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2021版高考理科数学(北师大版)一轮复习教师用书:第二章 第3讲 函数的奇偶性及周期性
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第3讲 函数的奇偶性及周期性
一、知识梳理
1.函数的奇偶性
奇偶性
定义
特点
偶函数
图像关于y轴对称的函数叫作偶函数
f(-x)=f(x)
奇函数
图像关于原点对称的函数叫作奇函数
f(-x)=-f(x)
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.
常用结论
1.函数奇偶性的常用结论
(1)奇、偶函数定义域的特点是关于原点对称.函数的定义域关于原点对称是函数具有奇偶性的必要不充分条件.
(2)若奇函数f(x)在x=0处有定义,则f(0)=0.
(3)如果函数f(x)是偶函数,那么f(x)=f(|x|).
(4)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.
(5)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).
二、教材衍化
1.下列函数中为偶函数的是( )
A.y=x2sin x B.y=x2cos x
C.y=|ln x| D.y=2-x
解析:选B.根据偶函数的定义知偶函数满足f(-x)=f(x)且定义域关于原点对称,A选项为奇函数,B选项为偶函数,C选项定义域为(0,+∞),不具有奇偶性,D选项既不是奇函数,也不是偶函数.故选B.
2.已知函数f(x)是奇函数,且在(0,+∞)上是减函数,且在区间[a,b](a 解析:法一:根据题意作出y=f(x)的简图,由图知函数f(x)在[-b,-a]上的值域为[-4,3].
法二:当x∈[-b,-a]时,-x∈[a,b],
由题意得f(b)≤f(-x)≤f(a),
即-3≤-f(x)≤4,
所以-4≤f(x)≤3,
即在区间[-b,-a]上的值域为[-4,3].
答案:[-4,3]
3.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=________.
解析:f=f=f=-4×+2=1.
答案:1
一、思考辨析
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)若f(x)是定义在R上的奇函数,则f(-x)+f(x)=0.( )
(2)偶函数的图象不一定过原点,奇函数的图象一定过原点.( )
(3)如果函数f(x),g(x)为定义域相同的偶函数,则F(x)=f(x)+g(x)是偶函数.( )
(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.( )
(6)函数f(x)在定义域上满足f(x+a)=-f(x)(a>0),则f(x)是周期为2a的周期函数.( )
答案:(1)√ (2)× (3)√ (4)√ (5)√ (6)√
二、易错纠偏
(1)利用奇偶性求解析式时忽视定义域;
(2)忽视奇函数的对称性;
(3)忽视定义域的对称性.
1.设函数f(x)是定义在R上的奇函数,且当x>0时,f(x)=x2+4x-3,则函数f(x)的解析式为f(x)=________.
解析:设x<0,则-x>0,所以f(x)=-f(-x)=-[(-x)2+4(-x)-3]=-x2+4x+3,由奇函数的定义可知f(0)=0,所以f(x)=
答案:
2.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________.
解析:由题图可知,当00;当20.综上,f(x)<0的解集为(-2,0)∪(2,5].
答案:(-2,0)∪(2,5]
3.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________.
解析:因为f(x)=ax2+bx是定义在[a-1,2a]上的偶函数,
所以a-1+2a=0,
所以a=.
又f(-x)=f(x),
所以b=0,所以a+b=.
答案:
函数的奇偶性(多维探究)
角度一 判断函数的奇偶性
判断下列函数的奇偶性:
(1)f(x)=;
(2)f(x)=+;
(3)f(x)=;
(4)f(x)=
【解】 (1)由f(x)=,可知⇒故函数f(x)的定义域为(-6,0)∪(0,6],定义域不关于原点对称,故f(x)为非奇非偶函数.
(2)由⇒x2=1⇒x=±1,故函数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),所以函数f(x)既是奇函数又是偶函数.
(3)由⇒-1
定义域关于原点对称.
此时f(x)==
=-,
故有f(-x)=-=
=-f(x),
所以函数f(x)为奇函数.
(4)
法一:图象法
画出函数f(x)=的图象如图所示,图象关于y轴对称,故f(x)为偶函数.
法二:定义法
易知函数f(x)的定义域为(-∞,0)∪(0,+∞),关于原点对称,
当x>0时,f(x)=x2-x,则当x<0时,-x>0,故f(-x)=x2+x=f(x);当x<0时,f(x)=x2+x,则当x>0时,-x<0,故f(-x)=x2-x=f(x),故原函数是偶函数.
法三:f(x)还可以写成f(x)=x2-|x|(x≠0),故f(x)为偶函数.
角度二 函数奇偶性的应用
(1)(2019·高考全国卷Ⅱ)已知f(x)是奇函数,且当x<0时,f(x)=-eax,若f(ln 2)=8,则a=________.
(2)函数f(x)在R上为奇函数,且x>0时,f(x)=x+1,则当x<0时,f(x)=________.
(3)(2020·湖南永州质检)已知函数f(x)=x3+sin x+1(x∈R),若f(a)=2,则f(-a)=________.
【解析】 (1)当x>0时,-x<0,f(-x)=-e-ax.因为函数f(x)为奇函数,所以当x>0时,f(x)=-f(-x)=e-ax,所以f(ln 2)=e-aln 2==8,
所以a=-3.
(2)因为f(x)为奇函数,当x>0时,f(x)=x+1,
所以当x<0时,-x>0,
f(x)=-f(-x)=-(-x+1),
即x<0时,f(x)=-(-x+1)=x-1.
(3)设F(x)=f(x)-1=x3+sin x,显然F(x)为奇函数.又F(a)=f(a)-1=1,所以F(-a)=f(-a)-1=-1,从而f(-a)=0.
【答案】 (1)-3 (2)x-1 (3)0
(1)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.
(2)已知函数的奇偶性求参数,一般采用待定系数法求解,根据f(x)±f(-x)=0得到关于待求参数的恒等式,由系数的对等性得参数的值或方程(组),进而得出参数的值.
1.设函数f(x)=,则下列结论错误的是( )
A.|f(x)|是偶函数
B.-f(x)是奇函数
C.f(x)|f(x)|是奇函数
D.f(|x|)f(x)是偶函数
解析:选D.因为f(x)=,
则f(-x)==-f(x).
所以f(x)是奇函数.
因为f(|-x|)=f(|x|),
所以f(|x|)是偶函数,所以f(|x|)f(x)是奇函数.
2.(2020·贵阳检测)若函数f(x)是定义在R上的奇函数,当x≥0时,f(x)=log2(x+2)-1,则f(-6)=( )
A.2 B.4
C.-2 D.-4
解析:选C.根据题意得f(-6)=-f(6)=1-log2(6+2)=1-3=-2.
