2019-2020學(xué)年新教材高中數(shù)學(xué) 第三章 函數(shù)的概念與性質(zhì) 3.2.2.2 函數(shù)奇偶性的應(yīng)用學(xué)案 新人教A版必修第一冊

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1、第2課時 函數(shù)奇偶性的應(yīng)用 1.掌握用奇偶性求解析式的方法. 2.理解奇偶性對單調(diào)性的影響并能用以解不等式. 3.理解函數(shù)的奇偶性的推廣——對稱性. 奇函數(shù)、偶函數(shù)的性質(zhì) (1)若一個奇函數(shù)在原點(diǎn)處有定義,即f(0)有意義,則一定有f(0)=0. (2)若f(x)是奇函數(shù),則f(x)在其關(guān)于原點(diǎn)對稱的區(qū)間上單調(diào)性一致. (3)若f(x)是偶函數(shù),則f(x)在其關(guān)于原點(diǎn)對稱的區(qū)間上單調(diào)性相反. 1.觀察下圖,思考以下問題: (1)奇函數(shù)、偶函數(shù)在原點(diǎn)處一定有定義嗎?若有定義,f(0)的值能確定嗎? (2)函數(shù)的奇偶性如何影響函數(shù)的單調(diào)性? [答案] (1

2、)不一定.奇函數(shù)在原點(diǎn)處有定義,則f(0)=0;偶函數(shù)在原點(diǎn)處有定義,f(0)的值不確定 (2)奇函數(shù)在對稱區(qū)間上具有相同的單調(diào)性,偶函數(shù)在對稱區(qū)間上具有相反的單調(diào)性 2.判斷正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”) (1)函數(shù)f(x)=0,x∈R既是奇函數(shù)又是偶函數(shù).(  ) (2)在公共的定義域內(nèi),若f(x)為奇函數(shù),g(x)為奇函數(shù),則f(x)·g(x)為奇函數(shù).(  ) (3)偶函數(shù)f(x)在x=0時有意義,則f(0)=0.(  ) (4)f(x)是定義在R上的奇函數(shù)的必要不充分條件是 f(0)=0.(  ) [答案] (1)√ (2)× (3)× (4)√ 題

3、型一利用奇偶性求函數(shù)的解析式 【典例1】 已知函數(shù)f(x)是定義在R上的奇函數(shù),當(dāng)x>0時,f(x)=-2x2+3x+1,求: (1)f(0); (2)當(dāng)x<0時,f(x)的解析式; (3)f(x)在R上的解析式. [思路導(dǎo)引] 借助奇函數(shù)的定義,利用x>0時的解析式,確定x<0,即-x>0時的解析式. [解] (1)因?yàn)楹瘮?shù)f(x)是定義在R上的奇函數(shù),所以f(-0)=-f(0),即f(0)=0. (2)當(dāng)x<0時,-x>0,f(-x)=-2(-x)2+3(-x)+1=-2x2-3x+1.由于f(x)是奇函數(shù),故f(x)=-f(-x),所以f(x)=2x2+3x-1,x<0.

4、 (3)函數(shù)f(x)在R上的解析式為 f(x)= [變式] 若將本例中的奇函數(shù)改為偶函數(shù),其他條件不變,求當(dāng)x<0時,函數(shù)f(x)的解析式. [解] 當(dāng)x<0時,-x>0, ∴f(-x)=-2(-x)2+3(-x)+1=-2x2-3x+1. ∵f(x)是偶函數(shù),∴f(x)=f(-x). ∴f(x)=-2x2-3x+1,x<0. 利用函數(shù)奇偶性求函數(shù)解析式的3個步驟 (1)“求誰設(shè)誰”,即在哪個區(qū)間上求解析式,x就應(yīng)在哪個區(qū)間上設(shè). (2)轉(zhuǎn)化到已知區(qū)間上,代入已知的解析式. (3)利用f(x)的奇偶性寫出-f(x)或f(-x),從而解出f(x). [針對訓(xùn)練] 1.

