复合函数单调性、函数奇偶性
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函数单调性、奇偶性、周期性◆知识点梳理 一函数的奇偶性:1、定义域关于原点对称 奇函数)(x f 在原点有定义,则0)0(=f ;2、)(x f 是奇函数⇔)()(x f x f -=-⇔)(x f 图像关于原点对称;3、)(x f 是偶函数)()(x f x f =-⇔⇔)(x f 图像关于y 轴对称;4、一些判断奇偶性的规律: ①奇±奇=奇,偶±偶=偶②奇×/÷奇=偶,奇×/÷偶=奇,偶×/÷偶=偶二函数的单调性 方法:①导数法; ②规律判断法;③图像法; 1、单调性的定义:)(x f 在区间M 上是增减函数,,21M x x ∈∀⇔当21x x <时)0(0)()(21><-x f x f2、采用单调性的定义判定法应注意:一般要将式子)()(21x f x f -化为几个因式作积或作商的形式,以利于判断正负; 3、对于已知单调区间求参数范围,一般有以下两种方法: ①转化为恒成立问题,接着用求最值的视角去解决;②先求出该函数的完整单调区间,根据此区间比已知单调区间大去求解; 4、一些判断单调性的规律: ①减 + 减 =减,增 + 增 = 增;②1()()()f x f x f x -与、的单调性相反;三复合函数单调性的判定:定义域优先考虑1、首先将原函数)]([x g f y =分解为基本初等函数: )(x g u =与)(u f y =;2、分别研究两个函数在各自定义域内的单调性;3、根据“同增异减”来判断原函数在其定义域内的单调性; 四函数的周期性1、周期性的定义:若有)()(x f T x f =+,则称函数)(x f 为周期函数,T 为它的一个周期;如没有特别说明,遇到的周期都指最小正周期;2、三角函数的周期①π==T x y :tan ,||:tan ωπω==T x y ②||2:)cos(),sin(ωπϕωϕω=+=+=T x A y x A y 3、与周期有关的结论:①)()(a x f a x f -=+或(2)()f x a f x += ⇒)(x f 的周期为a 2; ②)()(x f a x f -=+⇒)(x f 的周期为a 2;③1()()f x a f x +=⇒)(x f 的周期为a 2;◆考点剖析一考查一般函数的奇偶性例1、 设函数fx 是定义在R 上的奇函数,若当x ∈0,+∞时,fx =lg x ,则满足fx >0的x 的取值范围是 .变式1、 若函数(1)()y x x a =+-为偶函数,则a = A .2- B .1- C .1 D .2变式2、 函数1()f x x x=-的图像关于A .y 轴对称B . 直线x y -=对称C . 坐标原点对称D . 直线x y =对称二考查函数奇偶性的判别例2、判断下下列函数的奇偶性122(1),0()(1),0x x x f x x x x ⎧-≥⎪=⎨-+<⎪⎩ 224()|3|3x f x x -=--变式3、已知函数0()(2≠+=x xax x f ,常数)a ∈R . 1讨论函数)(x f 的奇偶性,并说明理由; 变式4、判断下下列函数的奇偶性121()log 1x f x x -=+ 21,0()1,0x x f x x x ->⎧=⎨--≤⎩三考查抽象函数的奇偶性例3、已知函数fx,当x,y ∈R 时,恒有fx+y=fx+fy.求证:fx 是奇函数;变式5A 、若定义在R 上的函数fx 满足:对任意12,x x ∈R 有1212()()()1f x x f x f x +=++,则下列说法一定正确的是Afx 为奇函数 Bfx 为偶函数 C fx+1为奇函数 Dfx+1为偶函数变式5B 、已知函数()f x ,当,x y R ∈时,恒有()()()f x y xf y yf x +=+,求证()f x 是偶函数;三考查一般函数的单调区间暂不讲例4、 设函数1()(01)ln f x x x x x =>≠且,求函数()f x 的单调区间;变式6、函数x e x x f )3()(-=的单调递增区间是 A. )2,(-∞ B.0,3 C.1,4 D. ),2(+∞四考查复合函数的单调区间 例5、判断函数fx=12-x 在定义域上的单调性.变式7、求函数y=21log 4x-x 2的单调区间.五考查函数单调性的运用例6A 、定义在R 上的偶函数()f x 满足:对任意的1212,[0,)()x x x x ∈+∞≠,有2121()()0f x f x x x -<-.则A (3)(2)(1)f f f <-<B (1)(2)(3)f f f <-<C (2)(1)(3)f f f -<<D (3)(1)(2)f f f <<-变式8、2008全国设奇函数()f x 在(0)+∞,上为增函数,且(1)0f =,则不等式()()0f x f x x --<的解集为A .(10)(1)-+∞,,B .(1)(01)-∞-,,C .(1)(1)-∞-+∞,,D .(10)(01)-,,例6B 、已知函数32()f x x ax ax =+-在区间(1,)+∞上递增,求a 的取值范围;变式9、已知函数0()(2≠+=x xa x x f ,常数)a ∈R . 1略 2若函数)(x f 在[2)x ∈+∞,上为增函数,求a 的取值范围.六考查函数周期性的应用例7、函数()f x 对于任意实数x 满足条件()()12f x f x +=,若()15,f =-则()()5f f =__________;变式10、已知函数()f x 满足:()114f =,()()()()()4,f x f y f x y f x y x y R =++-∈,则()2010f =_____________.变式11、已知定义在R 上的奇函数fx 满足fx+2=-fx ,则,f 6的值为A -1B 0C 1 D2◆方法小结1、注意:单调区间一定要在定义域内,且不可以有“”,只能用“和”,“,”.2、含有参量的函数的单调性问题,可分为两类:一类是由参数的范围判定其单调性;一类是给定单调性求参数范围,其解法是由定义或导数法得到恒成立的不等式,结合定义域求出参数的取值范围.3、判断函数的奇偶性应首先检验函数的定义域是否关于原点对称,然后根据奇偶性的定义判断或证明函数是否具有奇偶性. 如果要证明一个函数不具有奇偶性,可以在定义域内找到一对非零实数a 与-a ,验证fa ±f -a ≠0.4、函数的周期性:第一应从定义入手,第二应结合图象理解.◆课后强化1.若函数2()()af x x a x=+∈R ,则下列结论正确的是A .a ∀∈R ,()f x 在(0,)+∞上是增函数B .a ∀∈R ,()f x 在(0,)+∞上是减函数C .a ∃∈R ,()f x 是偶函数D .a ∃∈R ,()f x 是奇函数2. 下列函数()f x 中,满足“对任意1x ,2x ∈0,+∞,当1x <2x 时,都有1()f x >2()f x 的是A .()f x =1xB. ()f x =2(1)x - C .()f x =x e D ()ln(1)f x x =+ 3.已知偶函数()f x 在区间[0,)+∞单调增加,则满足(21)f x -<1()3f 的x 取值范围是A 13,23B 13,23C 12,23D 12,234.已知函数)(x f 是定义在实数集R 上的不恒为零的偶函数,且对任意实数x 都有)()1()1(x f x x xf +=+,则)25(f 的值是A. 0B. 21C. 1D. 255.已知定义在R 上的奇函数)(x f ,满足(4)()f x f x -=-,且在区间0,2上是增函数,则 .A.(25)(11)(80)f f f -<<B. (80)(11)(25)f f f <<-C. (11)(80)(25)f f f <<-D. (25)(80)(11)f f f -<<6、已知()f x 在R 上是奇函数,且(4)(),f x f x +=2(0,2)()2,(7)x f x x f ∈==当时,则 A.—2 C.—987、设fx 为定义在R 上的奇函数,当x ≥0时,fx=2x +2x+bb 为常数,则f-1= A 3 B 1 C-1 D-38、给定函数①12y x =,②12log (1)y x =+,③|1|y x =-,④12x y +=,其中在区间0,1上单调递减的函数序号是A ①②B ②③C ③④D ①④9、若函数fx =3x +3-x 与gx =3x -3-x 的定义域均为R,则A .fx 与gx 均为偶函数 B. fx 为偶函数,gx 为奇函数 C .fx 与gx 均为奇函数 D. fx 为奇函数,gx 为偶函数 10、11、设函数fx=xe x +ae -x x ∈R 是偶函数,则实数a =________________12、以下4个函数: ①12+=x )x (f ; ②11+-=x x )x (f ; ③2211x x )x (f -+=; ④xxlg )x (f +-=11. 其中既不是奇函数, 又不是偶函数的是 A.