3.已知f(x)是奇函数,g(x)是偶函数,且f(-1)+g(1)=2,f(1)+g(-1)=4,则g(1)等于________.
解析:f(-1)+g(1)=2,即-f(1)+g(1)=2①,
f(1)+g(-1)=4,即f(1)+g(1)=4②,
由①②得,2g(1)=6,即g(1)=3.
答案:3
函数的周期性(师生共研)
(1)(2020·江西临川第一中学期末)已知函数f(x)是定义在R上的奇函数,对任意的实数x,f(x-2)=f(x+2),当x∈(0,2)时,f(x)=-x2,则f=( )
A.- B.-
C. D.
(2)(2020·开封模拟)已知函数f(x)=如果对任意的n∈N+,定义fn(x)=,那么f2 016(2)的值为( )
A.0 B.1
C.2 D.3
【解析】 (1)因为f(x-2)=f(x+2),所以f(x)=f(x+4),所以f(x)是周期为4的周期函数,所以f=f=f,又函数f(x)是定义在R上的奇函数,所以f=-f=-=,所以f=.故选D.
(2)因为f1(2)=f(2)=1,f2(2)=f(1)=0,f3(2)=f(0)=2,所以fn(2)的值具有周期性,且周期为3,所以f2 016(2)=f3×672(2)=f3(2)=2,故选C.
【答案】 (1)D (2)C
函数周期性的判定与应用
(1)判定:判断函数的周期性只需证明f(x+T)=f(x)(T≠0)便可证明函数是周期函数,且周期为T.
(2)应用:根据函数的周期性,可以由函数局部的性质得到函数的整体性质,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.
1.已知定义在R上的函数f(x)满足f(x)=-f(x+2),当x∈(0,2]时,f(x)=2x+log2x,则f(2 019)=( )
A.5 B.
C.2 D.-2
解析:选D.由f(x)=-f(x+2),得f(x+4)=f(x),所以函数f(x)是周期为4的周期函数,所以f(2 019)=f(504×4+3)=f(3)=f(1+2)=-f(1)=-(2+0)=-2.
2.函数f(x)满足f(x+4)=f(x)(x∈R).且在区间(-2,2]上,f(x)=则f(f(15))的值为________.
解析:由函数f(x)满足f(x+4)=f(x)(x∈R),
可知函数f(x)的周期是4,
所以f(15)=f(-1)==,
所以f(f(15))=f=cos=.
答案:
函数性质的综合问题(多维探究)
角度一 单调性与奇偶性的综合问题
(2019·高考全国卷Ⅲ)设f(x)是定义域为R的偶函数,且在(0,+∞)单调递减,则( )
A.f>f(2-)>f(2-)
B.f>f(2-)>f(2-)
C.f(2-)>f(2-)>f
D.f(2-)>f(2-)>f
【解析】 根据函数f(x)为偶函数可知,f(log3)=f(-log34)=f(log34),因为0<2-<2-<20f(2-)>f(log3).
【答案】 C
角度二 周期性与奇偶性的综合问题
(2020·福建龙岩期末)设函数f(x)是定义在R上的奇函数,满足f(x+1)=-f(x-1),若f(-1)>1,f(5)=a2-2a-4,则实数a的取值范围是( )
A.(-1,3) B.(-∞,-1)∪(3,+∞)
C.(-3,1) D.(-∞,-3)∪(1,+∞)
【解析】 由f(x+1)=-f(x-1),可得f(x+2)=-f(x),则f(x+4)=f(x),故函数f(x)的周期为4,则f(5)=f(1)=a2-2a-4,又因为f(x)是定义在R上的奇函数,f(-1)>1,所以f(1)<-1,所以a2-2a-4<-1,解得-1 【答案】 A
角度三 单调性、奇偶性与周期性的综合问题
(1)已知f(x)是定义在R上的偶函数,且f(x+1)=-f(x),若f(x)在[-1,0]上递减,则f(x)在[1,3]上是( )
A.增函数 B.减函数
C.先增后减的函数 D.先减后增的函数
(2)已知定义在R上的奇函数f(x)满足f(x-4)=-f(x),且在区间[0,2]上是增函数,则( )
A.f(-25)
B.f(80)
C.f(11)
D.f(-25)
【解析】 (1)根据题意,因为f(x+1)=-f(x),所以f(x+2)=-f(x+1)=f(x),所以函数f(x)的周期是2.又因为f(x)在定义域R上是偶函数,在[-1,0]上是减函数,所以函数f(x)在[0,1]上是增函数,所以函数f(x)在[1,2]上是减函数,在[2,3]上是增函数,所以f(x)在[1,3]上是先减后增的函数,故选D.
(2)因为f(x)满足f(x-4)=-f(x),
所以f(x-8)=f(x),所以函数f(x)是以8为周期的周期函数,则f(-25)=f(-1),f(80)=f(0),f(11)=f(3).
由f(x)是定义在R上的奇函数,且满足f(x-4)=-f(x),得f(11)=f(3)=-f(-1)=f(1).
因为f(x)在区间[0,2]上是增函数,f(x)在R上是奇函数,
所以f(x)在区间[-2,2]上是增函数,
所以f(-1)
【答案】 (1)D (2)D
函数性质综合应用问题的常见类型及解题策略
(1)函数单调性与奇偶性的综合.注意函数单调性及奇偶性的定义,以及奇、偶函数图象的对称性.
(2)周期性与奇偶性的综合.此类问题多考查求值问题,常利用奇偶性及周期性进行变换,将所求函数值的自变量转化到已知解析式的函数定义域内求解.
(3)单调性、奇偶性与周期性的综合.解决此类问题通常先利用周期性转化自变量所在的区间,然后利用奇偶性和单调性求解.
1.已知定义域为R的偶函数f(x)在(-∞,0]上是减函数,且f(1)=2,则不等式f(log2x)>2的解集为( )
A.(2,+∞) B.∪(2,+∞)
C.∪(,+∞) D.(,+∞)
解析:选B.f(x)是R上的偶函数,且在(-∞,0]上是减函数,所以f(x)在(0,+∞)上是增函数,因为f(1)=2,所以f(-1)=2,所以f(log2x)>2⇔f(|log2x|)>f(1)⇔|log2x|>1⇔log2 x>1或log2x<-1⇔x>2或0
2.已知f(x)是定义域为(-∞,+∞)的奇函数,满足f(1-x)=f(1+x).若f(1)=2,则f(1)+f(2)+f(3)+…+f(50)=________.
