新高考数学一轮复习精选讲练专题2.7 函数的周期性与对称性(含解析)
展开1.函数的周期性
(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.
2.函数图象的对称性
(1)图象关于点成中心对称图形:函数y=f(x)的图象关于点P(a,b)成中心对称图形的充要条件是函数g(x)=f(x+a)-b为奇函数.
(2)图象关于直线成轴对称图形:函数y=f(x)的图象关于直线x=a成轴对称图形的充要条件是函数g(x)=f(x+a)为偶函数.
【题型1 函数的周期性及应用】
根据周期函数的定义判断函数的周期性,可以由函数的局部性质得到函数的整体性质,函数的周期性具有
将未知区间上的问题转化到已知区间的功能,在解决具体问题时要注意结论,若T是函数的周期,则kT(k
∈Z且k≠0)也是函数的周期.
【例1】(2021秋•宿州期末)已知函数f(x)=csπx,则下列正确的是( )
A.f(x)是周期为1的奇函数
B.f(x)是周期为2的偶函数
C.f(x)是周期为1的非奇非偶函数
D.f(x)是周期为2的非奇非偶函数
【解题思路】本题根据函数奇偶性的定义法进行判断即可,再根据余弦函数的周期性公式T进行计算即可得到正确选项.
【解答过程】解:由题意,可知
函数f(x)的定义域为R,定义域关于原点对称,
f(﹣x)=csπ(﹣x)=csπx=f(x),
故函数f(x)是偶函数;
∵T2,
∴f(x)是周期为2的偶函数.
故选:B.
【变式1-1】(2022春•船山区校级期中)函数是( )
A.周期为π的偶函数B.周期为π的奇函数
C.周期为2π的偶函数D.周期为2π的奇函数
【解题思路】由二倍角公式将函数化简,由余弦函数的性质即可求解周期及奇偶性.
【解答过程】解:因为函数cs2x,
所以T=π,且f(x)为偶函数.
故选:A.
【变式1-2】(2022春•云岩区校级期中)下列函数中,周期为π的奇函数是( )
A.y=sinxB.y=sin2xC.y=tan2xD.y=cs2x
【解题思路】利用三角函数的奇偶性与周期性判断即可.
【解答过程】解:∵y=sinx的周期T=2π,y=tan2x的周期T,可排除A,C;
又∵cs(﹣x)=csx,∴y=csx为偶函数,可排除D;
y=sin2x的周期T=π,sin(﹣2x)=﹣sin2x,∴y=sin2x为奇函数,∴B正确;
故选:B.
【变式1-3】(2021秋•五华区校级月考)下列四个函数中,以π为最小正周期,且在区间(,π)上为减函数的是( )
A.y=|sinx|B.y=sin2xC.y=2|csx|D.y=cs
【解题思路】分析每个选项中函数的周期性和单调性,利用排除法解题.
【解答过程】解:对于A,函数以π为最小正周期,且在区间(,π)上为减函数,符合题意;
对于B,以π为最小正周期,且在区间(,π)先减后增,不合题意;
对于C,函数在(,π)上单调递增,不合题意;
对于D,函数的周期是4π,不合题意;
故选:A.
【题型2 函数的对称性】
(1)定义域关于原点对称是函数具有奇偶性的必要条件;
(2)利用函数的奇偶性可画出函数在另一对称区间上的图象,确定函数在另一区间上的解析式,解决某些求值或参数问题;
(3)由函数奇偶性延伸可得到一些对称性结论,如函数f (x+a)为偶函数(奇函数),则y=f (x)的图象关于直线x=a对称(关于点(a,0)对称).
【例2】(2022•福州模拟)定义在R上的函数f(x)满足f(2﹣x)=2﹣f(x),若f(x)的图象关于直线x=3对称,则下列选项中一定成立的是( )
A.f(﹣3)=1B.f(0)=0C.f(3)=2D.f(5)=﹣1
【解题思路】由f(2﹣x)=2﹣f(x),可令x=1,x=﹣3,再由f(x)的图象关于直线x=3对称,可得f(5)=f(1),求得f(﹣3),可得结论.
