高考数学一轮复习第二章函数导数及其应用第三节函数的奇偶性与周期性学案文
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第三节函数的奇偶性与周期性1.了解函数奇偶性的含义.2.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. 3.会运用函数图象理解和研究函数的性质.知识点一 函数的奇偶性f(-x)=f(x) y 轴 f(-x)=-f(x) 原点1.(必修①P 39习题1.3B 组第3题改编)下列函数中,在其定义域内既是奇函数又是减函数的是( )A .y =-x 3,x ∈RB .y =sin x ,x ∈RC .y =x ,x ∈RD .y =⎝ ⎛⎭⎪⎫12x,x ∈R解析:选项B 在其定义域内是奇函数但不是减函数;选项C 在其定义域内既是奇函数又是增函数;选项D 在其定义域内不是奇函数,是减函数.故选A.答案:A2.已知f (x )=ax 2+bx 是定义在[a -1,2a ]上的偶函数,那么a +b 的值是( )A .-13B.13C.12D .-12解析:∵f (x )=ax 2+bx 是定义在[a -1,2a ]上的偶函数,∴a -1+2a =0,∴a =13.又f (-x )=f (x ),∴b =0,∴a +b =13.答案:B3.(必修①P39A 组第6题改编)已知函数f (x )是定义在R 上的奇函数,且当x >0时,f (x )=x 2+1x,则f (-1)等于( )A .-2B .0C .1D .2解析:f (-1)=-f (1)=-(1+1)=-2. 答案:A知识点二 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__________,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______的正数,那么这个________就叫做f (x )的最小正周期.答案1.f (x +T )=f (x ) 2.最小 最小正数4.判断正误(1)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.( )(2)函数f (x )为R 上的奇函数,且f (x +2)=f (x ),则f (2 014)=0.( ) 答案:(1)√ (2)√5.(2016·四川卷)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 )=4x,则f (-52)+f (1)=________.解析:因为f (x )是定义在R 上的奇函数,所以f (0)=0.又f (x )=-f (-x ),f (x +2)=f (x ),所以f (x +1)=-f (1-x ),令x =0,得f (1)=-f (1),所以f (1)=0.f (-52)=f (-2-12)=f (-12)=-f (12)=-2,所以f (-52)+f (1)=-2. 答案:-2热点一 函数奇偶性的判断【例1】 (1)下列函数为奇函数的是( ) A .y =x B .y =|sin x | C .y =cos xD .y =e x-e -x(2)判断下列函数的奇偶性: ①f (x )=|x +1|-|x -1|; ②f (x )=9-x 2+x 2-9; ③f (x )=1-x2|x +2|-2;④f (x )=(x -1)1+x1-x,x ∈(-1,1). 【解析】 (1)因为函数y =x 的定义域为[0,+∞),不关于原点对称,所以函数y =x 为非奇非偶函数,排除A ;因为y =|sin x |为偶函数,排除B ;因为y =cos x 为偶函数,排除C ;因为y =f (x )=e x -e -x ,f (-x )=e -x -e x =-(e x -e -x )=-f (x ),所以函数y =e x -e -x为奇函数,选D.(2)解:①函数的定义域x ∈(-∞,+∞),关于原点对称. 因为f (-x )=|-x +1|-|-x -1|=|x -1|-|x +1| =-(|x +1|-|x -1|)=-f (x ), 所以f (x )=|x +1|-|x -1|是奇函数.②由⎩⎪⎨⎪⎧9-x 2≥0,x 2-9≥0,得x =±3.所以f (x )的定义域为{-3,3},关于原点对称.又f (3)+f (-3)=0,f (3)-f (-3)=0. 即f (x )=±f (-x ).所以f (x )既是奇函数,又是偶函数.③由⎩⎪⎨⎪⎧1-x 2≥0,|x +2|-2≠0,得⎩⎪⎨⎪⎧-1≤x ≤1,x ≠0且x ≠-4.故f (x )的定义域为[-1,0)∪(0,1],关于原点对称,且有x +2>0. 从而有f (x )=1-x 2x +2-2=1-x2x ,这时有f (-x )=1--x2-x =-1-x2x=-f (x ),故f (x )是奇函数.