①② B. ②③ C. ③④ D. ①②③13、已知函数), x x ( lg x )x (f 122+++=若f a =M, 则f -a 等于A. M a -22B. 22a M -C. 22a M -D. M a 22-14、设y =f x 是定义在R 上的奇函数, 当x ≥0时, f x =x 2-2 x, 则在R 上f x 的表达式为A. )x (x 2--B. ) |x | (x 2-C. ) x (|x |2-D. ) |x | (|x |2- 15.函数1)(+-=x a x f )1,0≠>a a 是减函数,则a 的取值范围是 A .()1,0∈a B .(]+∞∈,1a C .R a ∈ D .+∈R a 16.函数)(x f 112+-=x x 的单调增区间是 A .(][)∞+--∞-11, B .(][)∞+--∞-1,1, C .(]1,-∞- D .()()+∞--∞-,11,17.已知(31)4,1()log ,1a a x a x f x x x -+<⎧=⎨>⎩是(,)-∞+∞上的减函数,那么a 的取值范围是A (0,1)B 1(0,)3C 11[,)73D 1[,1)718.若fx=-x 2+2ax 与1)(+=x ax g 在区间1,2上都是减函数,则a 的值范围是A .)1,0()0,1(⋃-B .]1,0()0,1(⋃-C .0,1D .]1,0(19.若函数)1,0( )(log )(3≠>-=a a ax x x f a 在区间)0,21(-内单调递增,则a 的取值范围是A .)1,41[B . )1,43[C .),49(+∞D .)49,1(20.函数)1lg()(2x x x f ++=是A .奇函数B .偶函数C .是奇函数也是偶函数D .非奇非偶函数 21.函数2222)(x x x f -+-=是A .奇函数B .偶函数C .是奇函数也是偶函数D .非奇非偶函数22.函数⎪⎩⎪⎨⎧>+<-=)0(,)0(,)(22x x x x x x x f 是A .奇函数B .偶函数C .是奇函数也是偶函数D .非奇非偶函数23.定义在R 上的偶函数fx 满足fx =fx +2,当x ∈3,5时,fx =2-|x -4|,则A .f sin 6π<f cos 6πB .f sin1>f cos1C .f cos 32π<f sin 32πD .f cos2>f sin224.定义在R 上的函数)(x f 既是偶函数又是周期函数.若)(x f 的最小正周期是π,且当]2,0[π∈x 时,x x f sin )(=,则)35(πf 的值为A .21-B .21C .23-D .23 25.已知定义在R 上的奇函数fx 满足fx+3=-fx ,则,f 6的值为A -1B 0C 1 D226.)(x f 是定义在R 上的以3为周期的偶函数,且0)2(=f ,则方程)(x f =0在区间0,6内解的个数的最小值是A .5B .4C .3D .227.下列函数既是奇函数,又在区间[]1,1-上单调递减的是 A ()sin f x x =B ()1f x x =-+C ()1()2x x f x a a -=+D 2()ln 2xf x x-=+ 28.若函数fx=121+X , 则该函数在-∞,+∞上是A 单调递减无最小值B 单调递减有最小值C 单调递增无最大值D 单调递增有最大值 29.下列函数中,在其定义域内既是奇函数又是减函数的是A. R x x y ∈-=,3B. R x x y ∈=,sinC. R x x y ∈=,D. R x x y ∈=,)21(30.已知R a ∈,函数R x a x x f ∈-=|,|sin )(为奇函数,则a =A0 B1 C -1 D ±131.若函数fx 是定义在R 上的偶函数,在]0,(-∞上是减函数,且f 2=0,则使得fx <0的x 的取值范围是A -∞,2B 2,+∞C -∞,-2⋃2,+∞D -2,232.设()f x 是R 上的任意函数,则下列叙述正确的是 A ()()f x f x -是奇函数 B ()()f x f x -是奇函数 C ()()f x f x --是偶函数 D ()()f x f x +-是偶函数33.函数)2(log )(22--=x x x f 的单调增区间是___________,减区间是______________.34. 函数1231)(+--⎪⎭⎫⎝⎛=x x x f 的单调增区间是___________,减区间是______________.35.设fx 是定义在R 上的奇函数,且y=f x 的图象关于直线21=x 对称,则f 1+ f 2+ f 3+ f 4+ f 5=______________.36.若函数)2(log )(22a x x x f a ++=是奇函数,则a = . 37、函数fx =111122+++-++x x x x 的图象 A.关于x 轴对称 B.关于y 轴对称 C.关于原点对称D.关于直线x =1对称38、函数fx 在R 上为增函数,则y =f |x +1|的一个单调递减区间是_________. 39、若fx 为奇函数,且在0,+∞内是增函数,又f -3=0,则xfx <0的解集为_________.40、如果函数fx 在R 上为奇函数,在-1,0上是增函数,且fx +2=-fx ,试比较f 31,f 32,f 1的大小关系______41、已知函数y =fx =cbx ax ++12 a ,b ,c ∈R ,a >0,b >0是奇函数,当x >0时,fx 有最小值2,其中b ∈N 且f 1<25.1试求函数fx 的解析式;2问函数fx 图象上是否存在关于点1,0对称的两点,若存在,求出点的坐标;若不存在,说明理由.42、已知函数()()1011且x x a f x a a a -=>≠+.1判断()f x 的奇偶性;2当1a >时,判断()f x 的单调性,并证明.43、已知函数()f x 是定义在R 上的偶函数,且在[)0,+∞上单调递增,()30f =,则不等式()0f x ≥的解集是 .44、函数()()212log 23f x x x =-++的单调递减区间是 .45、若函数()11a f x x x a=+-+是奇函数,则实数a 的值为 . 46、若函数()2f x a x b =-+在[)0,+∞上为增函数,则实数a 、b 的取值范围分别是 . 47、已知对于任意实数x ,函数()f x 满足()()f x f x -=,若方程()0f x =有2009个实数解,则这2009个实数解之和为 .◆详细解析 例1、(1,0)(1,)-+∞ 变式1、C 变式2、C例2、解:12222(1),0(1),0()()(1),0(1),0x x x x x x f x f x x x x x x x ⎧⎧---≥-+≤⎪⎪-===⎨⎨--+-<->⎪⎪⎩⎩ 故()f x 为偶函数;2()f x 的定义域由240|3|30x x ⎧-≥⎨--≠⎩确定,解得2206x x x -≤≤⎧⎨≠≠⎩且∴定义域为[2,0)(0,2]-关于原点对称∴()f x x =-∵()()f x f x x-==- 故()f x 为奇函数 变式3、解:1当0=a 时,2)(x x f =,对任意(0)(0)x ∈-∞+∞,,,)()()(22x f x x x f ==-=-, )(x f ∴为偶函数.当0≠a 时,2()(00)af x x a x x=+≠≠,,取1±=x ,得 (1)(1)20(1)(1)20f f f f a -+=≠--=-≠,,(1)(1)(1)(1)f f f f ∴-≠--≠,,∴ 函数)(x f 既不是奇函数,也不是偶函数.变式4、解:1由101x x ->+解得1,1x x <->或,则定义域关于原点对称; ∵222111()log log log ()111x x x f x f x x x x --+--===-=--+-+ ∴()f x 为奇函数 21,01,0()()1,01,0x x x x f x f x x x x x --->--<⎧⎧-===⎨⎨--≤-≥⎩⎩,故()f x 为偶函数;例3、证明: ∵函数定义域为R,其定义域关于原点对称.∵fx+y=fx+fy,令y=-x,∴f0=fx+f-x.令x=y=0, ∴f0=f0+f0,得f0=0.∴fx+f-x=0,得f-x=-fx, ∴fx 为奇函数. 变式5A 、C变式5B 、证明:令0x y ==,可得(0)0f =;令y x =-,可得()()()f x x xf x xf x -=--即(0)[()()]0f x f x f x =--= 又x R ∈ ∴()()f x f x -- ∴()f x 是偶函数例4、解:'22ln 1(),ln x f x x x +=-其中01x x >≠且若 '()0,f x < 则 1x e >,此时()f x 单调递减,故减区间为1(,1),(1,)e +∞;若 '()0,f x > 则 1x e <,此时()f x 单调递增,故增区间为1(0,)e;变式6、解析()()(3)(3)(2)x x x f x x e x e x e '''=-+-=-,令()0f x '>,解得2x >,故选D 例5、解: 函数的定义域为{x|x ≤-1或x ≥1},则fx=12-x ,可分解成两个简单函数.fx=)(,)(x u x u =x2-1的形式.