解析:法一:因为f(1-x)=f(1+x),所以函数f(x)的图象关于直线x=1对称.因为f(x)是奇函数,所以函数f(x)的图象关于坐标原点(0,0)中心对称.数形结合可知函数f(x)是以4为周期的周期函数.因为f(x)是(-∞,+∞)上的奇函数,所以f(0)=0.因为f(1-x)=f(1+x),所以当x=1时,f(2)=f(0)=0;当x=2时,f(3)=f(-1)=-f(1)=-2;当x=3时,f(4)=f(-2)=-f(2)=0.综上,可得f(1)+f(2)+f(3)+…+f(50)=12×[f(1)+f(2)+f(3)+f(4)]+f(1)+f(2)=12×[2+0+(-2)+0]+2+0=2.
法二:取一个符合题意的函数f(x)=2sin ,则结合该函数的图象易知数列{f(n)}(n∈N*)是以4为周期的周期数列.故f(1)+f(2)+f(3)+…+f(50)=12×[f(1)+f(2)+f(3)+f(4)]+f(1)+f(2)=12×[2+0+(-2)+0]+2+0=2.
答案:2
奇偶函数的二次结论及应用
结论一:
若函数f(x)是奇函数,且g(x)=f(x)+c,则必有g(-x)+g(x)=2c.
[结论简证]
由于函数f(x)是奇函数,所以f(-x)=-f(x),所以g(-x)+g(x)=f(-x)+c+f(x)+c=2c.
对于函数f(x)=asin x+bx+c(其中a,b∈R,c∈Z),选取a,b,c的一组值计算f(1)和f(-1),所得出的正确结果一定不可能是( )
A.4和6 B.3和1
C.2和4 D.1和2
【解析】 设g(x)=asin x+bx,则f(x)=g(x)+c,且函数g(x)为奇函数.注意到c∈Z,所以f(1)+f(-1)=2c为偶数.故选D.
【答案】 D
由上述例题可知,这类问题的求解关键在于观察函数的结构,构造出一个奇函数.有些问题是直观型的,直接应用即可,但有些问题是复杂型的,需要变形才能成功.
结论二:
若函数f(x)是奇函数,则函数g(x)=f(x-a)+h的图象关于点(a,h)对称.
[结论简证]
函数g(x)=f(x-a)+h的图象可由f(x)的图象平移得到,不难知结论成立.
函数f(x)=++的图象的对称中心为 ( )
A.(-4,6) B.(-2,3)
C.(-4,3) D.(-2,6)
【解析】 设g(x)=---,则g(-x)=---=++=-g(x),故g(x)为奇函数.易知f(x)=3-=g(x+2)+3,所以函数f(x)的图象的对称中心为(-2,3).故选B.
【答案】 B
此类问题求解的关键是从所给函数式中分离(或变形)出奇函数,进而得出图象的对称中心,然后利用图象的对称性实现问题的求解.
结论三:
若函数f(x)为偶函数,则f(x)=f(|x|).
[结论简证]
当x≥0时,|x|=x,所以f(|x|)=f(x);
当x<0时,f(|x|)=f(-x),由于函数f(x)为偶函数,所以f(-x)=f(x),故f(|x|)=f(x).
综上,若函数f(x)为偶函数,则f(x)=f(|x|).
(1)设函数f(x)=ln(1+|x|)-,则使得f(x)>f(2x-1)成立的x的取值范围是________;
(2)若偶函数f(x)满足f(x)=x3-8(x≥0),则f(x-2)>0的条件为________.
【解析】 (1)易知函数f(x)的定义域为R,且f(x)为偶函数.当x≥0时,f(x)=ln(1+x)-,易知此时f(x)是增加的.所以f(x)>f(2x-1)⇒f(|x|)>f(|2x-1|),所以|x|>|2x-1|,解得
(2)由f(x)=x3-8(x≥0),知f(x)在[0,+∞)上是增加的,且f(2)=0.所以,由已知条件可知f(x-2)>0⇒f(|x-2|)>f(2).所以|x-2|>2,解得x<0或x>4.
【答案】 (1) (2){x|x<0或x>4}
[基础题组练]
1.下列函数中,既是偶函数又在区间(0,+∞)上递增的是( )
A.y= B.y=|x|-1
C.y=lg x D.y=
解析:选B.y=为奇函数;y=lg x的定义域为(0,+∞),不具备奇偶性;y=在(0,+∞)上为减函数;y=|x|-1在(0,+∞)上为增函数,且在定义域上为偶函数.
2.设f(x)为定义在R上的奇函数,当x≥0时,f(x)=3x-7x+2b(b为常数),则f(-2)=( )
A.6 B.-6
C.4 D.-4
解析:选A.因为f(x)为定义在R上的奇函数,且当x≥0时,f(x)=3x-7x+2b,
所以f(0)=1+2b=0,
所以b=-.
所以f(x)=3x-7x-1,
所以f(-2)=-f(2)=-(32-7×2-1)=6.选A.
3.已知函数y=f(x),满足y=f(-x)和y=f(x+2)是偶函数,且f(1)=,设F(x)=f(x)+f(-x),则F(3)=( )
A. B.
C.π D.
解析:选B.由y=f(-x)和y=f(x+2)是偶函数知,f(-x)=f(x),f(x+2)=f(-x+2)=f(x-2),故f(x)=f(x+4),则F(3)=f(3)+f(-3)=2f(3)=2f(-1)=2f(1)=,故选B.
4.定义在R上的偶函数f(x)满足f(x+3)=f(x).若f(2)>1,f(7)=a,则实数a的取值范围为( )
A.(-∞,-3) B.(3,+∞)
C.(-∞,-1) D.(1,+∞)
解析:选D.因为f(x+3)=f(x),所以f(x)是定义在R上的以3为周期的周期函数,所以f(7)=f(7-9)=f(-2).又因为函数f(x)是偶函数,
所以f(-2)=f(2),所以f(7)=f(2)>1,
所以a>1,即a∈(1,+∞).故选D.
5.(2020·湖南郴州质量检测)已知f(x)是定义在[2b,1-b]上的偶函数,且在[2b,0]上为增函数,则f(x-1)≤f(2x)的解集为( )
A. B.
C.[-1,1] D.
解析:选B.因为f(x)是定义在[2b,1-b]上的偶函数,所以2b+1-b=0,所以b=-1,
因为f(x)在[2b,0]上为增函数,即函数f(x)在[-2,0]上为增函数,故函数f(x)在(0,2]上为减函数,则由f(x-1)≤f(2x),可得|x-1|≥|2x|,即(x-1)2≥4x2,
解得-1≤x≤.又因为定义域为[-2,2],所以解得
综上,所求不等式的解集为.故选B.
