函数f(x)对一切实数x,y都有f(x+y)=f(x)+f(y).
(1)求证:f(x)是奇函数;(7分)
(2)若f(-3)=a,试用a表示f(12).(3分)
解:(1)证明:由已知f(x+y)=f(x)+f(y),令y=-x得f(0)=f(x)+f(-x),
令x=y=0得f(0)=2f(0),所以f(0)=0,所以f(x)+f(-x)=0,
即f(-x)=-f(x).又函数f(x)的定义域为R,∀x∈R,都有-x∈R,故f(x)是奇函数.
(2)由(1)知f(x)为奇函数,所以f(-3)=-f(3)=a,所以f(3)=-a.
又f(12)=f(6)+f(6)=2f(3)+2f(3)=4f(3),所以f(12)=-4a.
15.(15分)定义在(-1,1)上的函数f(x)满足对任意的x,y∈(-1,1),都有f(x)+f(y)=f,且当x∈(0,1)时,f(x)<0.
(1)求证:函数f(x)是奇函数;(5分)
(2)判断f(x)在(-1,1)上的单调性;(5分)
(3)解不等式f(x-1)+f(x)<0.(5分)
解:(1)证明:令x=y=0,得f(0)+f(0)=f(0),即f(0)=0,
任取x∈(-1,1),则-x∈(-1,1),
f(x)+f(-x)=f=f(0)=0,即f(-x)=-f(x),所以f(x)在(-1,1)上为奇函数.
(2)判断函数f(x)在(-1,1)内单调递减.
任取x1,x2∈(-1,1),且x1<x2,
则f(x2)-f(x1)=f(x2)+f(-x1)=f,
因为-1<x1<x2<1,1-x1x2>0,x2-x1>0,
所以1-x1x2-x2+x1=(1-x2)(1+x1)>0,即1-x1x2>x2-x1,
所以0<<1,所以f<0,
即f(x2)-f(x1)<0,得f(x2)<f(x1),
所以函数f(x)在区间(-1,1)内单调递减.
(3)f(x-1)+f(x)<0,
即f(x-1)<-f(x)=f(-x),
因为函数单调递减,所以需满足
解得<x<1,
所以不等式的解集为.
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