当x ≥1时,ux 为增函数,)(x u 为增函数.∴fx=12-x 在1,+∞上为增函数.当x ≤-1时,ux 为减函数,)(x u 为减函数,∴fx=12-x 在-∞,-1上为减函数.变式7、解: 由4x-x 2>0,得函数的定义域是0,4.令t=4x-x 2,则y=21log t.∵t=4x-x 2=-x-22+4,∴t=4x-x 2的单调减区间是2,4,增区间是0,2.又y=21log t 在0,+∞上是减函数,∴函数y=21log 4x-x 2的单调减区间是0,2,单调增区间是2,4.例6、答案:A. 解析:由2121()(()())0x x f x f x -->等价,于2121()()0f x f x x x ->-则()f x 在1212,(,0]()x x x x ∈-∞≠上单调递增, 又()f x 是偶函数,故()f x 在1212,(0,]()x x x x ∈+∞≠单调递减.且满足*n N ∈时, (2)(2)f f -=, 03>21>>,得(3)(2)(1)f f f <-<,故选A. 变式8、D例6B 、解:∵32()f x x ax ax =+-在区间(1,)+∞上递增 ∴2()320f x x ax a '=+-≥在区间(1,)+∞上恒成立 即2(21)3x a x -≥-在区间(1,)+∞上恒成立 ∵210x ->∴2321x a x ≥--在区间(1,)+∞上恒成立 只要满足2max 3()21x a x ≥-- ∵23333334[(21)](2)321422142x x x x -=--++≤-⨯+=--- ∴3a ≥-变式9、2解:∵)(x f 在[2)x ∈+∞,上为增函数 ∴ ()0f x '≥在[2)x ∈+∞,上恒成立即32202a x a x x-≥≤即在[2)x ∈+∞,上恒成立,故只要满足3min (2)a x ≤显然33min (2)2216x =⋅= a ∴的取值范围是(16]-∞,. 例7、解析:由()()12f x f x +=得()()14()2f x f x f x +==+,所以(5)(1)5f f ==-,则()()115(5)(1)(12)5f f f f f =-=-==--+;变式10、解析:取x=1 y=0得21)0(=f 法一:通过计算)........4(),3(),2(f f f ,寻得周期为6 法二:取x=n y=1,有fn=fn+1+fn-1,同理fn+1=fn+2+fn 联立得fn+2= —fn-1 所以T=6 故()2010f =f0=21变式11、解析:由()()()()()x f x f x f x f x f =+-=+⇒-=+242由()x f 是定义在R 上的奇函数得()00=f ,∴()()()()002246=-==+=f f f f ,故选择B; 1、答案:C 解析对于0a =时有()2f x x =是一个偶函数2、解析依题意可得函数应在(0,)x ∈+∞上单调递减,故由选项可得A 正确;3、答案A 解析由于fx 是偶函数,故fx =f|x|∴得f|2x -1|<f 13,再根据fx 的单调性 得|2x -1|<13 解得13<x <234、答案A 解析若x ≠0,则有)(1)1(x f xx x f +=+,取21-=x ,则有: )21()21()21(21211)121()21(f f f f f -=--=---=+-= ∵)(x f 是偶函数,则)21()21(f f =- 由此得0)21(=f 于是, 0)21(5)21(]21211[35)121(35)23(35)23(23231)123()25(==+=+==+=+=f f f f f f f 5、解析:因为)(x f 满足(4)()f x f x -=-,所以(8)()f x f x -=,所以函数是以8为周期的周期函数, 则)1()25(-=-f f ,)0()80(f f =,)3()11(f f =,又因为)(x f 在R 上是奇函数, (0)0f =,得0)0()80(==f f ,)1()1()25(f f f -=-=-,而由(4)()f x f x -=-得)1()41()3()3()11(f f f f f =--=--==,又因为)(x f 在区间0,2上是增函数,所以0)0()1(=>f f ,所以0)1(<-f ,即(25)(80)(11)f f f -<<,故选D.6、选A7、答案D8、答案:B9、D .()33(),()33()x x x x f x f x g x g x ---=+=-=-=-.10、11、解析 gx=e x +ae -x 为奇函数,由g0=0,得a =-1;12、A 13、A 14、B15、B 16、D 17、C 18、D30、A 33.()+∞,2;()1,-∞- 34.⎪⎭⎫ ⎝⎛+∞-,21;⎪⎭⎫ ⎝⎛-∞-21, 36.22 37、答案:C 解析:f -x =-fx ,fx 是奇函数,图象关于原点对称.38、解析:令t =|x +1|,则t 在-∞,-1]上递减,又y =fx 在R 上单调递增,∴y =f |x +1|在-∞,-1]上递减.答案:-∞,-1]39、答案:-3,0∪0,3 解析:由题意可知:xfx <0⎩⎨⎧<>⎩⎨⎧><⇔0)(00)(0x f x x f x 或 ⎩⎨⎧<>⎩⎨⎧-><⇔⎩⎨⎧<>⎩⎨⎧-><⇔3030 )3()(0 )3()(0x x x x f x f x f x f x 或或∴x ∈-3,0∪0,3 40、答案:f 31<f 32<f 1 解析:∵fx 为R 上的奇函数∴f 31=-f -31,f 32=-f -32,f 1=-f -1,又fx 在-1,0上是增函数且-31> -32>-1. ∴f -31>f -32>f -1,∴f 31<f 32<f 1.41、解:1∵fx 是奇函数,∴f -x =-fx ,即c bx c bx cbx ax c bx ax -=+⇒+-+-=++1122 ∴c =0,∵a >0,b >0,x >0,∴fx =bx x b a bx ax 112+=+≥22b a ,当且仅当x =a1时等号成立,于是22ba =2,∴a =b 2,由f 1<25得b a 1+<25即b b 12+<25,∴2b 2-5b +2<0,解得21<b <2,又b ∈N ,∴b =1,∴a =1,∴fx =x +x1.2设存在一点x 0,y 0在y =fx 的图象上,并且关于1,0的对称点2-x 0,-y 0也在y =fx 图象上,则⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=-+-=+0020002021)2(1y x x y x x 消去y 0得x 02-2x 0-1=0,x 0=1±2.∴y =fx 图象上存在两点1+2,22,1-2,-22关于1,0对称.42、解:1由()f x 的定义域为R ,关于原点对称()()1111x xx xa a f x f x a a -----===-++得()f x 为R 上的奇函数 2证明:12x x ∀<∈R ,则由1a >得12x x a a <()()()()()()()12121212122121101111x x x x x x x x a a a a f x f x f x f x a a a a ----=-=<⇒>++++ ∴当1a >时,()f x 在R 上单调递增 43、(][),33,-∞-+∞ 44、[)1,3 45、1 46、00且a b >≤ 47、0。
复合函数奇偶性口诀
复合函数奇偶性口诀:外奇内奇为奇,外奇内偶为偶,外偶内奇为偶,外偶内偶为偶。
怎么判断复合函数奇偶性
记Fx=f[gx]为复合函数,则F-x=f[g-x],
如果gx是奇函数,即g-x=-gx ==> F-x=f[-gx],
则当fx是奇函数时,F-x=-f[gx]=-Fx,Fx是奇函数;
当fx是偶函数时,F-x=f[gx]=Fx,Fx是偶函数。
如果gx是偶函数,即g-x=gx ==> F-x=f[gx]=Fx,Fx是偶函数。
所以由两个函数复合而成的复合函数,当里层的函数是偶函数时,复合函数的偶函数,不论外层是怎样的函数;当里层的函数是奇函数、外层的函数也是奇函数时,复合函数是
奇函数,当里层的函数是奇函数、外层的函数是偶函数时,复合函数是偶函数。
复合函数的单调性判断
⑴求复合函数的定义域;
⑵将复合函数分解为若干个常见函数(一次、二次、幂、指、对函数);
⑶判断每个常见函数的单调性;
⑷将中间变量的取值范围转化为自变量的取值范围;
⑸求出复合函数的单调性。
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函数的单调性与奇偶性一、函数的单调性初中时我们学过,对于一次函数y=x+1,y随着x的增大而增大,我们称之为增函数;y=-x+l,y随着x的增大而减小,我们称之为减函数。
那么如何定义呢?用数学符号语言如何叙述呢?1.定义:一般地,设函数f(x)的定义域为D:在定义域内的某个区间上任取x1,x2,且x1<x2,若都有f(x1)<f(x2),则称f(x)是单调增函数;在定义域内的某个区间上任取x1,x2,且x1<x2,若都有f(x1)>f(x2),则称f(x)是单调减函数;若函数y=f(x)在某个区间上是增函数或减函数,那么就说函数y=f(x)在这一区间上具有单调性,这一区间叫做y=f(x)的单调区间。
