专题2.3 函数的奇偶性与周期性(讲)(解析版)

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专题2.3 函数的奇偶性与周期性1.结合具体函数,了解函数奇偶性的含义;2.会运用函数的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.知识点一函数的奇偶性奇偶性定义图象特点偶函数如果对于函数f(x)的定义域内任意一个x,都有f(-x)=f(x),那么函数f(x)是偶函数关于y轴对称奇函数如果对于函数f(x)的定义域内任意一个x,都有f(-x)=-f(x),那么函数f(x)是奇函数关于原点对称知识点二函数的周期性(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.【特别提醒】1.(1)如果一个奇函数f(x)在原点处有定义,即f(0)有意义,那么一定有f(0)=0.(2)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.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)=1f(x),则T=2a(a>0).(3)若f(x+a)=-1f(x),则T=2a(a>0).4.对称性的三个常用结论(1)若函数y =f (x +a )是偶函数,则函数y =f (x )的图象关于直线x =a 对称.(2)若对于R 上的任意x 都有f (2a -x )=f (x )或f (-x )=f (2a +x ),则y =f (x )的图象关于直线x =a 对称.(3)若函数y =f (x +b )是奇函数,则函数y =f (x )的图象关于点(b ,0)中心对称.考点一 函数奇偶性的判定【典例1】 (2019·四川成都七中模拟)判断下列函数的奇偶性:(1)f (x )=(x +1) 1-x 1+x; (2)f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧-x 2+2x +1,x >0,x 2+2x -1,x <0; (3)f (x )=4-x 2x 2; (4)f (x )=log a (x +x 2+1)(a >0且a ≠1).【解析】(1)因为f (x )有意义,则满足1-x 1+x≥0, 所以-1<x ≤1,所以f (x )的定义域不关于原点对称,所以f (x )为非奇非偶函数.(2)法一:定义法当x >0时,f (x )=-x 2+2x +1,-x <0,f (-x )=(-x )2+2(-x )-1=x 2-2x -1=-f (x );当x <0时,f (x )=x 2+2x -1,-x >0,f (-x )=-(-x )2+2(-x )+1=-x 2-2x +1=-f (x ).所以f (x )为奇函数.法二:图象法作出函数f (x )的图象,由奇函数的图象关于原点对称的特征知函数f (x )为奇函数.(3)因为⎩⎪⎨⎪⎧4-x 2≥0,x 2≠0,所以-2≤x ≤2且x ≠0, 所以定义域关于原点对称.又f (-x )=4--x 2-x 2=4-x 2x 2, 所以f (-x )=f (x ).故函数f (x )为偶函数.(4)函数的定义域为R ,因为f (-x )+f (x )=log a [-x +-x 2+1]+log a (x +x 2+1)=log a (x 2+1-x )+log a (x 2+1+x )=log a [(x 2+1-x )(x 2+1+x )]=log a (x 2+1-x 2)=log a 1=0.即f (-x )=-f (x ),所以f (x )为奇函数.【方法技巧】判断函数奇偶性的常用方法(1)定义法:确定函数的奇偶性时,必须先判定函数定义域是否关于原点对称.若对称,再化简解析式后验证f (-x )=±f (x )或其等价形式f (-x )±f (x )=0是否成立.(2)图象法:f (x )的图像关于原点对称,f (x )为奇函数;f (x )的图像关于y 轴对称,f (x )为偶函数。

(3)性质法:设f (x ),g (x )的定义域分别是D 1,D 2,那么在它们的公共定义域上:奇+奇=奇,奇×奇=偶,偶+偶=偶,偶×偶=偶,奇×偶=奇.【变式1】(2019·贵州凯里一中模拟)已知f (x )=x 2x -1,g (x )=x 2,则下列结论正确的是( ) A.f (x )+g (x )是偶函数B.f (x )+g (x )是奇函数C.f (x )g (x )是奇函数D.f (x )g (x )是偶函数【答案】A【解析】令h (x )=f (x )+g (x ),因为f (x )=x 2x -1,g (x )=x 2, 所以h (x )=x 2x -1+x 2=x ·2x +x 2(2x -1), 定义域为(-∞,0)∪(0,+∞).因为h (-x )=-x ·2-x -x 2(2-x -1)=x (1+2x )2(2x -1)=h (x ), 所以h (x )=f (x )+g (x )是偶函数,令F (x )=f (x )g (x )=x 22(2x -1), 定义域为(-∞,0)∪(0,+∞).