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- 2021-06-16 发布
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§2.3 函数的奇偶性与周期性
最新考纲
考情考向分析
1.结合具体函数,了解函数奇偶性的含义.
2.会运用函数图象理解和研究函数的奇偶性.
3.了解函数周期性、最小正周期的含义,会判断、应用简单函数的周期性.
以理解函数的奇偶性、会用函数的奇偶性为主,常与函数的单调性、周期性交汇命题,加强函数与方程思想、转化与化归思想的应用意识,题型以选择、填空题为主,中等偏上难度.
1.函数的奇偶性
奇偶性
定义
图象特点
偶函数
一般地,如果对于函数f(x)的定义域内任意一个x,都有f(-x)=f(x),那么函数f(x)就叫做偶函数
关于y轴对称
奇函数
一般地,如果对于函数f(x)的定义域内任意一个x,都有f(-x)=-f(x),那么函数f(x)就叫做奇函数
关于原点对称
2.周期性
(1)周期函数:对于函数y=f(x),如果存在一个非零常数T,使得当x取定义域内的任何值时,都有f(x+T)=f(x),那么就称函数y=f(x)为周期函数,称T为这个函数的周期.
(2)最小正周期:如果在周期函数f(x)的所有周期中存在一个最小的正数,那么这个最小正数就叫做f(x)的最小正周期.
知识拓展
1.函数奇偶性常用结论
(1)如果函数f(x)是偶函数,那么f(x)=f(|x|).
(2)奇函数在两个对称的区间上具有相同的单调性;偶函数在两个对称的区间上具有相反的单调性.
(3)在公共定义域内有:奇±奇=奇,偶±偶=偶,奇×奇=偶,偶×偶=偶,奇×偶=奇.
2.函数周期性常用结论
对f(x)定义域内任一自变量的值x:
(1)若f(x+a)=-f(x),则T=2a(a>0).
(2)若f(x+a)=,则T=2a(a>0).
(3)若f(x+a)=-,则T=2a(a>0).
题组一 思考辨析
1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)
(1)偶函数图象不一定过原点,奇函数的图象一定过原点.( × )
(2)若函数y=f(x+a)是偶函数,则函数y=f(x)关于直线x=a对称.( √ )
(3)函数f(x)在定义域上满足f(x+a)=-f(x),则f(x)是周期为2a(a>0)的周期函数.( √ )
(4)定义域关于原点对称是函数具有奇偶性的一个必要条件.( √ )
(5)若T是函数的一个周期,则nT(n∈Z,n≠0)也是函数的周期.( √ )
题组二 教材改编
2.[P39A组T6]已知函数f(x)是定义在R上的奇函数,且当x>0时,f(x)=x(1+x),则f(-1)=________.
答案 -2
解析 f(1)=1×2=2,又f(x)为奇函数,
∴f(-1)=-f(1)=-2.
3.[P45B组T4]设f(x)是定义在R上的周期为2的函数,当x∈[-1,1)时,f(x)=则f=______.
答案 1
解析 f=f=-4×2+2=1.
4.[P39A组T6]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的解集为________.
答案 (-2,0)∪(2,5]
解析 由图象可知,当0<x<2时,f(x)>0;当2<x≤5时,f(x)<0,又f(x)是奇函数,∴
当-2<x<0时,f(x)<0,当-5≤x<-2时,f(x)>0.
综上,f(x)<0的解集为(-2,0)∪(2,5].
题组三 易错自纠
5.已知f(x)=ax2+bx是定义在[a-1,2a]上的偶函数,那么a+b的值是( )
A.- B. C.- D.
答案 B
解析 依题意得f(-x)=f(x),∴b=0,又a-1=-2a,
∴a=,∴a+b=,故选B.
6.偶函数y=f(x)的图象关于直线x=2对称,f(3)=3,则f(-1)=________.
答案 3
解析 ∵f(x)为偶函数,∴f(-1)=f(1).
又f(x)的图象关于直线x=2对称,
∴f(1)=f(3).∴f(-1)=3.
题型一 判断函数的奇偶性
典例 判断下列函数的奇偶性:
(1)f(x)=+;
(2)f(x)=;
(3)f(x)=
解 (1)由得x2=3,解得x=±,
即函数f(x)的定义域为{-,},
∴f(x)=+=0.
∴f(-x)=-f(x)且f(-x)=f(x),
∴函数f(x)既是奇函数又是偶函数.
(2)由得定义域为(-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.
(3)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),
∴函数f(x)为奇函数.
思维升华 判断函数的奇偶性,其中包括两个必备条件:
(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)是否具有等量关系.
在判断奇偶性的运算中,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.
跟踪训练 (1)下列函数中,既不是奇函数,也不是偶函数的是( )
A.y=x+sin 2x B.y=x2-cos x
C.y=2x+ D.y=x2+sin x
答案 D
解析 对于A,f(-x)=-x+sin 2(-x)
=-(x+sin 2x)=-f(x),为奇函数;
对于B,f(-x)=(-x)2-cos(-x)=x2-cos x=f(x),为偶函数;
对于C,f(-x)=2-x+=2x+=f(x),为偶函数;
对于D,y=x2+sin x既不是偶函数也不是奇函数.