理解:初中的说法是描述性的语言,通俗易懂;而高中的定义体现了自变量的变化关系决定因变量的变化关系。
分为两个层次,一是在哪个范围上研究,二是符号语言是怎么样的。
今后学习奇偶性,周期性都是这样定义的。
注:(1)单调函数是对整个定义域而言的,单调性是一个局部概念,是针对定义域内某个区间而言的,通常谈到单调性都会注明单调区间。
(2)单调区间能写闭区间的最好写闭区间,若在区间的端点处没有定义,则写成开区间。
比如,反比例函数不是单调函数,但是它在(-∞,0)上是减函数,在(0,+∞)上也是减函数。
我们把(-∞,0)和(0,+∞)叫的单调减区间。
若表示为(-∞,0)∪(0,+∞)是不对的。
如右图所示的函数,单调区间是R,它是单调函数。
若去掉点(0,1),则单调区间是(-∞,0)∪(0,+∞)。
例1.证明函数在[0,+∞)上是增函数。
分析:判断函数在某一区间上的单调性,从图象上观察是一种常用而又较为粗略的方法,严格证明,需要从单调函数的定义入手。
证明:设x1≥0,x2>0,且x1<x2,则,∵0≤x1<x2, ∴x1-x2<0,∴f(x1)-f(x2)<0 即f(x1)<f(x2)由定义知,在[0,+∞)上是增函数。
复合函数的性质探究在高中,我们经常研究函数的定义域、值域、单调性、奇偶性以及零点等问题.课本上仅介绍了基本的初等函数,由它们构造出纷繁复杂的函数,这里面很多都是复合函数,什么是复合函数?复合函数的性质如何判别?又如何应用?一、概念复合函数的描述性定义是:如果y是u的函数,而u又是x的函数,即y=f(u),u=g (x),那么y关于x的函数y=f[g(x)]叫做函数f和g的复合函数,u叫做中间变量.例如y=sin2x与y=sinx不同,它不是基本初等函数,而是由三角函数y=sinu和一次函数u=2x经过“复合”而成的一个函数.在复合函数的定义中,对复合的步骤和方式有特殊的约定.把几个简单函数随意地结合在一起,例如用四则运算把它们结合起来得到的形如a·f(x)+b·g(x)或a·f(x)·g(x)的函数不是复合函数.复合函数是指把几个映射依先后顺序合在一起,对同一自变量逐次映射,构造一个复合映射所确定的函数.自变量像被加工的零件依次通过第一个映射、第二个映射,直到通过全部映射.例如,复合函数y=sin2x是自变量x先“乘以2”(第一次映射),再“取正弦”(第二次映射),最后得到y关于x的一个函数y=sin2x.为了叙述和应用的方便,我们通常用“层”来描述上述不同的映射所对应的函数.从外向内看函数y=f[g(x)],称函数y=f(u)为外层函数(外函数),称函数u=g(x)为内层函数(内函数),且称函数y=f[g(x)]为函数f和g复合一次得到.二、定义域1.已知f(x)的定义域,求f[g(x)]的定义域思路:设函数f(x)的定义域为D,即x∈D,所以f的作用范围为D,又f对g(x)的作用范围不变,所以g(x)∈D,解得x∈E,E为y=f[g(x)]的定义域.例1设函数f(u)的定义域为(0,1),则函数f(lnx)的定义域为.解:函数f(u)的定义域为(0,1)即u∈(0,1),所以f的作用范围为(0,1).又f 对lnx的作用范围不变,所以02.已知f[g(x)]的定义域,求f(x)的定义域思路:设f[g(x)]的定义域为D,即x∈D,由此得g(x)∈E,所以f的作用范围为E;在f(x)中f对x的作用范围不变,所以x∈E,E为f(x)的定义域.例2已知f(3-2x)的定义域为x∈[-1,2],则函数f(x)的定义域为.解:f(3-2x)的定义域为[-1,2],即x∈[-1,2],由此得3-2x∈[-1,5].所以f的作用范围为[-1,5];在f(x)中f对x的作用范围不变,所以x∈[-1,5],即函数f(x)的定义域为[-1,5].3.已知f[g(x)]的定义域,求f[h(x)]的定义域思路:设f[g(x)]的定义域为D,即x∈D,由此得g(x)∈E,f的作用范围为E;在f[h(x)]中f对h(x)的作用范围不变,所以h(x)∈E,解得x∈F,F为f[h(x)]的定义域.例3若函数f(2x)的定义域为[-1,1],则f(log2x)的定义域为.解:f(2x)的定义域为[-1,1],即x∈[-1,1],由此得2x∈[12,2],所以f的作用范围为[12,2].在f(log2x)中f对log2x的作用范围不变,所以log2x∈[12,2],解得x∈[2,4],即f(log2x)的定义域为[2,4].评注:函数定义域是自变量x的取值范围(用集合或区间表示).f对谁作用,则谁的范围是f的作用范围,f作用对象可以变,但f的作用范围不会变.三、值域1.可以化归为二次函数的复合函数求值域例4求函数y=2x+41-x的值域.分析:含根式的函数关键是去根号,可以利用换元法转化为一元二次函数求值域问题.解:令t=1-x(x≤1),则x=1-t2,其中t≥0,原函数可以看成由y=-2t2+4t+2与t=1-x复合而成,∵x≤1,∴t≥0,∴y=-2(t-1)2+4(t≥0)∈(-∞,4],即原函数的值域是(-∞,4].2.可以化归为一次函数的复合函数求值域例5求函数y=sinxcosx1+sinx+cosx的值域.解:令sinx+cosx=t,则sinxcosx=t2-12,原函数可以看成由函数y=t2-12(1+t)=12(t-1)(t≠-1)与t=sinx+cosx复合而成.因为t=sinx+cosx=2sin(x+π4),所以t∈[-2,-1)∪(-1,2].结合一次函数图像可知函数值域为[-2-12,-1)∪(-1,2-12].评注:求函数值域要注意函数定义域,本题很容易遗漏t≠-1的限制,导致求值域出错,产生错误的原因是忽视了转化的等价性,所以解题过程中必须紧扣定义域.3.可以化归为反比例函数的复合函数求值域例6求函数y=2x2+2x+3x2+x+1的值域.解:函数y=2x2+2x+3x2+x+1=2+1x2+x+1,令t=x2+x+1,则原函数可以看成由函数y=2+1t和t=x2+x+1复合而成.因为x∈R,所以t=x2+x+1=(x+12)2+34≥34,结合反比例函数图像可知y=2+1t∈(2,103],所以原函数的值域为(2,103].4.可以化归为y=ax+bx(a,b∈R*)型函数的复合函数求值域例7求函数y=sin2x-2sinx+4sinx-2的值域.解:令t=2-sinx,则原函数可以看成由函数y=-(t+4t)+2和t=2-sinx复合而成.∵sinx∈[-1,1],∴t=2-sinx∈[1,3],由u=t+4t的图像可知u∈[4,5],故y=-(t+4t)+2∈[-3,-2],所以原函数的值域为[-3,-2].评注:求复合函数值域的关键是把复杂的函数通过换元转化为由简单函数y=f(t)和t=g (x)复合而成,其中t是中间变量,具有双重身份:在函数y=f(t)中,t是自变量;在函数t=g(x)中,t是函数值.要求原函数的值域,必先求出中间变量t的取值范围,而求t的范围,就是求函数t=g(x)的值域,从而将求原函数的值域化归为求两个简单函数的值域,使得问题得到解决.四、单调性复合函数的单调性是由两个函数共同决定,我们把其规律归纳如下表:y=f(u)增↗减↘u=g(x)增↗减↘增↗减↘y=f(g(x))增↗减↘减↘增↗以上规律还可描述为:“同向得增,异向得减”或“同增异减”.例8已知y=loga(2-ax)在[0,1]上是x的减函数,求a的取值范围.解:∵a>0且a≠1,(1)若a>1,内函数t=2-ax是减函数,外函数y=logat是增函数,得复合函数y=loga(2-ax)是减函数,满足题意;又由于x∈[0,1],2-ax>0,即2-ax的最小值2-a1>0,解得a∴1(2)若0内函数t=2-ax是增函数,外函数y=logat是减函数,得复合函数y=loga(2-ax)是减函数,满足题意;又由于x∈[0,1],2-ax>0,即2-ax的最小值2-a0>0,恒成立,∴0综上所述,0评注:复合函数y=f(g(x))的单调性判断步骤:①确定函数的定义域;②将复合函数分解成两个简单函数:y=f(t)与t=g(x);③分别确定分解成的两个函数的单调性;④若两个函数在对应的区间上的单调性相同(即都是增函数,或都是减函数),则复合后的函数y=f(g(x))为增函数;若两个函数在对应的区间上的单调性相异(即一个是增函数,而另一个是减函数),则复合后的函数y=f(g(x))为减函数.当然复合函数的单调性还可以用求导的方式来研究,同学们一定要熟练掌握复合函数的求导法则.五、考题回顾复合函数问题是高考中的一个热点问题,具有关系复杂、综合性强、难度大等特点,往往涵盖函数方程、数形结合、分类讨论和转化化归等重要数学思想,对同学们的思维能力、运算能力、耐心细致处变不惊的心理品质等都有较高的要求.例9(2013年江苏省)平面直角坐标系xOy中,设定点A(a,a),P是函数y=1x(x>0)图像上一动点,若点P,A之间最短距离为22,则满足条件的实数a的所有值为.