所以F (-x )=(-x )22(2-x -1)=x 2·2x2(1-2x ), 因为F (-x )≠F (x )且F (-x )≠-F (x ),所以F (x )=g (x )f (x )既不是奇函数也不是偶函数.考点二 函数奇偶性的应用【典例2】(2019·陕西西安中学模拟) 设f (x )-x 2=g (x ),x ∈R ,若函数f (x )为偶函数,则g (x )的解析式可以为( )A .g (x )=x 3B .g (x )=cos xC .g (x )=1+xD .g (x )=x e x 【答案】B【解析】因为f (x )=x 2+g (x ),且函数f (x )为偶函数,所以有(-x )2+g (-x )=x 2+g (x ),即g (-x )=g (x ),所以g (x )为偶函数,由选项可知,只有选项B 中的函数为偶函数,故选B.【方法技巧】与函数奇偶性有关的问题及解题策略(1)求函数的值:利用奇偶性将待求值转化为已知区间上的函数值求解.(2)求函数解析式:先将待求区间上的自变量转化到已知区间上,再利用奇偶性求出,或充分利用奇偶性构造关于f (x )的方程(组),从而得到f (x )的解析式.(3)求解析式中的参数值:在定义域关于原点对称的前提下,利用f (x )为奇函数⇔f (-x )=-f (x ),f (x )为偶函数⇔f (x )=f (-x ),列式求解,也可利用特殊值法求解.对于在x =0处有定义的奇函数f (x ),可考虑列等式f (0)=0求解.【变式2】(2019·广西南宁三中模拟)设函数()()()()()2log 1010x x f x g x x -<⎧⎪=⎨+>⎪⎩,若f (x )是奇函数,则g (3)的值是( )A .1B .3C .-3D .-1【答案】C 【解析】∵函数()()()()()2log 1010x x f x g x x -<⎧⎪=⎨+>⎪⎩,f (x )是奇函数,∴f (-3)=-f (3),∴log 2(1+3)=-(g (3)+1),则g (3)=-3.故选C.考点三 函数的周期性【典例3】 (2018·全国Ⅱ卷)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)=( )A.-50B.0C.2D.50【答案】C【解析】方法一: ∵f (x )在R 上是奇函数,且f (1-x )=f (1+x ).∴f (x +1)=-f (x -1),即f (x +2)=-f (x ).因此f (x +4)=f (x ),则函数f (x )是周期为4的函数,由于f (1-x )=f (1+x ),f (1)=2,故令x =1,得f (0)=f (2)=0令x =2,得f (3)=f (-1)=-f (1)=-2,令x =3,得f (4)=f (-2)=-f (2)=0,故f (1)+f (2)+f (3)+f (4)=2+0-2+0=0,所以f (1)+f (2)+f (3)+…+f (50)=12×0+f (1)+f (2)=2.方法二:取一个符合题意的函数f (x )=2sin πx 2,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.【方法技巧】(1)求解与函数的周期性有关的问题,应根据题目特征及周期定义,求出函数的周期.(2)周期函数的图象具有周期性,如果发现一个函数的图象具有两个对称性(注意:对称中心在平行于x 轴的直线上,对称轴平行于y轴),那么这个函数一定具有周期性.【变式3】(2019·湖北武钢三中模拟)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轴的交点的个数为()A.6 B.7C.8 D.9【答案】B【解析】当0≤x<2时,令f(x)=x3-x=x(x2-1)=0,所以y=f(x)的图象与x轴交点的横坐标分别为x1=0,x2=1考点四函数性质的综合应用【典例4】(2018·全国卷Ⅱ)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)=()A.-50B.0C.2 D.50【答案】C【解析】∵f(x)是奇函数,∴f(-x)=-f(x),∴f(1-x)=-f(x-1).由f(1-x)=f(1+x),得-f(x-1)=f(x+1),∴f(x+2)=-f(x),∴f(x+4)=-f(x+2)=f(x),∴函数f(x)是周期为4的周期函数.由f(x)为奇函数得f(0)=0.又∵f(1-x)=f(1+x),∴f(x)的图象关于直线x=1对称,∴f(2)=f(0)=0,∴f(-2)=0.又f(1)=2,∴f(-1)=-2,∴f(1)+f(2)+f(3)+f(4)=f(1)+f(2)+f(-1)+f(0)=2+0-2+0=0,∴f(1)+f(2)+f(3)+f(4)+…+f(49)+f(50)=0×12+f(49)+f(50)=f(1)+f(2)=2+0=2.【方法技巧】对于函数性质结合的题目,函数的周期性有时需要通过函数的奇偶性得到,函数的奇偶性体现的是一种对称关系,而函数的单调性体现的是函数值随自变量变化而变化的规律.因此在解题时,往往需要借助函数的奇偶性和周期性来确定另一区间上的单调性,即实现区间的转换,再利用单调性解决相关问题。