(2)函数f(x)=lg|sin x|是( )
A.最小正周期为π的奇函数
B.最小正周期为2π的奇函数
C.最小正周期为π的偶函数
D.最小正周期为2π的偶函数
答案 C
解析 易知函数的定义域为{x|x≠kπ,k∈Z},关于原点对称,又f(-x)=lg|sin(-x)|=lg|-sin x|=lg|sin x|=f(x),所以f(x)是偶函数,又函数y=|sin x|的最小正周期为π,所以函数f(x)=lg|sin x|是最小正周期为π的偶函数.
题型二 函数的周期性及其应用
1.若函数f(x)(x∈R)是周期为4的奇函数,且在[0,2]上的解析式为f(x)=则f+f=
________.
答案
解析 由于函数f(x)是周期为4的奇函数,
所以f+f=f+f
=f+f=-f-f
=-+sin =.
2.(2017·山东)已知f(x)是定义在R上的偶函数,且f(x+4)=f(x-2).若当x∈[-3,0]时,f(x)=6-x,则f(919)=________.
答案 6
解析 ∵f(x+4)=f(x-2),
∴f((x+2)+4)=f((x+2)-2),即f(x+6)=f(x),
∴f(x)是周期为6的周期函数,
∴f(919)=f(153×6+1)=f(1).
又f(x)是定义在R上的偶函数,
∴f(1)=f(-1)=6,即f(919)=6.
3.定义在R上的函数f(x)满足f(x+6)=f(x),当-3≤x<-1时,f(x)=-(x+2)2;当-1≤x<3时,f(x)=x.则f(1)+f(2)+f(3)+…+f(2 018)=________.
答案 339
解析 ∵f(x+6)=f(x),∴周期T=6.
∵当-3≤x<-1时,f(x)=-(x+2)2;
当-1≤x<3时,f(x)=x,
∴f(1)=1,f(2)=2,f(3)=f(-3)=-1,
f(4)=f(-2)=0,f(5)=f(-1)=-1,
f(6)=f(0)=0,
∴f(1)+f(2)+…+f(6)=1,
∴f(1)+f(2)+f(3)+…+f(2 015)+f(2 016)
=1×=336.
又f(2 017)=f(1)=1,f(2 018)=f(2)=2,
∴f(1)+f(2)+f(3)+…+f(2 018)=339.
思维升华 函数的周期性反映了函数在整个定义域上的性质.
对函数周期性的考查,主要涉及函数周期性的判断,利用函数周期性求值.
题型三 函数性质的综合应用
命题点1 求函数值或函数解析式
典例 (1)(2017·全国Ⅱ)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)=________.
答案 12
解析 方法一 令x>0,则-x<0.
∴f(-x)=-2x3+x2.
∵函数f(x)是定义在R上的奇函数,
∴f(-x)=-f(x).
∴f(x)=2x3-x2(x>0).
∴f(2)=2×23-22=12.
方法二 f(2)=-f(-2)=-[2×(-2)3+(-2)2]=12.
(2)(2016·全国Ⅲ改编)已知f(x)为偶函数,当x≤0时,f(x)=e-x-1-x,则f(x)=________.
答案
解析 ∵当x>0时,-x<0,
∴f(x)=f(-x)=ex-1+x,
∴f(x)=
命题点2 求参数问题
典例 (1)设函数f(x)=为奇函数,则k=____.
答案 -2
解析 ∵f(x)为奇函数,∴f(-x)=-f(x),
∴=-,
∴(x+2)(x+k)=(2-x)(k-x),
x2+2x+kx+2k=2k-kx-2x+x2,∴k=-2.
(2)设f(x)是定义在R上且周期为2的函数,在区间[-1,1]上,f(x)=其中a,b∈R.若f =f,则a+3b的值为________.
答案 -10
解析 因为f(x)是定义在R上且周期为2的函数,
所以f=f且f(-1)=f(1),
故f=f,
从而=-a+1,即3a+2b=-2.①
由f(-1)=f(1),得-a+1=,即b=-2a.②
由①②得a=2,b=-4,
从而a+3b=-10.
命题点3 利用函数的性质解不等式
典例 (1)已知定义在R上的偶函数f(x),对任意x1,x2∈[0,+∞)(x1≠x2),有<0,则( )
A.f(3)2>1,
∴f(3)2,
∴x·f(x)<0的解集为(-∞,-2)∪(2,+∞).
思维升华 (1)关于奇偶性、单调性、周期性的综合性问题,关键是将未知区间上的问题转化为已知区间上的问题.
(2)掌握以下两个结论,会给解题带来方便:
①f(x)为偶函数⇔f(x)=f(|x|).②若奇函数在x=0处有意义,则f(0)=0.