解:由题意设P(x0,1x0),(x0>0)则有PA2=(x0-a)2+(1x0-a)2=x20+1x20-2a(x0+1x0)+2a2=(x0+1x0)2-2a(x0+1x0)+2a2-2.令x0+1x0=t(t≥2),则PA2=f(t)=t2-2at+2a2-2=(t-a)2+a2-2(t≥2).当a≤2时,PA2min=f(2)=2a2-4a+2,∴2a2-4a+2=8,∴a=-1,a=3(舍去).当a>2时,PA2min=f(a)=a2-2,∴a2-2=8∴a=10,a=-10(舍去).∴综上所述:a=-1或a=10.评注:此题的最值若用求导的方法来研究,过程会过于繁琐,而用复合函数的观点来研究则相对简单.例10(2012年江苏省)若函数y=f(x)在x=x0处取得极大值或极小值,则称x0为函数y=f(x)的极值点.已知a,b是实数,1和-1是函数f(x)=x3+ax2+bx的两个极值点.(1)求a和b的值;(2)设函数g(x)的导函数g′(x)=f(x)+2,求g(x)的极值点;(3)设h(x)=f(f(x))-c,其中c∈[-2,2],求函数y=h(x)的零点个数.解:(1)a=0,b=-3.(2)略.(3)令f(x)=t,则h(x)=f(t)-c.先讨论关于x的方程f(x)=d根的情况:d∈[-2,2].当|d|=2时,f(x)=-2的两个不同的根为1和-2,注意到f(x)是奇函数,∴f(x)=2的两个不同的根为-1和2.当|d|0,f(1)-d=f(-2)-d=-2-d∴-2,-1,1,2都不是f(x)=d的根.由(1)知f′(x)=3(x+1)(x-1).①当x∈(2,+∞)时,f′(x)>0,于是f(x)是单调增函数,从而f(x)>f(2)=2,此时f(x)=d在(2,+∞)无实根.②当x∈(1,2)时,f′(x)>0,于是f(x)是单调增函数.又∵f(1)-d0,y=f(x)-d的图像不间断,∴f(x)=d在(1,2)内有唯一实根.同理,f(x)=d在(-2,-1)内有唯一实根.③当x∈(-1,1)时,f′(x)又∵f(-1)-d>0,f(1)-d∴f(x)=d在(-1,1)内有唯一实根.因此,当|d|=2时,f(x)=d有两个不同的根x1,x2满足|x1|=1,|x2|=2;当|d|现在考虑函数y=h(x)的零点:(ⅰ)当|c|=2时,f(t)=c有两个根t1,t2,满足|t1|=1,|t2|=2.而f(x)=t1有三个不同的根,f(x)=t2有两个不同的根,故y=h(x)有5个零点.(ⅱ)当|c|而f(x)=ti(i=3,4,5)有三个不同的根,故y=h(x)有9个零点.综上所述,当|c|=2时,函数y=h(x)有5个零点;当|c|评注:解决本题的关键还是通过换元的方法把复合函数分解为两个简单函数,而这两个简单函数是我们熟悉的三次函数.当然也可通过研究复合函数h(x)=f(f(x))-c的单调性来解决此题.复合函数往往是由简单函数“组合”而成的,解决其有关问题时,常用“逐步分解术”,“化整为零”,各个击破,最后解决问题.作题人:(注:可编辑下载,若有不当之处,请指正,谢谢!)。
复合函数的奇偶性、单调性函数的单调性、奇偶性是高考的重点内容之一,考查内容灵活多样.本节主要帮助考生深刻理解奇偶性、单调性的定义,掌握判定方法,正确认识单调函数与奇偶函数的图象.1.设a>0,f(x)=x x eaa e +是R 上的偶函数,(1)求a 的值;(2)证明: f(x)在(0,+∞)上是增函数.●案例探究例1:已知函数f(x)在(-1,1)上有定义,f(21)=-1,当且仅当0<x<1时f(x)<0,且对任意x 、y∈(-1,1)都有f(x)+f(y)=f(xy yx ++1), 证明:(1)由f(x)+f(y)=f(xyyx ++1),令x=y=0,得f(0)=0,令y=-x,得f(x)+f(-x)=f(21x xx --)=f(0)=0.∴f(x)=-f(-x).∴f(x)为奇函数.(2)先证f(x)在(0,1) 上单调递减.令0<x 1<x 2<1,则f(x 2)-f(x 1)=f(x 2)-f(-x 1)=f(21121x x x x --)∵0<x 1<x 2<1,∴x 2-x 1>0,1-x 1x 2>0,∴12121x x x x -->0,又(x 2-x 1)-(1-x 2x 1)=(x 2-1)(x 1+1)<0∴x 2-x 1<1-x 2x 1,∴0<12121x x x x --<1,由题意知f(21121x x xx --)<0,即f(x 2)<f(x 1). ∴f(x)在(0,1)上为减函数,又f(x)为奇函数且f(0)=0. ∴f(x)在(-1,1)上为减函数. 试证明:(1)f(x)为奇函数;(2)f(x)在(-1,1)上单调递减.命题意图:本题主要考查函数的奇偶性、单调性的判定以及运算能力和逻辑推理能力.知识依托:奇偶性及单调性定义及判定、赋值法及转化思想.错解分析:本题对思维能力要求较高,如果“赋值”不够准确,运算技能不过关,结果很难获得.技巧与方法:对于(1),获得f(0)的值进而取x=-y 是解题关键;对于(2),判定21121x x x x --的范围是焦点.例2:设函数f(x)是定义在R 上的偶函数,并在区间(-∞,0)内单调递增,f(2a 2+a+1)<f(3a 2-2a+1).求:a 的取值范围,并在该范围内求函数y=(21)132+-a a的单调递减区间.解:设0<x 1<x 2,则-x 2<-x 1<0,∵f(x)在区间(-∞,0)内单调递增,∴f(-x 2)<f(-x 1), ∵f(x)为偶函数,∴f(-x 2)=f(x 2),f(-x 1)=f(x 1), ∴f(x 2)<f(x 1).∴f(x)在(0,+∞)内单调递减..032)31(3123,087)41(2122222>+-=+->++=++a a a a a a 又由f(2a 2+a+1)<f(3a 2-2a+1)得:2a 2+a+1>3a 2-2a+1.解之,得0<a<3. 又a 2-3a+1=(a -23)2-45.∴函数y=(21)132+-a a 的单调减区间是[23,+∞]结合0<a<3,得函数y=(23)132+-a a 的单调递减区间为[23,3).命题意图:本题主要考查函数奇偶性、单调性的基本应用以及对复合函数单调性的判定方法.知识依托:逆向认识奇偶性、单调性、指数函数的单调性及函数的值域问题.错解分析:逆向思维受阻、条件认识不清晰、复合函数判定程序紊乱.技巧与方法:本题属于知识组合题类,关键在于读题过程中对条件的思考与认识,通过本题会解组合题类,掌握审题的一般技巧与方法.本难点所涉及的问题及解决方法主要有:(1)判断函数的奇偶性与单调性若为具体函数,严格按照定义判断,注意变换中的等价性.若为抽象函数,在依托定义的基础上,用好赋值法,注意赋值的科学性、合理性.同时,注意判断与证明、讨论三者的区别,用好数与形的统一.复合函数的奇偶性、单调性.问题的解决关键在于:既把握复合过程,又掌握基本函数.(2)加强逆向思维、数形统一.正反结合解决基本应用题目,下一节我们将展开研究奇偶性、单调性的应用. 难点训练 一、选择题:1.下列函数中的奇函数是( )A.f(x)=(x -1)x x -+11B.f(x)=2|2|)1lg(22---x xC.f(x)=⎪⎩⎪⎨⎧>+-<+)0()0(22x x x x x x D.f(x)=x x x x sin cos 1cos sin 1++-+2.函数f(x)=111122+++-++x x x x 的图象( )A.关于x 轴对称B.关于y 轴对称C.关于原点对称D.关于直线x=1对称二、填空题:3.函数f(x)在R 上为增函数,则y=f(|x+1|)的一个单调递减区间是_________.4.若函数f(x)=ax 3+bx 2+cx+d 满足f(0)=f(x 1)=f(x 2)=0 (0<x 1<x 2),且在[x 2,+∞)上单调递增,则b 的取值范围是_________. 三、解答题: 5.已知函数f(x)=a x +12+-x x (a>1). (1)证明:函数f(x)在(-1,+∞)上为增函数. (2)用反证法证明方程f(x)=0没有负数根.6.求证函数f(x)=223)1(-x x 在区间(1,+∞)上是减函数.7.设函数f(x)的定义域关于原点对称且满足: (i)f(x 1-x 2)=)()(1)()(1221x f x f x f x f -+⋅;(ii)存在正常数a 使f(a)=1.求证:(1)f(x)是奇函数.(2)f(x)是周期函数,且有一个周期是4a.8.已知函数f(x)的定义域为R ,且对m 、n ∈R,恒有f(m+n)=f(m)+f(n)-1,且f(-21)=0,当x>-21 时,f(x)>0.(1)求证:f(x)是单调递增函数;(2)试举出具有这种性质的一个函数,并加以验证.参考答案(1)解:依题意,对一切x ∈R,有f(x)=f(-x),即x x x ae e a a e 1=++ae x .整理,得(a -a1)(e x -x e 1)=0.