6.若函数f(x)=xln(x+)为偶函数,则a=________.
解析:因为 f(x)为偶函数,所以f(-x)-f(x)=0恒成立,所以-xln(-x+)-xln(x+)=0恒成立,所以xln a=0恒成立,所以ln a=0,即a=1.
答案:1
7.(2020·四川乐山模拟)已知函数f(x)满足:f(-x)+f(x)=0,且当x≥0时,f(x)=-1,则f(-1)=____________.
解析:因为f(-x)+f(x)=0,
所以f(x)为奇函数,
又当x≥0时,f(x)=-1,
则f(0)=-1=0,所以m=-1.
所以当x≥0时,f(x)=-1,
所以f(-1)=-f(1)=-=.
答案:
8.定义在R上的函数f(x)满足f(x)=f(2-x)及f(x)=-f(-x),且在[0,1]上有f(x)=x2,则f=________.
解析:函数f(x)的定义域是R,f(x)=-f(-x),所以函数f(x)是奇函数. 又f(x)=f(2-x),所以f(-x)=f(2+x)=-f(x),所以f(4+x)=-f(2+x)=f(x),故函数f(x)是以4为周期的奇函数,所以f=f=f=-f.因为在[0,1]上有f(x)=x2,所以f==,故f=-.
答案:-
9.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)由(1)可画出f(x)的图象,知f(x)在[-1,1]上是增函数,要使f(x)在[-1,a-2]上递增.
结合f(x)的图象知
所以1<a≤3,故实数a的取值范围是(1,3].
10.设f(x)是(-∞,+∞)上的奇函数,f(x+2)=-f(x),当0≤x≤1时,f(x)=x.
(1)求f(π)的值;
(2)当-4≤x≤4时,求f(x)的图象与x轴所围成的图形的面积.
解:(1)由f(x+2)=-f(x),得f(x+4)=f[(x+2)+2]=-f(x+2)=f(x),
所以f(x)是以4为周期的周期函数.
所以f(π)=f(-1×4+π)=f(π-4)
=-f(4-π)=-(4-π)=π-4.
(2)由f(x)是奇函数与f(x+2)=-f(x),
得f[(x-1)+2]=-f(x-1)=f[-(x-1)],
即f(1+x)=f(1-x).
从而可知函数y=f(x)的图象关于直线x=1对称.
又当0≤x≤1时,f(x)=x,且f(x)的图象关于原点成中心对称,则f(x)的图象如图所示.
设当-4≤x≤4时,f(x)的图象与x轴围成的图形面积为S,则S=4S△OAB=4×=4.
[综合题组练]
1.(2020·广东湛江一模)已知函数g(x)=f(2x)-x2为奇函数,且f(2)=1,则f(-2)=( )
A.-2 B.-1
C.1 D.2
解析:选C.因为g(x)为奇函数,且f(2)=1,所以g(-1)=-g(1),所以f(-2)-1=-f(2)+1=-1+1=0,所以f(-2)=1.故选C.
2.函数y=f(x)在[0,2]上是增加的,且函数f(x+2)是偶函数,则下列结论成立的是( )
A.f(1)
C.f
解析:选B.因为函数f(x+2)是偶函数,所以f(x+2)=f(-x+2),
所以函数f(x)的图象关于x=2对称,
所以f=f,f=f.
因为y=f(x)在[0,2]上是增加的,且<1<,
所以f
3.(2019·高考全国卷Ⅱ)设函数f(x)的定义域为R,满足f(x+1)=2f(x),且当x∈(0,1]时,f(x)=x(x-1).若对任意x∈(-∞,m],都有f(x)≥-,则m的取值范围是( )
A. B.
C. D.
解析:选B.当-1
f(x)=由此作出函数f(x)的图象,如图所示.由图可知当2
4.定义在R上的函数f(x)满足f(x+y)=f(x)+f(y),f(x+2)=-f(x)且f(x)在[-1,0]上是增函数,给出下列几个命题:
①f(x)是周期函数;
②f(x)的图象关于x=1对称;
③f(x)在[1,2]上是减函数;
④f(2)=f(0),
其中正确命题的序号是________.(请把正确命题的序号全部写出来)
解析:因为f(x+y)=f(x)+f(y)对任意x,y∈R恒成立.
令x=y=0,
所以f(0)=0.令x+y=0,所以y=-x,
所以f(0)=f(x)+f(-x).
所以f(-x)=-f(x),所以f(x)为奇函数.
因为f(x)在x∈[-1,0]上为增函数,又f(x)为奇函数,所以f(x)在[0,1]上为增函数.
由f(x+2)=-f(x)⇒f(x+4)=-f(x+2)
⇒f(x+4)=f(x),
所以周期T=4,
即f(x)为周期函数.
f(x+2)=-f(x)⇒f(-x+2)=-f(-x).
又因为f(x)为奇函数,
所以f(2-x)=f(x),
所以函数关于x=1对称.
由f(x)在[0,1]上为增函数,
又关于x=1对称,
所以f(x)在[1,2]上为减函数.
由f(x+2)=-f(x),令x=0得f(2)=-f(0)=f(0).
答案:①②③④
5.已知函数y=f(x)在定义域[-1,1]上既是奇函数又是减函数.
(1)求证:对任意x1,x2∈[-1,1],有[f(x1)+f(x2)]·(x1+x2)≤0;
(2)若f(1-a)+f(1-a2)<0,求实数a的取值范围.
解:(1)证明:若x1+x2=0,显然不等式成立.
若x1+x2<0,则-1≤x1<-x2≤1,
因为f(x)在[-1,1]上是减函数且为奇函数,
所以f(x1)>f(-x2)=-f(x2),所以f(x1)+f(x2)>0.
所以[f(x1)+f(x2)](x1+x2)<0成立.
若x1+x2>0,则1≥x1>-x2≥-1,
同理可证f(x1)+f(x2)<0.
所以[f(x1)+f(x2)](x1+x2)<0成立.
综上得证,对任意x1,x2∈[-1,1],有[f(x1)+f(x2)]·(x1+x2)≤0恒成立.
(2)因为f(1-a)+f(1-a2)<0⇔f(1-a2)<-f(1-a)=f(a-1),所以由f(x)在定义域[-1,1]上是减函数,得即解得0≤a<1.
故所求实数a的取值范围是[0,1).
6.已知函数f(x)对任意x∈R满足f(x)+f(-x)=0,f(x-1)=f(x+1),若当x∈[0,1)时,f(x)=ax+b(a>0且a≠1),且f=.