5、已知函數(shù)f(x)(x∈R)是奇函數(shù),且當(dāng)x>0時,f(x)=2x-1,求函數(shù)f(x)的解析式. [解] 當(dāng)x<0,-x>0, ∴f(-x)=2(-x)-1=-2x-1. 又∵f(x)是奇函數(shù),∴f(-x)=-f(x), ∴f(x)=2x+1. 又f(x)(x∈R)是奇函數(shù), ∴f(-0)=-f(0),即f(0)=0. ∴所求函數(shù)的解析式為f(x)= 題型二函數(shù)的單調(diào)性與奇偶性 【典例2】 (1)已知函數(shù)y=f(x)是定義在R上的偶函數(shù),在[2,6]上是減函數(shù),比較f(-5)與f(3)的大?。? (2)設(shè)定義在[-2,2]上的偶函數(shù)f(x)在區(qū)間[0,2]上是減函數(shù),若f(1-

6、m)

7、解得-1≤m<. 即m的取值范圍是. 奇偶性與單調(diào)性綜合問題的2種類型 (1)比較大?。嚎醋宰兞渴欠裨谕粏握{(diào)區(qū)間上 ①在同一單調(diào)區(qū)間上,直接利用函數(shù)的單調(diào)性比較大??; ②不在同一單調(diào)區(qū)間上,需利用函數(shù)的奇偶性把自變量轉(zhuǎn)化到同一單調(diào)區(qū)間上,然后利用單調(diào)性比較大?。? (2)解不等式 ①利用已知條件,結(jié)合函數(shù)的奇偶性,把已知不等式轉(zhuǎn)化為f(x1)f(x2)的形式; ②根據(jù)奇函數(shù)在對稱區(qū)間上的單調(diào)性一致,偶函數(shù)在對稱區(qū)間上單調(diào)性相反,脫掉不等式中的“f”轉(zhuǎn)化為簡單不等式求解. [針對訓(xùn)練] 2.如果奇函數(shù)f(x)的區(qū)間[-7,-3]上是減函數(shù)且最大值

8、為5,那么函數(shù)f(x)在區(qū)間[3,7]上是(  ) A.增函數(shù)且最小值為-5 B.增函數(shù)且最大值為-5 C.減函數(shù)且最小值為-5 D.減函數(shù)且最大值為-5 [解析] f(x)為奇函數(shù),∴f(x)在[3,7]上的單調(diào)性與[-7,-3]上一致,且f(7)為最小值.又已知f(-7)=5,∴f(7)=-f(-7)=-5,選C. [答案] C 3.奇函數(shù)f(x)是定義在(-1,1)上的減函數(shù),若f(m-1)+f(3-2m)<0,求實(shí)數(shù)m的取值范圍. [解] 原不等式化為f(m-1)<-f(3-2m). 因?yàn)閒(x)是奇函數(shù),所以f(m-1)

9、以m-1>2m-3, 所以m<2. 又f(x)的定義域?yàn)?-1,1), 所以-1

10、數(shù)的一個重要性質(zhì):f(|x|)=f(x),它能使自變量化歸到[0,+∞)上,避免分類討論. 3.具有奇偶性的函數(shù)的單調(diào)性的特點(diǎn) (1)奇函數(shù)在[a,b]和[-b,-a]上具有相同的單調(diào)性. (2)偶函數(shù)在[a,b]和[-b,-a]上具有相反的單調(diào)性. 4.分段函數(shù)奇偶性判定方法的關(guān)鍵是搞清x與-x的所在范圍及其對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式,并且函數(shù)在每一個區(qū)間上的奇偶性都應(yīng)進(jìn)行判斷,最后綜合得出的定義域內(nèi)總有f(-x)=f(x)或f(-x)=-f(x),從而判定其奇偶性,而不能以其中一個區(qū)間來代替整個定義域.另外,也可以用圖象法來判斷. 1.函數(shù)f(x)是定義在R上的奇函數(shù),當(dāng)x