④已知f (x )的定义域为(-1,1),其定义域关于原点对称. 因为f (x )=(x -1)1+x1-x =--x+x ,所以f (-x )=-+x-x =f (x ).即f (-x )=f (x ),所以f (x )是偶函数. 【答案】 (1)D(1)下列函数为奇函数的是( ) A .f (x )=2x-12xB .f (x )=x 3sin x C .f (x )=2cos x +1D .f (x )=x 2+2x(2)判断函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 2+x ,x <0,x 2-x ,x >0的奇偶性.解析:(1)对于A 选项,函数的定义域为R .f (-x )=2-x -12-x =12x -2x=-f (x ),故A 正确;对于B 选项,函数的定义域为R ,函数y =x 3是奇函数,函数y =sin x 是奇函数,该函数为偶函数;对于C 选项,函数定义域为R ,f (-x )=2cos(-x )+1=2cos x +1=f (x ),f (x )为偶函数;对于D 选项,由f (1)=3,f (-1)=32,f (1)≠f (-1),f (1)≠-f (-1),知该函数为非奇非偶函数,故选A.(2)解:方法1:画出函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 2+x ,x <0,x 2-x ,x >0的图象如图所示,图象关于y 轴对称,故f (x )为偶函数.方法2:f (x )还可以写成f (x )=x 2-|x |(x ≠0),故f (x )为偶函数. 答案:(1)A热点二 函数周期性及应用【例2】 设定义在R 上的函数f (x )满足f (x +2)=f (x ),且当x ∈[0,2)时,f (x )=2x -x 2,则f (0)+f (1)+f (2)+…+f (2 016)=________.【解析】 ∵f (x +2)=f (x ),∴函数f (x )的周期T =2.又当x ∈[0,2)时,f (x )=2x -x 2,所以f (0)=0,f (1)=1,所以f (0)=f (2)=f (4)=…=f (2 016)=0.f (1)=f (3)=f (5)=…=f (2 015)=1.故f (0)+f (1)+f (2)+…+f (2 016)=1 008. 【答案】 1 0081.若将“f (x +2)=f (x )”改为“f (x +1)=-f (x )”,则结论如何? 解:∵f (x +1)=-f (x ),∴f (x +2)=f [(x +1)+1] =-f (x +1)=f (x ).故函数f (x )的周期为2.由本例可知,f (0)+f (1)+f (2)+…+f (2 016)=1 008. 2.若将“f (x +2)=f (x )”改为“f (x +1)=1f x”,则结论如何?解:∵f (x +1)=1f x,∴f (x +2)=f [(x +1)+1]=1fx +=f (x ).故函数f (x )的周期为2.由本例可知,f (0)+f (1)+f (2)+…+f (2 016)=1 008.(1)(2017·晋中模拟)已知f (x )是R 上的奇函数,f (1)=2,且对任意x ∈R 都有f (x +6)=f (x )+f (3)成立,则f (2 017)=________.(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 )=⎩⎪⎨⎪⎧ax +1,-1≤x <0,bx +2x +1,0≤x ≤1,其中a ,b ∈R .若f ⎝ ⎛⎭⎪⎫12=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫32,则a +3b 的值为________.解析:(1)∵f (x )是R 上的奇函数,∴f (0)=0,又对任意x ∈R 都有f (x +6)=f (x )+f (3),∴当x =-3时,有f (3)=f (-3)+f (3)=0,∴f (-3)=0,f (3)=0,所以有f (x +6)=f (x ),周期为6.故f (2 017)=f (1)=2.(2)因为f (x )是定义在R 上且周期为2的函数,所以f ⎝ ⎛⎭⎪⎫32=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫-12,且f (-1)=f (1),故f ⎝ ⎛⎭⎪⎫12=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫-12,所以12b +212+1=-12a +1,即3a +2b =-2.① 由f (-1)=f (1),得-a +1=b +22,即b =-2a .