(1)求实数a,b的值;
(2)求函数g(x)=f2(x)+f(x)的值域.
解:(1)因为f(x)+f(-x)=0,
所以f(-x)=-f(x),即f(x)是奇函数.
因为f(x-1)=f(x+1),所以f(x+2)=f(x),
即函数f(x)是周期为2的周期函数,
所以f(0)=0,即b=-1.
又f=f=-f=1-=,
解得a=.
(2)当x∈[0,1)时,f(x)=ax+b=-1∈,
由f(x)为奇函数知,当x∈(-1,0)时,f(x)∈,
又因为f(x)是周期为2的周期函数,
所以当x∈R时,f(x)∈,
设t=f(x)∈,
所以g(x)=f2(x)+f(x)=t2+t=-,
即y=-∈.
故函数g(x)=f2(x)+f(x)的值域为.
一、知识梳理
1.函数的奇偶性
奇偶性
定义
特点
偶函数
图像关于y轴对称的函数叫作偶函数
f(-x)=f(x)
奇函数
图像关于原点对称的函数叫作奇函数
f(-x)=-f(x)
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.
常用结论
1.函数奇偶性的常用结论
(1)奇、偶函数定义域的特点是关于原点对称.函数的定义域关于原点对称是函数具有奇偶性的必要不充分条件.
(2)若奇函数f(x)在x=0处有定义,则f(0)=0.
(3)如果函数f(x)是偶函数,那么f(x)=f(|x|).
(4)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.
(5)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).
二、教材衍化
1.下列函数中为偶函数的是( )
A.y=x2sin x B.y=x2cos x
C.y=|ln x| D.y=2-x
解析:选B.根据偶函数的定义知偶函数满足f(-x)=f(x)且定义域关于原点对称,A选项为奇函数,B选项为偶函数,C选项定义域为(0,+∞),不具有奇偶性,D选项既不是奇函数,也不是偶函数.故选B.
2.已知函数f(x)是奇函数,且在(0,+∞)上是减函数,且在区间[a,b](a 解析:法一:根据题意作出y=f(x)的简图,由图知函数f(x)在[-b,-a]上的值域为[-4,3].
法二:当x∈[-b,-a]时,-x∈[a,b],
由题意得f(b)≤f(-x)≤f(a),
即-3≤-f(x)≤4,
所以-4≤f(x)≤3,
即在区间[-b,-a]上的值域为[-4,3].
答案:[-4,3]
3.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=________.
解析:f=f=f=-4×+2=1.
答案:1
一、思考辨析
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)若f(x)是定义在R上的奇函数,则f(-x)+f(x)=0.( )
(2)偶函数的图象不一定过原点,奇函数的图象一定过原点.( )
(3)如果函数f(x),g(x)为定义域相同的偶函数,则F(x)=f(x)+g(x)是偶函数.( )
(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.( )
(6)函数f(x)在定义域上满足f(x+a)=-f(x)(a>0),则f(x)是周期为2a的周期函数.( )
答案:(1)√ (2)× (3)√ (4)√ (5)√ (6)√
二、易错纠偏
(1)利用奇偶性求解析式时忽视定义域;
(2)忽视奇函数的对称性;
(3)忽视定义域的对称性.
1.设函数f(x)是定义在R上的奇函数,且当x>0时,f(x)=x2+4x-3,则函数f(x)的解析式为f(x)=________.
解析:设x<0,则-x>0,所以f(x)=-f(-x)=-[(-x)2+4(-x)-3]=-x2+4x+3,由奇函数的定义可知f(0)=0,所以f(x)=
答案:
2.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________.
解析:由题图可知,当0
答案:(-2,0)∪(2,5]
3.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________.
解析:因为f(x)=ax2+bx是定义在[a-1,2a]上的偶函数,
所以a-1+2a=0,
所以a=.
又f(-x)=f(x),
所以b=0,所以a+b=.
答案:
函数的奇偶性(多维探究)
角度一 判断函数的奇偶性
判断下列函数的奇偶性:
(1)f(x)=;
(2)f(x)=+;
(3)f(x)=;
(4)f(x)=
【解】 (1)由f(x)=,可知⇒故函数f(x)的定义域为(-6,0)∪(0,6],定义域不关于原点对称,故f(x)为非奇非偶函数.
(2)由⇒x2=1⇒x=±1,故函数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),所以函数f(x)既是奇函数又是偶函数.
(3)由⇒-1
此时f(x)==
=-,
故有f(-x)=-=
=-f(x),
所以函数f(x)为奇函数.
(4)
法一:图象法
画出函数f(x)=的图象如图所示,图象关于y轴对称,故f(x)为偶函数.
法二:定义法
易知函数f(x)的定义域为(-∞,0)∪(0,+∞),关于原点对称,
当x>0时,f(x)=x2-x,则当x<0时,-x>0,故f(-x)=x2+x=f(x);当x<0时,f(x)=x2+x,则当x>0时,-x<0,故f(-x)=x2-x=f(x),故原函数是偶函数.
法三:f(x)还可以写成f(x)=x2-|x|(x≠0),故f(x)为偶函数.
角度二 函数奇偶性的应用
(1)(2019·高考全国卷Ⅱ)已知f(x)是奇函数,且当x<0时,f(x)=-eax,若f(ln 2)=8,则a=________.
(2)函数f(x)在R上为奇函数,且x>0时,f(x)=x+1,则当x<0时,f(x)=________.
(3)(2020·湖南永州质检)已知函数f(x)=x3+sin x+1(x∈R),若f(a)=2,则f(-a)=________.
【解析】 (1)当x>0时,-x<0,f(-x)=-e-ax.因为函数f(x)为奇函数,所以当x>0时,f(x)=-f(-x)=e-ax,所以f(ln 2)=e-aln 2==8,
所以a=-3.
(2)因为f(x)为奇函数,当x>0时,f(x)=x+1,
所以当x<0时,-x>0,
f(x)=-f(-x)=-(-x+1),
即x<0时,f(x)=-(-x+1)=x-1.
(3)设F(x)=f(x)-1=x3+sin x,显然F(x)为奇函数.又F(a)=f(a)-1=1,所以F(-a)=f(-a)-1=-1,从而f(-a)=0.
【答案】 (1)-3 (2)x-1 (3)0
(1)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.
(2)已知函数的奇偶性求参数,一般采用待定系数法求解,根据f(x)±f(-x)=0得到关于待求参数的恒等式,由系数的对等性得参数的值或方程(组),进而得出参数的值.