11、>0時,f(x)=-x+1,則當(dāng)x<0時,f(x)的解析式為(  ) A.f(x)=-x+1 B.f(x)=-x-1 C.f(x)=x+1 D.f(x)=x-1 [解析] 設(shè)x<0,則-x>0. ∴f(-x)=x+1,又函數(shù)f(x)是奇函數(shù). ∴f(-x)=-f(x)=x+1, ∴f(x)=-x-1(x<0). [答案] B 2.設(shè)f(x)是R上的偶函數(shù),且在[0,+∞)上單凋遞增,則f(-2),f(-π),f(3)的大小順序是(  ) A.f(-π)>f(3)>f(-2) B.f(-π)>f(-2)>f(3) C.f(3)>f(-2)>f(-π) D.f(3)>f(-

12、π)>f(-2) [解析] ∵f(x)是R上的偶函數(shù), ∴f(-2)=f(2),f(-π)=f(π), 又f(x)在[0,+∞)上單調(diào)遞增,且2<3<π, ∴f(π)>f(3)f(3)>f(-2). [答案] A 3.已知偶函數(shù)f(x)在區(qū)間[0,+∞)上單調(diào)遞增,則滿足f(2x-1)

13、區(qū)間[-5,-2]上有(  ) A.最小值6 B.最小值-6 C.最大值-6 D.最大值6 [解析] 因?yàn)槠婧瘮?shù)f(x)在[2,5]上有最小值6,所以可設(shè)a∈[2,5],有f(a)=6.由奇函數(shù)的性質(zhì),f(x)在[-5,-2]上必有最大值,且最大值為f(-a)=-f(a)=-6. [答案] C 5.函數(shù)f(x)=x3++1(x∈R),若f(a)=2,則f(-a)的值為________. [解析] ∵f(a)=2,∴a3++1=2, a3+=1.∴f(-a)=(-a)3++1=-(a3+)+1=-1+1=0. [答案] 0 課內(nèi)拓展 課外探究 一、抽象函數(shù)的奇偶性與對稱性

14、我們知道研究函數(shù)的奇偶性的實(shí)質(zhì)是研究函數(shù)圖象的對稱性,只不過它是一種特殊的對稱性,是關(guān)于原點(diǎn)或y軸對稱的問題.那么,我們能否把這種對稱性進(jìn)行推廣呢? 1.函數(shù)圖象關(guān)于直線x=a對稱的問題 【典例1】 當(dāng)函數(shù)y=f(x)的圖象關(guān)于直線x=a對稱時,會滿足怎樣的條件呢? [解] 如圖所示,在直線x=a兩邊取對稱的兩個自變量的值,如a-x,a+x,由對稱性知它們的函數(shù)值相等,即f(a-x)=f(a+x); 反之,若對定義域內(nèi)任一值x都有f(a-x)=f(a+x),則可證明其圖象關(guān)于直線x=a對稱. 證明:設(shè)函數(shù)y=f(x)的圖象上任一點(diǎn)為P(x,y),則它關(guān)于直線x=a的對稱點(diǎn)為P′(

15、2a-x,y).因?yàn)閒(a-x)=f(a+x),所以f(2a-x)=f[a+(a-x)]=f[a-(a-x)]=f(x). 這說明點(diǎn)P′(2a-x,y)也在函數(shù)y=f(x)的圖象上,則函數(shù)圖象關(guān)于直線x=a對稱, 由此得出:函數(shù)y=f(x)對定義域內(nèi)任一值x都有f(a-x)=f(a+x)?y=f(x)的圖象關(guān)于直線x=a對稱. 若改變在直線x=a兩邊取值的情況會得到如下結(jié)論: f(x)在定義域內(nèi)恒滿足的條件 y=f(x)的圖象的對稱軸 f(a+x)=f(a-x) 直線x=a f(x)=f(a-x) 直線x= f(a+x)=f(b-x) 直線x= 2.函數(shù)圖象關(guān)于點(diǎn)(