因此,有a -a1=0,即a 2=1,又a>0,∴a=1(2)证法一:设0<x 1<x 2,则f(x 1)-f(x 2)= )11)((1121122121--=-+-+x x x x x x x x e e e e e ee 21211211)1(x x x x x x x e e e e ++---=由x 1>0,x 2>0,x 2>x 1,∴112--x x e >0,1-e 21x x +<0,∴f(x 1)-f(x 2)<0,即f(x 1)<f(x 2)∴f(x)在(0,+∞)上是增函数证法二:由f(x)=e x +e-x,得f ′(x)=e x -e -x =e -x ·(e 2x -1).当x ∈(0,+∞)时,e -x >0,e 2x -1>0此时f ′(x)>0,所以f(x)在[0,+∞)上是增函数. 难点训练 一、选择题:1.解析:f(-x)=⎪⎩⎪⎨⎧>+--<+-=⎪⎩⎪⎨⎧<-->-)0( )()0()()0( )0( 2222x x x x x x x x x x x x =-f(x),故f(x)为奇函数.答案:C 2.解析:f(-x)=-f(x),f(x)是奇函数,图象关于原点对称.答案:C 二、填空题:3.解析:令t=|x+1|,则t 在(-∞,-1]上递减,又y=f(x)在R 上单调递增, ∴y=f(|x+1|)在(-∞,-1]上递减.答案:(-∞,-1]4.解析:∵f(0)=f(x 1)=f(x 2)=0,∴f(0)=d=0.f(x)=ax(x -x 1)(x -x 2)=ax 3-a(x 1+x 2)x 2+ax 1x 2x , ∴b=-a(x 1+x 2),又f(x)在[x 2,+∞)单调递增,故a>0.又知0<x 1<x,得x 1+x 2>0, ∴b=-a(x 1+x 2)<0.答案:(-∞,0) 三、解答题:5.证明:(1)设-1<x 1<x 2<+∞,则x 2-x 1>0, 12x x a ->1且1x a >0,∴)1(12112-=--x x x x x a a a a >0, 又x 1+1>0,x 2+1>0 ∴)1)(1()(3)1)(1()1)(2()1)(2(121221122121121122++-=+++--+-=+--+-x x x x x x x x x x x x x x >0, 于是f(x 2)-f(x 1)=12x x a a -+12121122+--+-x x x x >0 ∴f(x)在(-1,+∞)上为递增函数.(2)证法一:设存在x 0<0(x 0≠-1)满足f(x 0)=0,则12000+--=x x a x 且由0<0x a <1得0<-1200+-x x <1,即21<x 0<2与x 0<0矛盾,故f(x)=0没有负数根.证法二:设存在x 0<0(x 0≠-1)使f(x 0)=0,若-1<x 0<0,则1200+-x x <-2,0x a <1,∴f(x 0)<-1与f(x 0)=0矛盾,若x 0<-1,则1200+-x x >0, 0x a >0,∴f(x 0)>0与f(x 0)=0矛盾,故方程f(x)=0没有负数根.6.证明:∵x ≠0,∴f(x)=22422322)11(1)1(1)1(1x x x x x x x -=-=-,设1<x 1<x 2<+∞, 则01111,11121222122>->-<<x x x x .2211222222112222)11(1)11(1.0)11()11(x x x x x x x x -<-∴>->-∴∴f(x 1)>f(x 2),故函数f(x)在(1,+∞)上是减函数.(本题也可用求导方法解决)7.证明:(1)不妨令x=x 1-x 2,则f(-x)=f(x 2-x 1)=)()(1)()()()(1)()(12212112x f x f x f x f x f x f x f x f -+-=-+=-f(x 1-x 2)=-f(x).∴f(x)是奇函数.(2)要证f(x+4a)=f(x),可先计算f(x+a),f(x+2a). ∵f(x+a)=f [x -(-a)]=)1)((1)(1)()()(1)()()()(1)()(=+-=--+-=---+-a f x f x f x f a f x f a f x f a f x f a f .).(111)(1)(11)(1)(1)(1)(])[()2(x f x f x f x f x f a x f a x f a a x f a x f -=++--+-=++-+=++=+∴ ∴f(x+4a)=f [(x+2a)+2a ]=)2(1a x f +-=f(x),故f(x)是以4a 为周期的周期函数.8.(1)证明:设x 1<x 2,则x 2-x 1-21>-21,由题意f(x 2-x 1-21)>0,∵f(x 2)-f(x 1)=f [(x 2-x 1)+x 1]-f(x 1)=f(x 2-x 1)+f(x 1)-1-f(x 1)=f(x 2-x 1)-1=f(x 2-x 1)+f(-21)-1=f [(x 2-x 1)-21]>0, ∴f(x)是单调递增函数. (2)解:f(x)=2x+1.验证过程略.。
函数的单调性、奇偶性与周期性基础知识一、函数的单调性 1. 单调性概念如果函数y= f (x )对于定义域I 内某个区间上的任意两个自变量的值x 1、、x 2,当x 1、<x 2时, ①都有f (x 1)< f (x 2),则称f (x )在这个区间上是增函数(或单调递增),而这个区间称函数的一个单调递增区间 ;②都有f (x 1)> f (x 2),则称f (x )在这个区间上是减函数(或单调递减),而这个区间称函数的一个单调减区间.注意,若函数f (x )在整个定义域I 内只有唯一的一个单调(递增或递减)区间,则f (x )称单调函数.2. 函数的单调性与其导函数的正负有如下关系:在某个区间(,)a b 内,如果/()0f x >,那么函数()y f x =在这个区间内是单调递增; 如果/()0f x <,那么函数()y f x =在这个区间内是单调递减。
二、函数的奇偶性 3.奇偶性概念如果对于函数f (x )定义域内的任意x ,①都有f (-x )=-f (x ),则称f (x )为奇函数;②都有f (-x )= f (x ),则称f (x )为偶函数;③如果函数f (x )不具有上述性质,则f (x )不具有奇偶性.④如果函数同时具有上述两条性质,则f (x )既是奇函数,又是偶函数。
注意:函数f (x )具有奇偶性的必要条件是其定义域关于原点对称。
4.性质:一个函数是奇函数的充要条件是它的图象关于原点对称;一个函数是偶函数的充要条件是它的图象关于y 轴对称。
5.函数f (x )为奇函数,且在0x =处有定义,则(0)0f =三、函数的周期性 6.周期性概念如果存在一个非零常数T ,使得对于函数定义域内的任意x ,都有f (x+T )= f (x ),则称f (x )为周期函数。
T 是f (x )的一个周期。
若f (x )的周期中,存在一个最小的正数,则称它为f (x )的最小正周期。
1、复合函数的性质:对于单调性,有“同步增,异步减”.对于奇偶性,若每层函数均有奇偶性,则有“全奇才奇,有偶则偶”. 对于周期性,内层函数为周期函数的复合函数仍为周期函数.2、抽象函数往往有它所对应的具体函数模型,常见的抽象函数模型有: ⑴ 正比例函数:()()()f x y f x f y +=+; ⑵ 指数函数:()()()f x y f x f y +=; ⑶ 对数函数:()()()f xy f x f y =+; ⑷ 幂函数:()()()f xy f x f y =.3、函数的零点⑴ 满足()0f a =的a 叫做函数()f x 的零点,即方程()0f x =的实数根,也即函数()y f x =的图象与x 轴的交点的横坐标.⑵ 零点定理:若函数()y f x =在闭区间[],a b 上的图象是连续不断的曲线,并且在区间端点的函数值符号相反,即()()0f a f b ⋅<.则在区间(),a b 内,函数()y f x =至少有一个零点.特别的,如果函数在此区间上单调,则函数()y f x =在此区间上有且只有一个零点.⑶ 零点个数的判断通常借助函数图象,零点问题和交点问题往往需要通过互相转化解决.知识梳理知识结构图复合函数、 抽象函数、函数零点1、(2007北京理)对于函数①()()lg 21f x x =-+,②()()22f x x =-,③()()cos 2f x x =+,判断如下三个命题的真假: 命题甲:()2f x +是偶函数;命题乙:()f x 在(),2-∞上是减函数,在()2,+∞上是增函数; 命题丙:()()2f x f x +-在(),-∞+∞上是增函数.能使命题甲、乙、丙均为真的所有函数的序号是 .A .①③B .①②C .③D .②【解析】 D2、 (2011北京理13)已知函数()()32212x x f x x x ⎧⎪=⎨⎪-<⎩,≥,,若关于x 的方程()f x k =有两个不同的实根,则实数k 的取值范围是 .【解析】 ()0,1;1、()213log 54y x x =-+的单调递增区间为( )A .(),1-∞B .5,2⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭C .5,42⎛⎫⎪⎝⎭D .