1.设函数f(x)=,则下列结论错误的是( )
A.|f(x)|是偶函数
B.-f(x)是奇函数
C.f(x)|f(x)|是奇函数
D.f(|x|)f(x)是偶函数
解析:选D.因为f(x)=,
则f(-x)==-f(x).
所以f(x)是奇函数.
因为f(|-x|)=f(|x|),
所以f(|x|)是偶函数,所以f(|x|)f(x)是奇函数.
2.(2020·贵阳检测)若函数f(x)是定义在R上的奇函数,当x≥0时,f(x)=log2(x+2)-1,则f(-6)=( )
A.2 B.4
C.-2 D.-4
解析:选C.根据题意得f(-6)=-f(6)=1-log2(6+2)=1-3=-2.
3.已知f(x)是奇函数,g(x)是偶函数,且f(-1)+g(1)=2,f(1)+g(-1)=4,则g(1)等于________.
解析:f(-1)+g(1)=2,即-f(1)+g(1)=2①,
f(1)+g(-1)=4,即f(1)+g(1)=4②,
由①②得,2g(1)=6,即g(1)=3.
答案:3
函数的周期性(师生共研)
(1)(2020·江西临川第一中学期末)已知函数f(x)是定义在R上的奇函数,对任意的实数x,f(x-2)=f(x+2),当x∈(0,2)时,f(x)=-x2,则f=( )
A.- B.-
C. D.
(2)(2020·开封模拟)已知函数f(x)=如果对任意的n∈N+,定义fn(x)=,那么f2 016(2)的值为( )
A.0 B.1
C.2 D.3
【解析】 (1)因为f(x-2)=f(x+2),所以f(x)=f(x+4),所以f(x)是周期为4的周期函数,所以f=f=f,又函数f(x)是定义在R上的奇函数,所以f=-f=-=,所以f=.故选D.
(2)因为f1(2)=f(2)=1,f2(2)=f(1)=0,f3(2)=f(0)=2,所以fn(2)的值具有周期性,且周期为3,所以f2 016(2)=f3×672(2)=f3(2)=2,故选C.
【答案】 (1)D (2)C
函数周期性的判定与应用
(1)判定:判断函数的周期性只需证明f(x+T)=f(x)(T≠0)便可证明函数是周期函数,且周期为T.
(2)应用:根据函数的周期性,可以由函数局部的性质得到函数的整体性质,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.
1.已知定义在R上的函数f(x)满足f(x)=-f(x+2),当x∈(0,2]时,f(x)=2x+log2x,则f(2 019)=( )
A.5 B.
C.2 D.-2
解析:选D.由f(x)=-f(x+2),得f(x+4)=f(x),所以函数f(x)是周期为4的周期函数,所以f(2 019)=f(504×4+3)=f(3)=f(1+2)=-f(1)=-(2+0)=-2.
2.函数f(x)满足f(x+4)=f(x)(x∈R).且在区间(-2,2]上,f(x)=则f(f(15))的值为________.
解析:由函数f(x)满足f(x+4)=f(x)(x∈R),
可知函数f(x)的周期是4,
所以f(15)=f(-1)==,
所以f(f(15))=f=cos=.
答案:
函数性质的综合问题(多维探究)
角度一 单调性与奇偶性的综合问题
(2019·高考全国卷Ⅲ)设f(x)是定义域为R的偶函数,且在(0,+∞)单调递减,则( )
A.f>f(2-)>f(2-)
B.f>f(2-)>f(2-)
C.f(2-)>f(2-)>f
D.f(2-)>f(2-)>f
【解析】 根据函数f(x)为偶函数可知,f(log3)=f(-log34)=f(log34),因为0<2-<2-<20
【答案】 C
角度二 周期性与奇偶性的综合问题
(2020·福建龙岩期末)设函数f(x)是定义在R上的奇函数,满足f(x+1)=-f(x-1),若f(-1)>1,f(5)=a2-2a-4,则实数a的取值范围是( )
A.(-1,3) B.(-∞,-1)∪(3,+∞)
C.(-3,1) D.(-∞,-3)∪(1,+∞)
【解析】 由f(x+1)=-f(x-1),可得f(x+2)=-f(x),则f(x+4)=f(x),故函数f(x)的周期为4,则f(5)=f(1)=a2-2a-4,又因为f(x)是定义在R上的奇函数,f(-1)>1,所以f(1)<-1,所以a2-2a-4<-1,解得-1 【答案】 A
角度三 单调性、奇偶性与周期性的综合问题
(1)已知f(x)是定义在R上的偶函数,且f(x+1)=-f(x),若f(x)在[-1,0]上递减,则f(x)在[1,3]上是( )
A.增函数 B.减函数
C.先增后减的函数 D.先减后增的函数
(2)已知定义在R上的奇函数f(x)满足f(x-4)=-f(x),且在区间[0,2]上是增函数,则( )
A.f(-25)
(2)因为f(x)满足f(x-4)=-f(x),
所以f(x-8)=f(x),所以函数f(x)是以8为周期的周期函数,则f(-25)=f(-1),f(80)=f(0),f(11)=f(3).
由f(x)是定义在R上的奇函数,且满足f(x-4)=-f(x),得f(11)=f(3)=-f(-1)=f(1).
因为f(x)在区间[0,2]上是增函数,f(x)在R上是奇函数,
所以f(x)在区间[-2,2]上是增函数,
所以f(-1)
函数性质综合应用问题的常见类型及解题策略
(1)函数单调性与奇偶性的综合.注意函数单调性及奇偶性的定义,以及奇、偶函数图象的对称性.
(2)周期性与奇偶性的综合.此类问题多考查求值问题,常利用奇偶性及周期性进行变换,将所求函数值的自变量转化到已知解析式的函数定义域内求解.
(3)单调性、奇偶性与周期性的综合.解决此类问题通常先利用周期性转化自变量所在的区间,然后利用奇偶性和单调性求解.
1.已知定义域为R的偶函数f(x)在(-∞,0]上是减函数,且f(1)=2,则不等式f(log2x)>2的解集为( )
A.(2,+∞) B.∪(2,+∞)
C.∪(,+∞) D.(,+∞)
解析:选B.f(x)是R上的偶函数,且在(-∞,0]上是减函数,所以f(x)在(0,+∞)上是增函数,因为f(1)=2,所以f(-1)=2,所以f(log2x)>2⇔f(|log2x|)>f(1)⇔|log2x|>1⇔log2 x>1或log2x<-1⇔x>2或0
解析:法一:因为f(1-x)=f(1+x),所以函数f(x)的图象关于直线x=1对称.因为f(x)是奇函数,所以函数f(x)的图象关于坐标原点(0,0)中心对称.数形结合可知函数f(x)是以4为周期的周期函数.因为f(x)是(-∞,+∞)上的奇函数,所以f(0)=0.因为f(1-x)=f(1+x),所以当x=1时,f(2)=f(0)=0;当x=2时,f(3)=f(-1)=-f(1)=-2;当x=3时,f(4)=f(-2)=-f(2)=0.综上,可得f(1)+f(2)+f(3)+…+f(50)=12×[f(1)+f(2)+f(3)+f(4)]+f(1)+f(2)=12×[2+0+(-2)+0]+2+0=2.