16、a,0)對稱的問題 【典例2】 當(dāng)函數(shù)y=f(x)的圖象關(guān)于點(diǎn)(a,0)對稱時,又會滿足怎樣的條件呢? [解] 如圖所示,在直線x=a兩邊取對稱的兩個自變量的值,如a-x,a+x,由對稱性知它們的函數(shù)值互為相反數(shù),即f(a-x)=-f(a+x); 反之,若對定義域內(nèi)任一值x都有f(a-x)=-f(a+x),則可證明其圖象關(guān)于點(diǎn)(a,0)對稱. 證明:設(shè)函數(shù)y=f(x)圖象上任一點(diǎn)為P(x,y),則它關(guān)于點(diǎn)(a,0)的對稱點(diǎn)為P′(2a-x,-y).因?yàn)閒(a-x)=-f(a+x),所以f(2a-x)=f[a+(a-x)]=-f[a-(a-x)]=-f(x)=-y. 這說明點(diǎn)P′(

17、2a-x,-y)也在函數(shù)y=f(x)的圖象上,則函數(shù)圖象關(guān)于點(diǎn)(a,0)對稱. 由此得出:函數(shù)y=f(x)對定義域內(nèi)任一值x都有f(a-x)=-f(a+x)?y=f(x)的圖象關(guān)于點(diǎn)(a,0)對稱. 若改變在直線x=a兩邊取值的情況會得到如下結(jié)論: f(x)在定義域內(nèi)恒滿足的條件 y=f(x)的圖象的對稱中心 f(a-x)=-f(a+x) 點(diǎn)(a,0) f(x)=-f(a-x) 點(diǎn) f(a+x)=-f(b-x) 點(diǎn) 二、抽象函數(shù)的奇偶性與單調(diào)性 抽象函數(shù)涉及的問題有如下幾類: 一是單調(diào)性,由于沒有具體的函數(shù)解析式,研究抽象函數(shù)的單調(diào)性就得靠題中給出的抽象函數(shù)所滿足

18、的關(guān)系,通過賦特殊值、轉(zhuǎn)化等手段,歸結(jié)到函數(shù)單調(diào)性的定義上去解決. 二是奇偶性,這類題的入手點(diǎn)是函數(shù)奇偶性的定義,解題時抓住定義,實(shí)現(xiàn)問題的轉(zhuǎn)化. 三是不等式,一般要先研究函數(shù)的性質(zhì),再轉(zhuǎn)化為一般的不等式進(jìn)行解答. 【典例3】 已知定義在(-∞,0)∪(0,+∞)上的函數(shù)f(x)滿足:①對任意x,y∈(-∞,0)∪(0,+∞),f(x·y)=f(x)+f(y);②當(dāng)x>1時,f(x)>0,且f(2)=1. (1)試判斷函數(shù)f(x)的奇偶性; (2)判斷函數(shù)f(x)在(0,+∞)上的單調(diào)性; (3)求函數(shù)f(x)在區(qū)間[-4,0)∪(0,4]上的最大值; (4)求不等式f(3x-2

19、)≥4的解集. [解] (1)令x=y(tǒng)=1,則f(1×1)=f(1)+f(1), 得f(1)=0;再令x=y(tǒng)=-1,則f[(-1)·(-1)]=f(-1)+f(-1),得f(-1)=0.對于條件f(x·y)=f(x)+f(y),令y=-1,則f(-x)=f(x)+f(-1), ∴f(-x)=f(x).又∵函數(shù)f(x)的定義域關(guān)于原點(diǎn)對稱,∴函數(shù)f(x)為偶函數(shù). (2)任取x1,x2∈(0,+∞),且x11. 又∵當(dāng)x>1時,f(x)>0,∴f>0.而f(x2)=f=f(x1)+f>f(x1),∴函數(shù)f(x)在(0,+∞)上是增函數(shù). (3)∵f(4)=f(2×2)=