【解答过程】解:定义在R上的函数f(x)满足f(2﹣x)=2﹣f(x),若f(x)的图象关于直线x=3对称,
可得f(1)=2﹣f(1),即f(1)=1,
又f(5)+f(﹣3)=2,且f(5)=f(1)=1,
所以f(﹣3)=2﹣f(5)=2﹣1=1,
故选:A.
【变式2-1】(2022春•惠州月考)定义在R上的函数f(x)满足f(4﹣x)+f(x)=2.若f(x)的图象关于直线x=4对称,则下列选项中一定成立的是( )
A.f(﹣2)=1B.f(0)=0C.f(4)=2D.f(6)=﹣1
【解题思路】根据f(4﹣x)+f(x)=2,令x=2,可求得f(2),再根据函数的对称性可得f(6)及f(4+x)+f(x)=2,再令x=﹣2,可求得f(﹣2),即可得出答案.
【解答过程】解:因为函数f(x)满足f(4﹣x)+f(x)=2,
所以f(4﹣2)+f(2)=2f(2)=2,所以f(2)=1,
又f(x)的图象关于直线x=4对称,
所以f(6)=f(2)=1,且f(4﹣x)=f(4+x),
则f(4+x)+f(x)=2,
所以f(4﹣2)+f(﹣2)=2,
所以f(﹣2)=1,
无法求出f(0),f(4).
故选:A.
【变式2-2】(2022•辽宁三模)函数y=f(2x﹣1)是R上的奇函数,函数y=f(x)图像与函数y=g(x)关于y=﹣x对称,则g(x)+g(﹣x)=( )
A.0B.﹣1C.2D.1
【解题思路】利用函数的性质,对称性,即可解出.
【解答过程】解:函数y=f(2x﹣1)是R上的奇函数,
∴f(﹣1)=0,
即f(x)关于(﹣1,0)对称,
又函数y=f(x)图像与函数y=g(x)关于y=﹣x对称,
∴g(x)的图像关于(0,1)对称,
∴g(x)+g(﹣x)=2,
故选:C.
【变式2-3】(2022•辽宁模拟)已知函数y=f(2x+1)的图象关于直线x=1对称,函数y=f(x+1)关于点(1,0)对称,则下列说法正确的是( )
A.f(1)=0B.f(1﹣x)=f(1+x)
C.f(x)的周期为2D.
【解题思路】由函数的对称性和奇偶性、周期性的定义和性质,计算可得结论.
【解答过程】解:由函数y=f(2x+1)的图象关于直线x=1对称,可得f(2x+2+1)=f(2﹣2x+1),
即f(2x+3)=f(3﹣2x),
将2x换为x可得f(x+3)=f(3﹣x),即有f(x+6)=f(﹣x)①,故D错误;
由函数y=f(x+1)关于点(1,0)对称,可得f(2+x)+f(2﹣x)=0,且f(2)=f(0)=0,故A错误;
f(x+4)=﹣f(﹣x)②,
由①②可得f(x+6)=﹣f(x+4),
即f(x+2)=﹣f(x),可得f(x+4)=﹣f(x+2)=f(x),
则f(x)的最小正周期为4,故C错误.
故选:B.
【题型3 周期性与奇偶性结合】
【例3】(2022•郫都区校级模拟)已知函数f(x)是定义在R上的周期为2的奇函数,当0<x<1时,f(x)=16x,则f()+f(1)=( )
A.﹣8B.﹣4C.12D.20
【解题思路】由奇函数和周期函数的定义可得f(1),再由所给区间上的解析式和周期的定义,求得f(),可得所求和.
【解答过程】解:函数f(x)是定义在R上的周期为2的奇函数,
可得f(﹣1)=f(1)=﹣f(1),则f(1)=0;
当0<x<1时,f(x)=16x,
则f()=f(2)=f()=﹣f()=﹣164,
所以f()+f(1)=﹣4.
故选:B.
【变式3-1】(2021秋•金安区校级期末)若f(x)是R上周期为3的偶函数,且当时,f(x)=lg4x,则( )
A.﹣2B.2C.D.
【解题思路】根据题意,由函数的奇偶性与周期性可得f()=f(),结合函数的解析式分析可得答案.