()4,+∞ 2、设函数()xf x a -=(0a >且1a ≠),()24f =,则( )A .()()21f f ->-B .()()12f f ->-C .()()12f f >D .()()22f f ->3、已知()()log 2a f x ax =-是[]0,1上的减函数,则a 的值可能为( ) A .12 B .32C .2D .3 4、已知函数()2x f x x =+,()2log g x x x =+,()2log 2h x x =-的零点分别为a 、b 、c ,则( )A .a b c <<B .a c b <<C .b a c <<D .c a b <<5、已知函数()()()2f x x a x b =---(a b <),并且α、β是方程()0f x =的两个根(αβ<),则实数a 、b 、α、β的大小关系是( )A .a b αβ<<<B .a b αβ<<<C .a b αβ<<<D .a b αβ<<<6、已知函数()22f x x x c =-+,()()1f x f x =,()()()1n n f x f f x -=(2n ≥,n *∈N ),若函数()n f x x -不存在零点,则c 的取值范围是( ) A .14c <B .34c ≥C .94c >D .94c ≤ 小题热身真题再现7、下列关于函数()()log 1x a f x a =-(0a >且1a ≠)的命题: ① 无论a 取何值,()f x 均为R 上的增函数; ② 无论a 取何值,()f x 的值域均为R ; ③ 无论a 取何值,()f x 一定有零点; ④ 存在某个a ,使得()f x 恰好有两个零点.其中正确的命题个数为( )A .0B .1C .2D .38、若单调函数()f x (x ∈R )满足()()()f x y f x f y +=⋅,则()f x 的值域为( ) A .R B .()(),00,-∞+∞ C .()0,+∞ D .不能确定9、已知函数()2243f x x x -=-+-,设()()()()F x p f f x f x =⋅+,其中p 为负实数.若()F x 在区间(),3-∞-上是减函数,在区间()3,0-上是增函数,则p 的值为( )A .1-B .18-C .116-D .12-10、已知函数()2f x ax bx c =++(0a ≠),则关于x 的方程()()20m f x nf x p ++=⎡⎤⎣⎦(实数,,,,,0a b c m n p ≠)的解集不可能是( )A .{}1,2B .{}1,4C .{}1,2,3,4D .{}1,4,16,641 2 3 4 5 6 7 8 9 10 AABAACCCCD考点:复合函数的定义域与值域 【例1】 ⑴函数()12xf x ⎛⎫= ⎪⎝⎭的定义域为 ,值域为 .⑵函数211()2x f x -⎛⎫= ⎪⎝⎭的定义域为 ,值域为 .⑶函数21122log log 2y x x ⎛⎫=+- ⎪⎝⎭的定义域为_________,值域为____________. 【解析】 ⑴ [)0,+∞,(]0,1;⑵ [11]-,,1,12⎡⎤⎢⎥⎣⎦;⑶ [)1042⎛⎤+∞ ⎥⎝⎦,,,[0)+∞,;4.1复合函数经典精讲【例2】 ⑴已知函数()()2lg 21f x ax x =++的定义域为R ,求实数a 的取值范围.⑵已知函数()()2lg 21f x axx =++的值域为R ,求实数a 的取值范围.【解析】 ⑴ ()1,+∞;⑵[]0,1;【拓1】 ⑴ 已知()32log f x x =+,[]1,9x ∈,求函数()()22y f x f x =+⎡⎤⎣⎦的值域.⑵ 设2,1(),1x x f x x x ⎧⎪=⎨<⎪⎩≥,()g x 是二次函数,若()f g x ⎡⎤⎣⎦的值域是[)0,+∞,求函数()g x 的值域.⑶ 设[]2,8x ∈,函数()()21()log log 2a a f x ax a x =⋅的最大值是1,最小值是18-,求a 的值.【解析】 ⑴ []6,13⑵ [)0,+∞. ⑶ 12a =.考点:复合函数的性质初步【例3】 ⑴函数()212log 56y x x =-+的单调增区间为( )A .52⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭,B .(3)+∞,C .52⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭, D .(2)-∞,⑵函数2212x x y -++⎛⎫= ⎪⎝⎭的单调递增区间是( )A .11,2⎡⎤-⎢⎥⎣⎦B .(],1-∞-C .[)2,+∞D .1,22⎡⎤⎢⎥⎣⎦⑶函数421x x y =-+的值域为_______,单调递减区间为________.【解析】 ⑴ D ;⑵ D ;⑶ 3,4⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭;(),1-∞-.考点:复合函数的性质综合【例4】 ⑴函数()()212log 23f x x ax =-+,若()f x 在(],1-∞内是增函数,则a 的取值范围为________;若()f x 的单调递增区间是(],1-∞,则a 的取值范围为________. ⑵已知函数()()31axf x a -=≠,若()f x 在区间(]0,1上是减函数,则实数a 的取值范围是 . ⑶若函数()()2log 2a f x x x =+(0a >且1a ≠)在区间10,2⎛⎫⎪⎝⎭内恒有()0f x >,则()f x 的单调增区间是 .【解析】 ⑴ [12),;{1}.⑵()(],01,3-∞;⑶1,2⎛⎫-∞- ⎪⎝⎭考点:抽象函数的函数值问题 【例5】 ⑴若奇函数()f x (x ∈R )满足()21f =,()()()22f x f x f +=+,则()1f = ; ⑵定义在实数R 上的函数()y f x =具有如下性质: ①对任意x ∈R ,都有()()33f x f x =⎡⎤⎣⎦;②对任意12x x ∈R ,,且12x x ≠,都有()()12f x f x ≠. 则()()()101f f f -++=________. ⑶已知函数()f x (x ∈R )满足()12f =,()()()2f x y f x f y xy +=++,则 ()2f = ,()3f = ,()3f -= .⑷()f x 是定义在(0)+∞,上的增函数,对正实数x 、y 都有()()()f xy f x f y =+成立.则不等式()2log 0f x <的解集为_ ______.【解析】 ⑴12; ⑵ 0;⑶ 6,12,6; ⑷ ()1,2;【拓2】 定义在[]0,1上函数()f x 满足:① ()00f =;② ()()11f x f x +-=; ③ ()132x f f x ⎛⎫= ⎪⎝⎭;④ 对任意12,x x []0,1∈,若12x x <,则()()12f x f x ≤. 则()1f = ,12f ⎛⎫= ⎪⎝⎭ ,13f ⎛⎫= ⎪⎝⎭ ,18f ⎛⎫= ⎪⎝⎭. 【追问】12013f ⎛⎫= ⎪⎝⎭.【解析】 ()11f =;1122f ⎛⎫= ⎪⎝⎭;1132f ⎛⎫= ⎪⎝⎭;1184f ⎛⎫= ⎪⎝⎭. 【追问】112013128f ⎛⎫=⎪⎝⎭. 4.2抽象函数考点:抽象函数的性质【例6】 ⑴若函数()f x (x ∈R ,且0x ≠)对任意的非零实数,x y 满足()()()f xy f x f y =+.求证:()f x 为偶函数.⑵定义在R 上的函数()f x 同时满足下列条件:① 对任意x ,y ∈R ,恒有()()()f x y f x f y +=+; ② 当0x >时,()0f x <,且()12f =-.判断函数()f x 的奇偶性,并求函数()f x 在区间[]2,4-上的最大值和最小值.【解析】 ⑴ 令1,1x y ==-得(1)(1)(1)f f f -=+-,于是(1)0f =;再令1x y ==-得(1)2(1)0f f =-=,于是(1)0f -=.令1y =-得()()(1)()f x f x f f x -=+-=,又()f x 的定义域关于原点对称.故()f x 为偶函数. ⑵ ()f x 在区间[]2,4-上的最大值是(2)4f -=,最小值为(4)8f =-.【备注】本题可以通过函数原型快速得到答案或得到启发.对于⑴()ln f x x =(x ∈R )是符合函数的函数原型; 对于⑵()2f x x =-(x ∈R )是符合函数的函数原型.【拓3】 函数()f x 的定义域为R ,且()f x 的值不恒为0,又对于任意的实数m ,n ,总有()()22n m f m f n mf nf⎛⎫⎛⎫=+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭成立. ⑴ 求(0)f 的值;⑵ 求证:()0t f t ⋅≥对任意的t ∈R 成立; ⑶ 求所有满足条件的函数()f x .【解析】 ⑴ (0)0f =;⑵ 对任意t ∈R ,令2m n t ==,得2(2)4()f t t f t =⋅,于是21()(2)04t f t f t ⋅=≥; ⑶ ()f x x =.