20、f(2)+f(2),又f(2)=1, ∴f(4)=2.又由(1)(2)知函數(shù)f(x)在區(qū)間[-4,0)∪(0,4]上是偶函數(shù),且在(0,4]上是增函數(shù),∴函數(shù)f(x)在區(qū)間[-4,0)∪(0,4]上的最大值為f(4)=f(-4)=2. (4)∵4=2+2=f(4)+f(4)=f(16),∴原不等式轉(zhuǎn)化為f(3x-2)≥f(16).又∵函數(shù)f(x)為偶函數(shù),且函數(shù)f(x)在(0,+∞)上是增函數(shù),∴原不等式又轉(zhuǎn)化為|3x-2|≥16,即3x-2≥16或3x-2≤-16,∴不等式f(3x-2)≥4的解集為{x. [點(diǎn)評] 對于抽象函數(shù)奇偶性、單調(diào)性的判斷,定義法是一種常用手段.具體的解題策略

21、是:首先通過賦值得到f(1),f(0),f(-1)之類的特殊自變量的函數(shù)值,然后再通過賦值構(gòu)造f(x)與f(-x)或f(x2)與f(x1)之間的關(guān)系式進(jìn)行函數(shù)奇偶性或單調(diào)性的判斷. 課后作業(yè)(二十二) 復(fù)習(xí)鞏固 一、選擇題 1.下列函數(shù)中,既是偶函數(shù),又是在區(qū)間(0,+∞)上單調(diào)遞減的函數(shù)為(  ) A.y= B.y= C.y=x2 D.y=2x [解析] 易判斷A、C為偶函數(shù),B、D為奇函數(shù),但函數(shù)y=x2在(0,+∞)上單調(diào)遞增,所以選A. [答案] A 2.已知f(x)是定義在R上的奇函數(shù),當(dāng)x≥0時,f(x)=x2-2x,則f(x)在R上的表達(dá)式是(  ) A.y=

22、x(x-2) B.y=x(|x|+2) C.y=|x|(x-2) D.y=x(|x|-2) [解析] 由x≥0時,f(x)=x2-2x, f(x)是定義在R上的奇函數(shù)得,當(dāng)x<0時,-x>0,f(x)=-f(-x)=-(x2+2x)=x(-x-2). ∴f(x)=即f(x)=x(|x|-2). [答案] D 3.若函數(shù)f(x)=ax2+(2+a)x+1是偶函數(shù),則函數(shù)f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間為(  ) A.(-∞,0] B.[0,+∞) C.(-∞,+∞) D.[1,+∞) [解析] 因?yàn)楹瘮?shù)為偶函數(shù),所以a+2=0,a=-2,即該函數(shù)f(x)=-2x2+1,所以函數(shù)f(x)在

23、(-∞,0]上單調(diào)遞增. [答案] A 4.f(x)是定義在R上的奇函數(shù)且單調(diào)遞減,若f(2-a)+f(4-a)<0,則a的取值范圍是(  ) A.a(chǎn)<1 B.a(chǎn)<3 C.a(chǎn)>1 D.a(chǎn)>3 [解析] ∵f(x)在R上為奇函數(shù), ∴f(2-a)+f(4-a)<0轉(zhuǎn)化為f(2-a)<-f(4-a)=f(a-4). 又f(x)在R上單調(diào)遞減, ∴2-a>a-4,得a<3. [答案] B 5.奇函數(shù)f(x)在區(qū)間[3,6]上是增函數(shù),在區(qū)間[3,6]上的最大值為8,最小值為-1,則f(6)+f(-3)的值為(  ) A.10 B.-10 C.9 D.15 [解析] 由于f(

24、x)在[3,6]上為增函數(shù),f(x)的最大值為f(6)=8,f(x)的最小值為f(3)=-1,f(x)為奇函數(shù),故f(-3)=-f(3)=1,∴f(6)+f(-3)=8+1=9. [答案] C 二、填空題 6.已知y=f(x)是奇函數(shù),若g(x)=f(x)+2且g(1)=1,則g(-1)=________. [解析] 因?yàn)間(x)=f(x)+2,g(1)=1,所以1=f(1)+2,所以f(1)=-1,又因?yàn)閒(x)是奇函數(shù),所以f(-1)=1,則g(-1)=f(-1)+2=3. [答案] 3 7.設(shè)函數(shù)y=f(x)是偶函數(shù),它在[0,1]上的圖象如圖.則它在[-1,0)上的解析式為