【解答过程】解:根据题意,f(x)是R上周期为3的偶函数,则f()=f(),
又由当时,f(x)=lg4x,则f()=lg4;
故;
故选:C.
【变式3-2】(2020•深圳模拟)设f(x)是定义在R上以2为周期的偶函数,当x∈[2,3]时,f(x)=x,则x∈[﹣2,0]时,f(x)的解析式为( )
A.f(x)=2+|x+1|B.f(x)=3﹣|x+1|C.f(x)=2﹣xD.f(x)=x+4
【解题思路】①当x∈[﹣2,﹣1]时,则x+4∈[2,3],由题意可得:f(x+4)=x+4.再根据函数的周期性可得f(x)=f(x+4)=x+4.②当x∈[﹣1,0]时,则2﹣x∈[2,3],由题意可得:f(2﹣x)=2﹣x.再根据函数的周期性与函数的奇偶性可得函数的解析式.
【解答过程】解:①当x∈[﹣2,﹣1]时,则x+4∈[2,3],
因为当x∈[2,3]时,f(x)=x,
所以f(x+4)=x+4.
又因为f(x)是周期为2的周期函数,
所以f(x)=f(x+4)=x+4.
所以当x∈[﹣2,﹣1]时,f(x)=x+4.
②当x∈[﹣1,0]时,则2﹣x∈[2,3],
因为当x∈[2,3]时,f(x)=x,
所以f(2﹣x)=2﹣x.
又因为f(x)是周期为2的周期函数,
所以f(﹣x)=f(2﹣x)=2﹣x.
因为函数f(x)是定义在实数R上的偶函数,
所以f(x)=f(﹣x)=f(2﹣x)=2﹣x.
所以由①②可得当x∈[﹣2,0]时,f(x)=3﹣|x+1|.
故选:B.
【变式3-3】(2022•道里区校级四模)已知f(x)为定义在R上的周期为4的奇函数,当x∈(0,1)时,f(x)=e5x+a,若,则( )
A.e3+eB.﹣e3﹣eC.e3﹣eD.﹣e3+e
【解题思路】由奇函数和周期函数的定义求得f(2)=0,结合已知区间上的f(x)的解析式求得a的值,即可得到所求值.
【解答过程】解:f(x)为定义在R上的周期为4的奇函数,
可得f(﹣2)=﹣f(2),又f(﹣2)=f(2),即f(2)=0,
当x∈(0,1)时,f(x)=e5x+a,
若,即f(404)﹣f(4×505+2)=f()﹣f(2)
=e3+a﹣0=2e3,解得a=e3,
所以f()=f(404)=f()=﹣f()=﹣(e+a)=﹣e﹣e3,
故选:B.
【题型4 对称性与周期性结合】
【例4】(2021•房山区二模)已知函数f(x)的图象关于原点对称,且周期为4,若f(﹣1)=2,则f(2017)=( )
A.2B.0C.﹣2D.﹣4
【解题思路】由题意可得f(﹣x)=﹣f(x),f(x+4)=f(x),则f(2017)=f(1)=﹣f(﹣1),计算可得所求值.
【解答过程】解:函数f(x)的图象关于原点对称,且周期为4,
可得f(﹣x)=﹣f(x),f(x+4)=f(x),
则f(2017)=f(504×4+1)=f(1)
=﹣f(﹣1)=﹣2,
故选:C.
【变式4-1】(2021秋•泸县月考)已知函数f(x)是(﹣∞,+∞)上的奇函数,且f(x)的图像关于直线x=1对称,当x∈[﹣1,0)时,,则f(2020)+f(2021)=( )
A.﹣1B.0C.1D.2
【解题思路】由f(x)的图像关于直线x=1对称得f(1﹣x)=f(1+x),再结合函数f(x)是(﹣∞,+∞)上的奇函数,可求得函数周期,然后可解决此题.
【解答过程】解:由f(x)的图像关于直线x=1对称得f(1﹣x)=f(1+x),又因为合函数f(x)是(﹣∞,+∞)上的奇函数,
所以﹣f(x﹣1)=f(1+x),所以f(x)=﹣f(x+2),所以f(x+2)=﹣f(x+4),所以﹣f(x)=﹣f(x+4),
所以f(x)=f(x+4),所以4是函数f(x)的周期,又因为当x∈[﹣1,0)时,,
则f(2020)+f(2021)=f(0)+f(1)=0﹣f(﹣1)=﹣1+()﹣1=1.