法二:取一个符合题意的函数f(x)=2sin ,则结合该函数的图象易知数列{f(n)}(n∈N*)是以4为周期的周期数列.故f(1)+f(2)+f(3)+…+f(50)=12×[f(1)+f(2)+f(3)+f(4)]+f(1)+f(2)=12×[2+0+(-2)+0]+2+0=2.
答案:2
奇偶函数的二次结论及应用
结论一:
若函数f(x)是奇函数,且g(x)=f(x)+c,则必有g(-x)+g(x)=2c.
[结论简证]
由于函数f(x)是奇函数,所以f(-x)=-f(x),所以g(-x)+g(x)=f(-x)+c+f(x)+c=2c.
对于函数f(x)=asin x+bx+c(其中a,b∈R,c∈Z),选取a,b,c的一组值计算f(1)和f(-1),所得出的正确结果一定不可能是( )
A.4和6 B.3和1
C.2和4 D.1和2
【解析】 设g(x)=asin x+bx,则f(x)=g(x)+c,且函数g(x)为奇函数.注意到c∈Z,所以f(1)+f(-1)=2c为偶数.故选D.
【答案】 D
由上述例题可知,这类问题的求解关键在于观察函数的结构,构造出一个奇函数.有些问题是直观型的,直接应用即可,但有些问题是复杂型的,需要变形才能成功.
结论二:
若函数f(x)是奇函数,则函数g(x)=f(x-a)+h的图象关于点(a,h)对称.
[结论简证]
函数g(x)=f(x-a)+h的图象可由f(x)的图象平移得到,不难知结论成立.
函数f(x)=++的图象的对称中心为 ( )
A.(-4,6) B.(-2,3)
C.(-4,3) D.(-2,6)
【解析】 设g(x)=---,则g(-x)=---=++=-g(x),故g(x)为奇函数.易知f(x)=3-=g(x+2)+3,所以函数f(x)的图象的对称中心为(-2,3).故选B.
【答案】 B
此类问题求解的关键是从所给函数式中分离(或变形)出奇函数,进而得出图象的对称中心,然后利用图象的对称性实现问题的求解.
结论三:
若函数f(x)为偶函数,则f(x)=f(|x|).
[结论简证]
当x≥0时,|x|=x,所以f(|x|)=f(x);
当x<0时,f(|x|)=f(-x),由于函数f(x)为偶函数,所以f(-x)=f(x),故f(|x|)=f(x).
综上,若函数f(x)为偶函数,则f(x)=f(|x|).
(1)设函数f(x)=ln(1+|x|)-,则使得f(x)>f(2x-1)成立的x的取值范围是________;
(2)若偶函数f(x)满足f(x)=x3-8(x≥0),则f(x-2)>0的条件为________.
【解析】 (1)易知函数f(x)的定义域为R,且f(x)为偶函数.当x≥0时,f(x)=ln(1+x)-,易知此时f(x)是增加的.所以f(x)>f(2x-1)⇒f(|x|)>f(|2x-1|),所以|x|>|2x-1|,解得
【答案】 (1) (2){x|x<0或x>4}
[基础题组练]
1.下列函数中,既是偶函数又在区间(0,+∞)上递增的是( )
A.y= B.y=|x|-1
C.y=lg x D.y=
解析:选B.y=为奇函数;y=lg x的定义域为(0,+∞),不具备奇偶性;y=在(0,+∞)上为减函数;y=|x|-1在(0,+∞)上为增函数,且在定义域上为偶函数.
2.设f(x)为定义在R上的奇函数,当x≥0时,f(x)=3x-7x+2b(b为常数),则f(-2)=( )
A.6 B.-6
C.4 D.-4
解析:选A.因为f(x)为定义在R上的奇函数,且当x≥0时,f(x)=3x-7x+2b,
所以f(0)=1+2b=0,
所以b=-.
所以f(x)=3x-7x-1,
所以f(-2)=-f(2)=-(32-7×2-1)=6.选A.
3.已知函数y=f(x),满足y=f(-x)和y=f(x+2)是偶函数,且f(1)=,设F(x)=f(x)+f(-x),则F(3)=( )
A. B.
C.π D.
解析:选B.由y=f(-x)和y=f(x+2)是偶函数知,f(-x)=f(x),f(x+2)=f(-x+2)=f(x-2),故f(x)=f(x+4),则F(3)=f(3)+f(-3)=2f(3)=2f(-1)=2f(1)=,故选B.
4.定义在R上的偶函数f(x)满足f(x+3)=f(x).若f(2)>1,f(7)=a,则实数a的取值范围为( )
A.(-∞,-3) B.(3,+∞)
C.(-∞,-1) D.(1,+∞)
解析:选D.因为f(x+3)=f(x),所以f(x)是定义在R上的以3为周期的周期函数,所以f(7)=f(7-9)=f(-2).又因为函数f(x)是偶函数,
所以f(-2)=f(2),所以f(7)=f(2)>1,
所以a>1,即a∈(1,+∞).故选D.
5.(2020·湖南郴州质量检测)已知f(x)是定义在[2b,1-b]上的偶函数,且在[2b,0]上为增函数,则f(x-1)≤f(2x)的解集为( )
A. B.
C.[-1,1] D.
解析:选B.因为f(x)是定义在[2b,1-b]上的偶函数,所以2b+1-b=0,所以b=-1,
因为f(x)在[2b,0]上为增函数,即函数f(x)在[-2,0]上为增函数,故函数f(x)在(0,2]上为减函数,则由f(x-1)≤f(2x),可得|x-1|≥|2x|,即(x-1)2≥4x2,
解得-1≤x≤.又因为定义域为[-2,2],所以解得
综上,所求不等式的解集为.故选B.
6.若函数f(x)=xln(x+)为偶函数,则a=________.
解析:因为 f(x)为偶函数,所以f(-x)-f(x)=0恒成立,所以-xln(-x+)-xln(x+)=0恒成立,所以xln a=0恒成立,所以ln a=0,即a=1.