25、__________________. [解析] 由題意知f(x)在[-1,0)上為一條線段,且過(-1,1),(0,2),設(shè)f(x)=kx+b(-1≤x<0),代入解得k=1,b=2,所以f(x)=x+2(-1≤x<0). [答案] f(x)=x+2(-1≤x<0) 8.已知函數(shù)y=f(x)是偶函數(shù),其圖象與x軸有四個交點(diǎn),則方程f(x)=0的所有實(shí)根之和是________. [解析] 由題意,知函數(shù)y=f(x)的圖象關(guān)于y軸對稱,所以其圖象與x軸的四個交點(diǎn)也兩兩成對,關(guān)于y軸對稱,即方程f(x)=0的實(shí)根兩兩互為相反數(shù),故其所有實(shí)根之和是0. [答案] 0 三、解答題 9

26、.已知函數(shù)f(x)(x∈R)是奇函數(shù),且當(dāng)x>0時,f(x)=x2-2x-1,求函數(shù)f(x)的解析式. [解] 當(dāng)x<0時,-x>0, ∴f(-x)=(-x)2+2x-1. ∵f(x)是奇函數(shù),∴f(-x)=-f(x), ∴f(x)=-x2-2x+1, ∵f(x)(x∈R)是奇函數(shù),∴f(0)=0. ∴所求函數(shù)的解析式為f(x)= 10.設(shè)f(x)在R上是偶函數(shù),在(-∞,0)上遞減,若f(a2-2a+3)>f(a2+a+1),求實(shí)數(shù)a的取值范圍. [解] 由題意知f(x)在(0,+∞)上是增函數(shù). 又a2-2a+3=(a-1)2+2>0, a2+a+1=2+>0, 且f

27、(a2-2a+3)>f(a2+a+1), 所以a2-2a+3>a2+a+1,解得a<. 綜上,實(shí)數(shù)a的取值范圍是. 綜合運(yùn)用 11.若f(x)滿足f(-x)=f(x)在區(qū)間(-∞,-1]上是增函數(shù),則(  ) A.ff>f(2),即f(2)

28、)=x2+3x+1,則f(x)=(  ) A.x2 B.2x2 C.2x2+2 D.x2+1 [解析] 因?yàn)閒(x)+g(x)=x2+3x+1, ① 所以f(-x)+g(-x)=x2-3x+1. 又f(x)為偶函數(shù),f(-x)=f(x); g(x)為奇函數(shù),g(-x)=-g(x), 所以f(x)-g(x)=x2-3x+1. ② 聯(lián)立①②可得f(x)=x2+1. [答案] D 13.已知函數(shù)f(x)是定義在{x|x≠0}上的奇函數(shù),當(dāng)x<0時,f(x)=2x2+x-1,則當(dāng)x>0時,f(x)的遞減區(qū)間是________. [解析] 當(dāng)x<0時,函數(shù)f(x)=2x

29、2+x-1在上是遞減的,又函數(shù)f(x)為奇函數(shù),由奇函數(shù)圖象的特征知,當(dāng)x>0時,f(x)的遞減區(qū)間是. [答案]  14.若函數(shù)f(x)是定義在R上的偶函數(shù),在(-∞,0]上是減函數(shù),且f(2)=0,則使得f(x)<0的x的取值范圍是________. [解析] 由題意知f(-2)=f(2)=0,當(dāng)x∈(-2,0)時,f(x)

30、(1)判斷函數(shù)f(x)的奇偶性; (2)如果f(4)=1,f(x-1)<2,且f(x)在[0,+∞)上是增函數(shù),試求實(shí)數(shù)x的取值范圍. [解] (1)令x1=x2=0,得f(0)=0, 令x1=x,x2=-x, 得f(0)=f(x)+f(-x)=0, 即f(-x)=-f(x),所以f(x)為奇函數(shù). (2)因?yàn)閒(4)=1,所以f(8)=f(4)+f(4)=2, 所以原不等式化為f(x-1)

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