故选:C.
【变式4-2】(2021•西城区校级模拟)若f(x)是定义域为R的奇函数,且f(x+2)=﹣f(x),则下列表述错误的是( )
A.f(x)的值域为R
B.f(x)为周期函数,且4为其一个周期
C.f(x)的图象关于x=1对称
D.函数y=f(x+1)的图象与函数y=f(1﹣x)的图象关于y轴对称
【解题思路】根据函数奇偶性和对称性的性质,推导函数的周期性,结合函数的性质分别进行判断即可.
【解答过程】解:f(x+2)=﹣f(x),得f(x+4)=﹣f(x+2)=f(x),
即函数f(x)是周期为4的周期函数,故B正确,
∵f(x)是定义域为R的奇函数,
∴由f(x+2)=﹣f(x)=f(﹣x)得1为常数,即函数关于x=1对称,故C正确,
函数y=f(x+1)是f(x)的图象向左平移1个单位,
y=f(1﹣x)=f[﹣(x﹣1)],则y=f(1﹣x)的图象是f(﹣x)向右平移1个单位,
∵f(x)与f(﹣x)关于y轴即x=0对称,则函数y=f(x+1)的图象与函数y=f(1﹣x)的图象也是关于y轴对称,故D正确,
定义域是R,无法判断函数的值域,故A错误,
故错误的是A,
故选:A.
【变式4-3】(2021•西城区校级模拟)若f(x)是定义域为R的奇函数,且f(x+2)=﹣f(x),则下列表述错误的是( )
A.f(x)的值域为R
B.f(x)为周期函数,且4为其一个周期
C.f(x)的图象关于x=1对称
D.函数y=f(x+1)的图象与函数y=f(1﹣x)的图象关于y轴对称
【解题思路】根据函数奇偶性和对称性的性质,推导函数的周期性,结合函数的性质分别进行判断即可.
【解答过程】解:f(x+2)=﹣f(x),得f(x+4)=﹣f(x+2)=f(x),
即函数f(x)是周期为4的周期函数,故B正确,
∵f(x)是定义域为R的奇函数,
∴由f(x+2)=﹣f(x)=f(﹣x)得1为常数,即函数关于x=1对称,故C正确,
函数y=f(x+1)是f(x)的图象向左平移1个单位,
y=f(1﹣x)=f[﹣(x﹣1)],则y=f(1﹣x)的图象是f(﹣x)向右平移1个单位,
∵f(x)与f(﹣x)关于y轴即x=0对称,则函数y=f(x+1)的图象与函数y=f(1﹣x)的图象也是关于y轴对称,故D正确,
定义域是R,无法判断函数的值域,故A错误,
故错误的是A,
故选:A.
【题型5 函数性质的综合应用】
对于所给题目条件,得到函数解析式,判断函数的单调性、奇偶性、周期性、对称性等性质,进行转化求解即可.
【例5】(2021秋•湛江月考)定义域为R的奇函数f(x)的图象关于直线x=1对称,当x∈[0,1]时,f(x)=3x﹣1,则f(2000)+f(2001)+f(2002)+…+f(2021)=( )
A.﹣2B.0C.2D.4
【解题思路】根据函数的对称性和函数的奇偶性即可证明f(x)是周期函数,当x∈[0,1]时,f(x)=3x﹣1,可得f(0)=0,f(1)=2,f(2)=f(0)=0,f(3)=f(﹣1)=﹣f(1)=﹣2,再结合周期性即可求出答案.
【解答过程】证明:∵f(x)的图象关于x=1对称,
∴f(1+x)=f(1﹣x),
∵f(x)是R上的奇函数,
∴f(1+x)=f(1﹣x)=﹣f(x﹣1),
即f(2+x)=﹣f(x),
∴f(x+4)=﹣f(x+2)=f(x),
即f(x)是周期为4的周期函数.
