内容正文:
提升课3 抽象函数与性质
第二章 函数的概念、性质与基本初等函数
考点一 抽象函数求值
[例1] (2026·山东日照模拟)已知函数f(x),对任意x,y∈R,满足f(x+y)f(x-y)=f2(x)-f2(y),且f(1)=2,f(2)=0,则f(1)+f(2)+…+f(90)的值为( )
A.-2 B.0
C.2 D.4
C
[解析] 在f(x+y)f(x-y)=f2(x)-f2(y)中,
令x=2,y=1,得f(3)f(1)=f2(2)-f2(1).
因为f(1)=2,f(2)=0,
所以f(3)=-2;
令x=3,y=2,得f(5)f(1)=f2(3)-f2(2)=4,所以f(5)=2;
令x=4,y=1,得f(5)f(3)=f2(4)-f2(1),
所以f(4)=0.
在f(x+y)f(x-y)=f2(x)-f2(y)中,
令y=2,得f(x+2)f(x-2)=f2(x),
所以令x=5,得f(7)=-2,
令x=7,得f(9)=2.
在f(x+y)f(x-y)=f2(x)-f2(y)中,
令x=6,y=1,得f(7)f(5)=f2(6)-f2(1),
所以f(6)=0;
令x=8,y=1,得f(9)f(7)=f2(8)-f2(1),
所以f(8)=0.
以此类推,可得f(2k-1)=(-1)k+1·2(k∈N*),
f(2k)=0(k∈N*),且f(n)+f(n+1)+f(n+2)+f(n+3)=0(n∈N*),
所以f(1)+f(2)+f(3)+…+f(90)
=22×0+f(89)+f(90)=0+2+0=2.
方法总结
抽象函数求值问题,常用赋值法.结合性质及已知的某些函数值,一步步转化到所求函数值.
跟踪训练
1.已知定义域为R的函数f(x)满足:∀x,y∈R,f(x)-f(y)=f(x-y)+2(x-y)y,且f(6)=0,则( )
A.f(0)=1
B.f(3)=9
C.f(x)是奇函数
D.∀x∈R,f(x)+f(-x)≥0
D
解析:对于A,令x=6,y=0,则f(6)-f(0)=f(6-0)+2×(6-0)×0,
由f(6)=0,则0-f(0)=f(6)+0,即-f(0)=0,
所以f(0)=0,故A错误;
对于B,令x=6,y=3,则f(6)-f(3)=f(6-3)+2×(6-3)×3,因为f(6)=0,
所以0-f(3)=f(3)+18,解得f(3)=-9,故B错误;
对于C,令x=0,则f(0)-f(y)=f(-y)-2y2,
又f(0)=0,所以-f(y)=f(-y)-2y2,则-f(x)=f(-x)-2x2,
当x≠0时,f(-x)=-f(x)+2x2≠-f(x),不满足奇函数的定义,
所以f(x)不是奇函数,故C错误;
对于D,由C选项知,-f(x)=f(-x)-2x2,
即f(x)+f(-x)=2x2≥0,
所以∀x∈R,f(x)+f(-x)≥0,故D正确.
考点二 抽象函数的性质
角度1 抽象函数的单调性
[例2] 已知f(x)为定义在R上且不恒为零的函数,若对∀x,y∈R,都有f(xy)=xf(y)+yf(x)成立.
证明:(1)f(0)=f(1)=0;
[证明] 令x=y=0有f(0)=0,令x=y=1有f(1)=0.
(2)若当x>1时,f(x)>0,则函数g(x)=在(0,+∞)上单调递增.
[证明] 设x2>x1>0,因为g(x)=,所以g(xy)===+=g(x)+g(y),
所以g(x2)=g(x1·)=g(x1)+g().又因为>1,且当x>1时,f(x)>0,
所以g(x2)-g(x1)=g()=>0.
所以函数g(x)=在(0,+∞)上单调递增.