跟踪训练 (1)已知f(x)是定义在R上的奇函数,且在[0,+∞)上单调递增,若f(lg x)<0,则x的取值范围是( )
A.(0,1) B.(1,10)
C.(1,+∞) D.(10,+∞)
答案 A
解析 由题意,函数f(x)在R上是增函数,且f(0)=0,不等式f(lg x)<0=f(0)等价于lg x<0,故00时,f(x)=+1,则当x<0时,f(x)=____________.
答案 --1
解析 ∵f(x)为奇函数,当x>0时,f(x)=+1,
∴当x<0时,-x>0,f(x)=-f(-x)=-(+1),
即当x<0时,f(x)=-(+1)=--1.
9.设定义在R上的函数f(x)同时满足以下条件:①f(x)+f(-x)=0;②f(x)=f(x+2);③当0≤x≤1时,f(x)=2x-1,则f+f(1)+f+f(2)+f=________.
答案
解析 依题意知:函数f(x)为奇函数且周期为2,
∴f+f(1)+f+f(2)+f
=f+f(1)+f+f(0)+f
=f+f(1)-f+f(0)+f
=f+f(1)+f(0)
=-1+21-1+20-1=.
10.若函数f(x)是定义在R上的偶函数,且在区间[0,+∞)上是单调递增函数.如果实数t满足f(ln t)+f≤2f(1),那么t的取值范围是________.
答案
解析 由于函数f(x)是定义在R上的偶函数,
所以f(ln t)=f,
由f(ln t)+f≤2f(1),得f(ln t)≤f(1).
又函数f(x)在区间[0,+∞)上是单调递增函数,
所以|ln t|≤1,即-1≤ln t≤1,故≤t≤e.
11.已知函数f(x)=是奇函数.
(1)求实数m的值;
(2)若函数f(x)在区间[-1,a-2]上单调递增,求实数a的取值范围.
解 (1)设x<0,则-x>0,
所以f(-x)=-(-x)2+2(-x)=-x2-2x.
又f(x)为奇函数,所以f(-x)=-f(x).
于是x<0时,f(x)=x2+2x=x2+mx,
所以m=2.
(2)要使f(x)在[-1,a-2]上单调递增,
结合f(x)的图象知
所以10,f(x+2)=,对任意x∈R恒成立,则f(2 019)等于________.
答案 1
解析 因为f(x)>0,f(x+2)=,
所以f(x+4)=f[(x+2)+2]
===f(x),
即函数f(x)的周期是4,
所以f(2 019)=f(505×4-1)=f(-1).
因为函数f(x)为偶函数,
所以f(2 019)=f(-1)=f(1).
当x=-1时,f(-1+2)=,得f(1)=.
由f(x)>0,得f(1)=1,所以f(2 019)=f(1)=1.
14.设函数f(x)是定义在R上的偶函数,且对任意的x∈R恒有f(x+1)=f(x-1),已知当x∈[0,1]时,f(x)=2x,则有
①2是函数f(x)的周期;
②函数f(x)在(1,2)上是减函数,在(2,3)上是增函数;
③函数f(x)的最大值是1,最小值是0.
其中所有正确命题的序号是________.
答案 ①②
解析 在f(x+1)=f(x-1)中,令x-1=t,
则有f(t+2)=f(t),
因此2是函数f(x)的周期,故①正确;
当x∈[0,1]时,f(x)=2x是增函数,
根据函数的奇偶性知,f(x)在[-1,0]上是减函数,根据函数的周期性知,函数f(x)在(1,2)上是减函数,在(2,3)上是增函数,故②正确;
由②知,f(x)在[0,2]上的最大值f(x)max=f(1)=2,f(x)的最小值f(x)min=f(0)=f(2)=20=1且f(x)是周期为2的周期函数,∴f(x)的最大值是2,最小值是1,故③错误.
15.(2017·东北四市联考)已知f(x)是R上最小正周期为2的周期函数,且当0≤x<2时,f(x)=x3-x,则函数y=f(x)的图象在区间[0,6]上与x轴的交点个数为________.
答案 7
解析 因为当0≤x<2时,f(x)=x3-x.又f(x)是R上最小正周期为2的周期函数,且f(0)=0,
则f(6)=f(4)=f(2)=f(0)=0.
又f(1)=0,
∴f(3)=f(5)=f(1)=0,
故函数y=f(x)的图象在区间[0,6]上与x轴的交点有7个.
16.已知函数f(x)=2|x-2|+ax(x∈R)有最小值.
(1)求实数a的取值范围;
(2)设g(x)为定义在R上的奇函数,且当x<0时,g(x)=f(x),求g(x)的解析式.
解 (1)f(x)=要使函数f(x)有最小值,需∴-2≤a≤2,
故a的取值范围为[-2,2].
(2)∵g(x)为定义在R上的奇函数,∴g(0)=0.
设x>0,则-x<0.
∴g(x)=-g(-x)=(a-2)x-4,
∴g(x)=