②由①②得a =2,b =-4, 从而a +3b =-10. 答案:(1)2 (2)-10 热点三 函数奇偶性的应用 考向1 利用奇偶性求值【例3】 已知f (x )=22x +1+sin x ,则f (-4)+f (-3)+f (-2)+f (-1)+f (0)+f (1)+f (2)+f (3)+f (4)的值是____.【解析】 因为f (x )-1=1-2x1+2x +sin x 是奇函数,所以f (-x )-1=-[f (x )-1]=1-f (x ),故f (-x )+f (x )=2,且f (0)=1,所以f (-4)+f (-3)+f (-2)+f (-1)+f (0)+f (1)+f (2)+f (3)+f (4)=[f (-4)+f (4)]+[f (-3)+f (3)]+[f (-2)+f (2)]+[f (-1)+f (1)]+f (0)=2×4+1=9.【答案】 9考向2 奇偶性与单调性的结合【例4】 (2017·新疆乌鲁木齐诊断)已知偶函数f (x )在区间[0,+∞)单调递增,则满足f (2x -1)<f ⎝ ⎛⎭⎪⎫13的x 的取值范围是( )A.⎝ ⎛⎭⎪⎫13,23B.⎣⎢⎡⎭⎪⎫13,23C.⎝ ⎛⎭⎪⎫12,23 D.⎣⎢⎡⎦⎥⎤12,23 【解析】 ∵f (x )是偶函数,∴f (x )=f (|x |),∴f (|2x -1|)<f ⎝ ⎛⎭⎪⎫13,再根据f (x )的单调性, 得|2x -1|<13,解得13<x <23,故选A.【答案】 A考向3 奇偶性与周期性的结合【例5】 (2017·内蒙古包头一模)定义在R 上的奇函数f (x )满足f (x -4)=-f (x ),且在[0,2]上为增函数,若方程f (x )=m (m >0)在区间[-8,8]上有四个不同的根x 1,x 2,x 3,x 4,则x 1+x 2+x 3+x 4的值为( )A .8B .-8C .0D .-4【解析】 ∵f (x -4)=-f (x ),∴f (x -8)=f (x ),∴函数f (x )是以8为周期的周期函数,又由f (x -4)=-f (x )可得f (x +2)=-f (x +6)=-f (x -2),因为f (x )是奇函数,所以f (x +2)=-f (x -2)=f (2-x ),所以f (x )的图象关于x =2对称,结合在[0,2]上为增函数,可得函数的大致图象如图,由图看出,四个交点中的左边两个交点的横坐标之和为2×(-6),另两个交点的横坐标之和为2×2,所以x 1+x 2+x 3+x 4=-8.故选B.【答案】 B(1)(2017·山东青岛一模)奇函数f (x )的定义域为R ,若f (x +1)为偶函数,且f (1)=2,则f (4)+f (5)的值为( )A .2B .1C .-1D .-2(2)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 )=⎝ ⎛⎭⎪⎫121-x,则下列命题:①2是函数f (x )的周期;②函数f (x )在(1,2)上递减,在(2,3)上递增; ③函数f (x )的最大值是1,最小值是0;④当x ∈(3,4)时,f (x )=⎝ ⎛⎭⎪⎫12x -3.其中正确命题的序号是________.解析:(1)∵f (x +1)为偶函数,f (x )是奇函数,∴f (-x +1)=f (x +1),f (x )=-f (-x ),f (0)=0,∴f (x +1)=f (-x +1)=-f (x -1),∴f (x +2)=-f (x ),f (x +4)=f (x +2+2)=-f (x +2)=f (x ),则f (4)=f (0)=0,f (5)=f (1)=2.∴f (4)+f (5)=0+2=2,故选A.(2)由已知条件得f (x +2)=f (x ),则f (x )是以2为周期的周期函数,∴①正确. 当-1≤x ≤0时,0≤-x ≤1.f (x )=f (-x )=⎝ ⎛⎭⎪⎫121+x ,函数y =f (x )的图象如图所示,由图象知②正确,③不正确.当3<x <4时,-1<x -4<0,f (x )=f (x -4)=⎝ ⎛⎭⎪⎫12x -3,因此④正确.答案:(1)A (2)①②④1.判断函数的奇偶性,首先应该判断函数定义域是否关于原点对称.定义域关于原点对称是函数具有奇偶性的一个必要条件.2.判断函数f (x )是奇函数,必须对定义域内的每一个x ,均有f (-x )=-f (x ),而不能说存在x 0使f (-x 0)=-f (x 0).对于偶函数的判断以此类推.3.若对于函数f (x )的定义域内任一个自变量的值x 都有f (x +a )=-f (x )或f (x +a )=1f x或f (x +a )=-1f x(a 是常数且a ≠0),则f (x )是一个周期为2a 的周期函数.。