角度2 抽象函数的奇偶性
[例3] (2026·陕西西安模拟)已知函数f(x)的定义域为R,且满足f(x)+f(y)=f(x+y)-2xy+2,f(1)=2,则下列结论正确的是( )
A.f(4)=12 B.方程f(x)=x有解
C.f(x+)是偶函数 D.f(x-)是偶函数
C
[解析] 因为函数f(x)的定义域为R,且满足f(x)+f(y)=f(x+y)-2xy+2,f(1)=2,
取x=y=1,得f(1)+f(1)=f(2)-2+2,则f(2)=4,
取x=y=2,得f(2)+f(2)=f(4)-8+2,则f(4)=14,故A错误;
取y=1,得f(x)+f(1)=f(x+1)-2x+2,则f(x+1)-f(x)=2x,
所以f(x)-f(x-1)=2(x-1),f(x-1)-f(x-2)=2(x-2),…,f(2)-f(1)=2,
以上各式相加得f(x)-f(1)==x2-x,
所以f(x)=x2-x+2,
令f(x)=x2-x+2=x,得x2-2x+2=0,此方程无解,故B错误;
由B知f(x)=x2-x+2,
所以f(x+)=(x+)2-(x+)+2=x2+是偶函数,
f(x-)=(x-)2-(x-)+2=x2-2x+不是偶函数,故C正确,D错误.
角度3 抽象函数性质综合应用
[例4] (多选)已知函数f(x)的定义域为{x|x≠4k+2,k∈Z},且f(x+y)=,f(1)=1,则( )
A.f(0)=0
B.f(x)为偶函数
C.f(x)为周期函数,且4为f(x)的一个周期
D.f(2 027)=-1
ACD
[解析] 对于A,令x=y=0,得f(0)=0,故A正确;
对于B,令y=-x,则f(0)==0,
因此f(-x)=-f(x),
又f(x)的定义域为{x|x≠4k+2,k∈Z},
所以f(x)为奇函数,故B错误;
对于C,令y=1,则f(x+1)===-1+,
所以f(x+2)=-1+=-,
因此f(x+4)=-=f(x),
所以f(x)为周期函数,且周期为4,故C正确;
对于D,f(2 027)=f(3)=f(-1)=-f(1)=-1,故D正确.
方法总结
抽象函数性质的判定,常从性质的定义入手,或构造特殊函数.
跟踪训练
2.(2026·河北石家庄模拟)已知定义在(-∞,0)∪(0,+∞)上的函数f(x)满足f(xy)=++,则( )
A.f(x)是奇函数且在(0,+∞)上单调递减
B.f(x)是奇函数且在(-∞,0)上单调递增
C.f(x)是偶函数且在(0,+∞)上单调递减
D.f(x)是偶函数且在(-∞,0)上单调递减
A
解析:令x=y=-1,则f(1)=-2f(1)+1,
所以f(1)=,
令x=y=1,则f(1)=2f(-1)+1,所以f(-1)=-,
令y=-1,则f(-x)=-f(-x)+-=-f(-x)+-=-f(-x)-,
所以f(-x)=-,
令y=1,则f(x)=f(-x)++=--+=,所以f(x)=.
因为f(-x)=-=-f(x),且定义域关于原点对称,所以函数f(x)是奇函数.
由反比例函数的单调性可得函数f(x)=在(0,+∞)上单调递减.
3.(多选)定义在R上的函数f(x),f(x+1)的图象关于点(-1,0)对称,恒有f(x-1)
=f(3-x),且f(x)在[1,2]上单调递减,则下列结论正确的是( )
A.直线x=1是f(x)的图象的对称轴
B.周期T=2
C.函数f(x)在[4,5]上单调递增
D.f(5)=0
AC
解析:因为f(x-1)=f(3-x),
所以直线x=1是f(x)的图象的对称轴,故A正确;
因为f(x+1)的图象关于点(-1,0)对称,
所以函数f(x)的图象关于点(0,0)对称,
又因为f(x)的对称轴为x=1,
所以f(x)的周期T=4,故B错误;
直线x=1是f(x)的对称轴,且函数f(x)在[1,2]上单调递减,
所以函数f(x)在[0,1]上单调递增,
又f(x)的周期T=4,
所以函数f(x)在[4,5]上单调递增,故C正确;
因为f(x)的周期T=4,f(4)=f(0)=0,
则f(5)>f(4)=0,故D错误.
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