当x∈[0,1]时,f(x)=3x﹣1,可得f(0)=0,f(1)=2,f(2)=f(0)=0,f(3)=f(﹣1)=﹣f(1)=﹣2,
则f(2000)+f(2001)+f(2002)+…+f(2021)=5[f(0)+f(1)+f(2)+f(3)]+f(0)+f(1)=5(0+2+0﹣2)+0+2=2.
故选:C.
【变式5-1】(2021秋•广州期中)已知函数,有以下结论:
①f(x)的图象关于原点对称;
②f(x)的图象关于y轴对称;
③f(x)在R上单调递增;
④f(x)的值域为[﹣1,1).
其中所有正确结论的序号是( )
A.②B.①④C.②④D.①③④
【解题思路】根据奇函数偶函数定义判断函数为偶函数,故①错误,②正确;通过换元,结合复合函数的单调性以及函数的奇偶性可判断③错误;将函数通过换元转化为y=1的形式,求出值域,可判断④.
【解答过程】解:因为f(x),
定义域为x∈R,
f(﹣x)f(x),
所以f(x)为偶函数,
所以f(x)的图象关于y轴对称,故①错误,②正确;
令t=x2+1(t≥1),
当x∈(0,+∞)时,t=x2+1单调递增,
当x∈(﹣∞,0)时,t=x2+1单调递减,
而y1(t≥1),在(1,+∞)单调递增,
所以由复合函数单调性可知f(x)在(0,+∞)单调递增,
又f(x)为偶函数,
所以f(x)在(﹣∞,0)单调递减,故③错误;
因为y1(t≥1),
由t≥1,有02,
所以﹣20,
故﹣1≤11,
即y∈[﹣1,1),故④正确,
故选:C.
【变式5-2】(2021秋•枣强县校级期末)已知定义在R上的奇函数f(x)的周期为4,其图象关于直线x=1对称,且当x∈(2,3]时,f(x)=﹣(x﹣2)(x﹣4),则f(sin),f(sin1),f(cs2)的大小关系为( )
A.f(cs2)>f(sin1)>f(sin)
B.f(cs2)>f(sin)>f(sin1)
C.f(sin)>f(cs2)>f(sin1)
D.f(sin1)>f(sin)>f(cs2)
【解题思路】根据函数的对称性和函数的周期性,画出函数的图象,从而得到函数的单调性,进而求出函数值的大小.
【解答过程】解:由题意得函数f(x)的图象关于直线x=1对称,
另外函数f(x)的周期为4,又当x∈(2,3]时,
f(x)=﹣(x﹣2)(x﹣4),
∴可以画出函数f(x)的图象,如图示:
,
可知函数f(x)在[﹣1,1]上单调递减,
又﹣1<cs2<0<sinsin1<1,
∴f(cs2)>f(sin)>f(sin1),
故选:B.
【变式5-3】(2021秋•安徽月考)已知定义在R上的函数f(x)满足:f(x﹣1)关于(1,0)中心对称,f(x+1)是偶函数,且.则下列选项中说法正确的有( )
A.f(x)为偶函数B.f(x)周期为2
C.D.f(x﹣2)是奇函数
【解题思路】由函数的对称性和奇偶性的定义,可判断A;由奇偶性和周期性的定义,求得f(x)的周期,可判断B;由周期性和奇偶性的定义,计算可判断C;由周期性和奇偶性的定义,可判断D.
【解答过程】解:由f(x﹣1)关于(1,0)中心对称,可得f(x﹣1)+f(2﹣x﹣1)=0,
即为f(x﹣1)+f(1﹣x)=0,即有f(﹣x)=﹣f(x),即f(x)为奇函数,故A错误;
由f(x+1)是偶函数,可得f(﹣x+1)=f(x+1),
即为f(﹣x)=f(x+2),
所以f(x+2)=﹣f(x),
则f(x+4)=﹣f(x+2)=f(x),
所以f(x)的周期为4,故B错误;
由f()=f(4)=f()=f()=﹣f()=﹣1,故C错误;
由f(x﹣2)=f(x+2)=﹣f(﹣x﹣2),可得f(x﹣2)为奇函数,故D正确.
故选:D.