答案:1
7.(2020·四川乐山模拟)已知函数f(x)满足:f(-x)+f(x)=0,且当x≥0时,f(x)=-1,则f(-1)=____________.
解析:因为f(-x)+f(x)=0,
所以f(x)为奇函数,
又当x≥0时,f(x)=-1,
则f(0)=-1=0,所以m=-1.
所以当x≥0时,f(x)=-1,
所以f(-1)=-f(1)=-=.
答案:
8.定义在R上的函数f(x)满足f(x)=f(2-x)及f(x)=-f(-x),且在[0,1]上有f(x)=x2,则f=________.
解析:函数f(x)的定义域是R,f(x)=-f(-x),所以函数f(x)是奇函数. 又f(x)=f(2-x),所以f(-x)=f(2+x)=-f(x),所以f(4+x)=-f(2+x)=f(x),故函数f(x)是以4为周期的奇函数,所以f=f=f=-f.因为在[0,1]上有f(x)=x2,所以f==,故f=-.
答案:-
9.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)由(1)可画出f(x)的图象,知f(x)在[-1,1]上是增函数,要使f(x)在[-1,a-2]上递增.
结合f(x)的图象知
所以1<a≤3,故实数a的取值范围是(1,3].
10.设f(x)是(-∞,+∞)上的奇函数,f(x+2)=-f(x),当0≤x≤1时,f(x)=x.
(1)求f(π)的值;
(2)当-4≤x≤4时,求f(x)的图象与x轴所围成的图形的面积.
解:(1)由f(x+2)=-f(x),得f(x+4)=f[(x+2)+2]=-f(x+2)=f(x),
所以f(x)是以4为周期的周期函数.
所以f(π)=f(-1×4+π)=f(π-4)
=-f(4-π)=-(4-π)=π-4.
(2)由f(x)是奇函数与f(x+2)=-f(x),
得f[(x-1)+2]=-f(x-1)=f[-(x-1)],
即f(1+x)=f(1-x).
从而可知函数y=f(x)的图象关于直线x=1对称.
又当0≤x≤1时,f(x)=x,且f(x)的图象关于原点成中心对称,则f(x)的图象如图所示.
设当-4≤x≤4时,f(x)的图象与x轴围成的图形面积为S,则S=4S△OAB=4×=4.
[综合题组练]
1.(2020·广东湛江一模)已知函数g(x)=f(2x)-x2为奇函数,且f(2)=1,则f(-2)=( )
A.-2 B.-1
C.1 D.2
解析:选C.因为g(x)为奇函数,且f(2)=1,所以g(-1)=-g(1),所以f(-2)-1=-f(2)+1=-1+1=0,所以f(-2)=1.故选C.
2.函数y=f(x)在[0,2]上是增加的,且函数f(x+2)是偶函数,则下列结论成立的是( )
A.f(1)
所以函数f(x)的图象关于x=2对称,
所以f=f,f=f.
因为y=f(x)在[0,2]上是增加的,且<1<,
所以f
A. B.
C. D.
解析:选B.当-1
4.定义在R上的函数f(x)满足f(x+y)=f(x)+f(y),f(x+2)=-f(x)且f(x)在[-1,0]上是增函数,给出下列几个命题:
①f(x)是周期函数;
②f(x)的图象关于x=1对称;
③f(x)在[1,2]上是减函数;
④f(2)=f(0),
其中正确命题的序号是________.(请把正确命题的序号全部写出来)
解析:因为f(x+y)=f(x)+f(y)对任意x,y∈R恒成立.
令x=y=0,
所以f(0)=0.令x+y=0,所以y=-x,
所以f(0)=f(x)+f(-x).
所以f(-x)=-f(x),所以f(x)为奇函数.
因为f(x)在x∈[-1,0]上为增函数,又f(x)为奇函数,所以f(x)在[0,1]上为增函数.
由f(x+2)=-f(x)⇒f(x+4)=-f(x+2)
⇒f(x+4)=f(x),
所以周期T=4,
即f(x)为周期函数.
f(x+2)=-f(x)⇒f(-x+2)=-f(-x).
又因为f(x)为奇函数,
所以f(2-x)=f(x),
所以函数关于x=1对称.
由f(x)在[0,1]上为增函数,
又关于x=1对称,
所以f(x)在[1,2]上为减函数.
由f(x+2)=-f(x),令x=0得f(2)=-f(0)=f(0).
答案:①②③④
5.已知函数y=f(x)在定义域[-1,1]上既是奇函数又是减函数.
(1)求证:对任意x1,x2∈[-1,1],有[f(x1)+f(x2)]·(x1+x2)≤0;
(2)若f(1-a)+f(1-a2)<0,求实数a的取值范围.
解:(1)证明:若x1+x2=0,显然不等式成立.
若x1+x2<0,则-1≤x1<-x2≤1,
因为f(x)在[-1,1]上是减函数且为奇函数,
所以f(x1)>f(-x2)=-f(x2),所以f(x1)+f(x2)>0.
所以[f(x1)+f(x2)](x1+x2)<0成立.
若x1+x2>0,则1≥x1>-x2≥-1,
同理可证f(x1)+f(x2)<0.
所以[f(x1)+f(x2)](x1+x2)<0成立.
综上得证,对任意x1,x2∈[-1,1],有[f(x1)+f(x2)]·(x1+x2)≤0恒成立.
(2)因为f(1-a)+f(1-a2)<0⇔f(1-a2)<-f(1-a)=f(a-1),所以由f(x)在定义域[-1,1]上是减函数,得即解得0≤a<1.
故所求实数a的取值范围是[0,1).
6.已知函数f(x)对任意x∈R满足f(x)+f(-x)=0,f(x-1)=f(x+1),若当x∈[0,1)时,f(x)=ax+b(a>0且a≠1),且f=.
(1)求实数a,b的值;
(2)求函数g(x)=f2(x)+f(x)的值域.
解:(1)因为f(x)+f(-x)=0,
所以f(-x)=-f(x),即f(x)是奇函数.
因为f(x-1)=f(x+1),所以f(x+2)=f(x),
即函数f(x)是周期为2的周期函数,
所以f(0)=0,即b=-1.
又f=f=-f=1-=,
解得a=.
(2)当x∈[0,1)时,f(x)=ax+b=-1∈,
由f(x)为奇函数知,当x∈(-1,0)时,f(x)∈,
又因为f(x)是周期为2的周期函数,
所以当x∈R时,f(x)∈,
设t=f(x)∈,
所以g(x)=f2(x)+f(x)=t2+t=-,
即y=-∈.
故函数g(x)=f2(x)+f(x)的值域为.
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