【题型6 抽象函数性质的综合应用】
【方法点拨】
抽象函数问题可以全面考查函数的概念与性质,将函数定义域、值域、单调性、奇偶性、周期性、对称性、
图象集于一身,解决这类问题一般采用赋值法解决.
【例6】(2022•抚顺一模)已知函数f(x)对任意x∈R都有f(x+4)=f(x)﹣f(2),若y=f(x+1)的图像关于直线x=﹣1对称,且对任意的,x1,x2∈[0,2],当x1≠x2时,都有,则下列结论正确的是( )
A.B.
C.D.
【解题思路】y=f(x+1)分析奇偶性,f(x+4)=f(x)﹣f(2)分析周期性,由分析单调性,结合题意选出答案.
【解答过程】解:因为y=f(x+1)的图象关于直线x=﹣1对称,
所以y=f(x)向左平移一个单位关于直线x=﹣1对称,
所以y=f(x)关于直线x=0(y轴)对称,
所以y=f(x)是偶函数,
所以f(﹣2)=f(2),
又因为f(x+4)=f(x)﹣f(2),
令x=﹣2得:2f(2)=f(﹣2),
所以2f(2)=f(﹣2)=f(2),
所以f(2)=f(﹣2)=0,
所以f(x+4)=f(x)
所以f(x)周期为4,
x1,x2∈[0,2],当x1≠x2时,都有,
所以,
所以f(x)在[0,2]单调递增,
所以f(x)草图如下:
由图像可得:f(﹣3)=f(3)>f(4),且 ,
所以 ,
,
故选:C.
【变式6-1】(2021秋•武昌区校级期中)定义在(﹣∞,0)∪(0,+∞)上的函数f(x)满足:①对任意x,y∈(﹣∞,0)∪(0,+∞)恒有f(xy)=f(x)+f(y);②当x>1时,f(x)<0,且f(2)=﹣1.
(1)判断f(x)的奇偶性和单调性,并加以证明;
(2)求关于x的不等式f(3x﹣2)+f(x)+4≥0的解集.
【解题思路】(1)先求f(﹣1)的值,令y=﹣1,推出f(﹣x)=f(x)+f(﹣1),f(﹣x)=f(x).结合函数奇偶性的定义,判断函数f(x)的奇偶性.
(2)根据抽象函数关系,结合函数单调性的定义先判断函数的单调性,结合函数奇偶性单调性的关系将不等式进行转化求解即可.
【解答过程】解:(1)令x=y=1,则f(1×1)=f(1)+f(1),得f(1)=0;
再令x=y=﹣1,则f[(﹣1)×(﹣1)]=f(﹣1)+f(﹣1),得f(﹣1)=0.
对于条件f(x•y)=f(x)+f(y),令y=﹣1,
则f(﹣x)=f(x)+f(﹣1),所以f(﹣x)=f(x).
又函数f(x)的定义域关于原点对称,所以函数f(x)为偶函数.
(2)任取x1,x2∈(0,+∞),且x1<x2,则有1.
又∵当x>1时,f(x)<0,
∴f()<0
而f(x2)=f(x1•)=f(x1)+f()<f(x1)
即f(x2)<f(x1),
所以函数f(x)在(0,+∞)上是减函数.
∵f(2)=﹣1,∴f(4)=f(2)+f(2)=﹣1﹣1=﹣2,
f(16)=f(4)+f(4)=﹣2﹣2=﹣4;
则由f(3x﹣2)+f(x)+4≥0得f(3x﹣2)+f(x)≥﹣4,
即f[x(3x﹣2)]≥f(16),
∵函数f(x)是偶函数,且在(0,+∞)上是减函数,
∴或,
得或.
得﹣2≤x<0或x或0<x,
即不等式的解集为{x|﹣2≤x<0或0<x或x}.
【变式6-2】(2021秋•天心区校级期中)已知函数f(x),对于任意的x,y∈R,都有f(x+y)=f(x)+f(y),当x>0时,f(x)<0,且.
(1)求f(0),f(3)的值;
(2)当﹣8≤x≤10时,求函数f(x)的最大值和最小值.
【解题思路】(1)由于对于任意的x,y∈R,都有f(x+y)=f(x)+f(y),且,故当x,y取合适的值时,可求得f(0),f(2),f(3)的值;
(2)根据条件,令y=﹣x,则f(x﹣x)=f(x)+f(﹣x)=f(0)=0,f(﹣x)=﹣f(x),可证f(x)为奇函数,又根据当x>0时,f(x)<0,可用定义证明f(x)的单调性,从而求出f(x)的最值.
【解答过程】解:(1)对于任意的x,y∈R,都有f(x+y)=f(x)+f(y),
令x=y=0,则f(0)=0,
∵.令x=y=1,则f(1+1)=f(1)+f(1),∴f(2)=﹣1;
∴f(2+1)=f(2)+f(1);即.
(2)令y=﹣x,则f(x﹣x)=f(x)+f(﹣x)=f(0)=0,∴f(﹣x)=﹣f(x),∴f(x)为奇函数,
任取x1,x2∈R,且x1<x2,x2﹣x1>0,则f(x2﹣x1)<0,f(x2)﹣f(x1)=f(x2)+f(﹣x1)=f(x2﹣x1)<0,∴f(x2)<f(x1),
所以f(x)在R上为减函数,
故当﹣8≤x≤10时,f(x)max=f(﹣8)=2f(﹣4)=4f(﹣2)=﹣4f(2)=4,
f(x)min=f(10)=10f(1)=﹣5.
故当﹣8≤x≤10时,函数f(x)的最大值是4,最小值是﹣5.
【变式6-3】(2021秋•东城区校级期中)已知定义在(﹣∞,0)∪(0,+∞)上的函数f(x)满足:①∀x,y∈(﹣∞,0)∪(0,+∞),f(x•y)=f(x)+f(y);②当x>1时,f(x>0),且f(2)=1.
(1)试判断函数f(x)的奇偶性;
(2)判断函数f(x)在(0,+∞)上的单调性;
(3)求函数f(x)在区间[﹣4,0)∪(0,4]上的最大值;
(4)求不等式f(3x﹣2)+f(x)≥4的解集.
【解题思路】(1)先求f(﹣1)的值,令y=﹣1,推出f(﹣x)=f(x)+f(﹣1),f(﹣x)=f(x).结合函数奇偶性的定义,判断函数f(x)的奇偶性;
(2)利用函数单调性的定义,直接判断函数f(x)在(0,+∞)上的单调性;
(3)通过(1),(2)奇偶性,单调性,直接求函数f(x)在区间[﹣4,0)∪(0,4]上的最大值;
(4)利用函数单调性,奇偶性,不等式f(3x﹣2)+f(x)≥4,转化为|x(3x﹣2)|≥16,然后求出不等式的解集.
【解答过程】解:(1)令x=y=1,则f(1×1)=f(1)+f(1),得f(1)=0;
再令x=y=﹣1,则f[(﹣1)×(﹣1)]=f(﹣1)+f(﹣1),得f(﹣1)=0.
对于条件f(x•y)=f(x)+f(y),令y=﹣1,
则f(﹣x)=f(x)+f(﹣1),所以f(﹣x)=f(x).
又函数f(x)的定义域关于原点对称,所以函数f(x)为偶函数.
(2)任取x1,x2∈(0,+∞),且x1<x2,则有.
又∵当x>1时,f(x)>0,
∴
而,
所以函数f(x)在(0,+∞)上是增函数.
(3)∵f(4)=f(2×2)=f(2)+f(2),又f(2)=1,
∴f(4)=2.
又由(1)知函数f(x)在区间[﹣4,0)∪(0,4]上是偶函数且在(0,4]上是增函数,
∴函数f(x)在区间[﹣4,0)∪(0,4]上的最大值为f(4)=f(﹣4)=2,
(4)∵f(3x﹣2)+f(x)=f[x(3x﹣2)],4=2+2=f(4)+f(4)=f(16),
∴原不等式等价于f[x(3x﹣2)]≥f(16),
又函数f(x)为偶函数,且函数f(x)在(0,+∞)上是增函数,
∴原不等式又等价于|x(3x﹣2)|≥16,
即x(3x﹣2)≥16或x(3x﹣2)≤﹣16,
∴不等式f(3x﹣2)+f(x)≥4的解集为.
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