考点:零点定理【例7】 ⑴函数()237x f x x =+-在区间[02],上的零点必在下面的区间( )内.A.102⎡⎤⎢⎥⎣⎦, B.112⎡⎤⎢⎥⎣⎦,C.312⎡⎤⎢⎥⎣⎦, D.322⎡⎤⎢⎥⎣⎦, ⑵设函数()32log x f x a x+=-在区间()1,2内有零点,则实数a 的取值范围是( ) A .()31,log 2-- B .()30,log 2 C .()3log 2,1 D .()31,log 4 【解析】 ⑴ C ;⑵ C ;4.3函数零点考点:函数图象与零点、交点问题【例8】 ⑴方程2log (3)2x x +=的解的情况是( )A .仅有一根B .有两个正根C .有一个正根和一个负根D .有两个负根⑵已知()2881651x x f x x x x -⎧=⎨-+>⎩,≤,,()ln g x x =,则()f x 与()g x 的图象的交点个数为( )A .1B .2C .3D .4⑶若函数()x f x a x a =--(0a >且1a ≠)有两个零点,则实数a 的取值范围是 . ⑷若不等式2log 0a x x -<对102x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,恒成立,则实数a 的取值范围是_______.【解析】 ⑴ C ;⑵ C ;⑶ (1,)+∞;⑷ 1116⎡⎫⎪⎢⎣⎭,;考点:复合函数的零点问题【例9】 ⑴已知函数()y f x =和()y g x =在[]2,2-的图象如下所示:-22-22y -11-11Ox-22-22y -11-11Oxf xg x 给出下列四个命题:①方程()0f g x =⎡⎤⎣⎦有且仅有6个根 ②方程()0g f x =⎡⎤⎣⎦有且仅有3个根 ③方程()0f f x =⎡⎤⎣⎦有且仅有5个根 ④方程()0g g x =⎡⎤⎣⎦有且仅有4个根 其中正确的命题是 .(将所有正确的命题序号填在横线上). ⑵设1,11()1,1x x f x x ⎧≠⎪-=⎨⎪=⎩,若关于x 的方程()()20f x bf x c ++=⎡⎤⎣⎦有三个不同的实数解123,,x x x ,则222123x x x ++等于 . 【解析】 ⑴ ①③④;⑵ 5;【拓4】 已知()2f x x px q =++,关于x 的方程()()0f f x =有且只有一个实数根,求证:p 与q 同时大于0或者p 与q 同时等于0.【解析】 关于x 的方程()()0f f x =有且只有一个实数根,()f x 的图象只有如图两种情形(分别对应0∆>和0∆=的情形).进而容易证明命题成立.y=x 2y=x 1x 2x 1 yOx O xy一、选择题 1、设()()23132x x f x k =-+⋅+,当0x >时()f x 恒取正值,则k 的取值范围为( ) A .(),1-∞- B .(),221-∞- C .()1,221-- D .()221,221---【解析】 B ;2、设函数3y x =与212x y -⎛⎫= ⎪⎝⎭的图象的交点为00()x y ,,则0x 所在的区间是( )A .(01),B .(12),C .(23),D .(34),【解析】 B ;3、 关于x 的方程1log (0x aa x a =>且1)a ≠( )A .仅当1a >时,有唯一解B .仅当01a <<时,有唯一解C .有唯一解D .无解【解析】 C .4、 设函数()f x x x bx c =++,给出下列四个命题:①当0c =时,()y f x =是奇函数;②当00b c =>,时,方程()0f x =只有一个实根; ③函数()y f x =的图象关于点(0)c ,对称; ④方程()0f x =至多有两个实根;其中正确命题的个数为( )A .1个B .2个C .3个D .4个【解析】 C ;二、填空题 5、 设函数22()log log (1)f x x x =+-,则()f x 的定义域是_______;()f x 的最大值是_____.【解析】 (0,1);2-.6、 函数22()log (3)log (1)f x x x =++-的值域是___________,单调递增区间为_______.【解析】 (,2]-∞,(3,1)--.课后习题7、 若log (2)a y ax =-在[]01,上是x 的减函数,则a 的取值范围是______. 【解析】 (12)a ∈,;三、解答题 8、已知定义域为R 的函数()f x 满足:()()()f x y f x f y +=,且()31f >. ⑴求()0f ;⑵求证:()41f -<.【解析】 ⑴ (0)1f =;⑵ 3(3)(2)(1)(1)1f f f f ==>,故(1)1f >,从而24(4)(2)(1)1f f f ==>.令4,4x y ==-得,(4)(4)(0)1f f f -==,故1(4)1(4)f f -=<.命题得证. 【备注】()()()f x y f x f y +=的函数原型是指数函数()x f x a =,由(3)1f >知,1a >. 9、函数()2x f x =和()3g x x =的图象的示意图如图所示.设两函数的图象交于点()11,A x y 、()22,B x y ,且12x x <.x 1x 2BA C 2C 1yO x⑴ 请指出示意图中曲线1C 、2C 分别对应哪一个函数?⑵ 若[]1,1x a a ∈+,[]2,1x b b ∈+,且{},1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12a b ∈,指出a 、b 的值,并说明理由;⑶ 结合函数图象示意图,请把()πf 、()πg 、()2013f 、()2013g 四个数从小到大顺序排列.【解析】 ⑴ 1C 对应函数()3g x x =,2C 对应函数()2x f x =;⑵ 如下表,可得1a =,9b =.1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12()f x 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1024 2048 4096 ()g x1 8 27 641252163435127291000 1331 1728()()()() 10、已知关于x 的二次方程22210x mx m +++=.⑴ 若方程有两根,其中一根在区间()1,0-内,另一根在区间()1,2内,求m 的范围. ⑵ 若方程两根均在区间()0,1内,求m 的范围.【解析】 ⑴5162m -<<-.⑵1122m -<-≤。
高考数学复合函数知识点归纳不是任何两个函数都可以复合成一个复合函数,只有当Mx∩Du≠?时,二者才可以构成一个复合函数。
下面是小编为大家精心推荐数学复合函数知识点总结,希望能够对您有所帮助。
高考数学复合函数知识点归纳1.复合函数定义域若函数y=f(u)的定义域是B,u=g(x)的定义域是A,则复合函数y=f[g(x)]的定义域是D={x|x∈A,且g(x)∈B} 综合考虑各部分的x的取值范围,取他们的交集。
求函数的定义域主要应考虑以下几点:⑴当为整式或奇次根式时,R的值域;⑵当为偶次根式时,被开方数不小于0(即≥0);⑶当为分式时,分母不为0;当分母是偶次根式时,被开方数大于0;⑷当为指数式时,对零指数幂或负整数指数幂,底不为0(如,中)。
⑸当是由一些基本函数通过四则运算结合而成的,它的定义域应是使各部分都有意义的自变量的值组成的集合,即求各部分定义域集合的交集。
⑹分段函数的定义域是各段上自变量的取值集合的并集。
⑺由实际问题建立的函数,除了要考虑使解析式有意义外,还要考虑实际意义对自变量的要求⑻对于含参数字母的函数,求定义域时一般要对字母的取值情况进行分类讨论,并要注意函数的定义域为非空集合。
⑼对数函数的真数必须大于零,底数大于零且不等于1。
⑽三角函数中的切割函数要注意对角变量的限制。
注:设y=f(u)的最小正周期为T1,μ=φ(x)的最小正周期为T2,则y=f(μ)的最小正周期为T1_2,任一周期可表示为k_1_2(k属于R+)2.复合函数单调性依y=f(u),μ=φ(x)的单调性来决定。
即“增+增=增;减+减=增;增+减=减;减+增=减”,可以简化为“同增异减”。
⑴求复合函数的定义域;⑵将复合函数分解为若干个常见函数(一次、二次、幂、指、对函数);⑶判断每个常见函数的单调性;⑷将中间变量的取值范围转化为自变量的取值范围;⑸求出复合函数的单调性。
三角函数诱导公式记忆口诀“奇变偶不变,符号看象限”。
有关复合函数单调性的定义和解题方法一、复合函数的定义设y=f(u)的定义域为A ,u=g(x)的值域为B ,若A B ,则y 关于x 函数的y=f [g(x)]叫做函数f 与g 的复合函数,u 叫中间量.二、函数的单调区间1.一次函数y=kx+b(k ≠0).解 当k >0时,(-∞,+∞)是这个函数的单调增区间;当k <0时,(-∞,+∞)是这个函数的单调减区间.2.反比例函数y=x k (k ≠0).解 当k >0时,(-∞,0)和(0,+∞)都是这个函数的单调减区间,当k <0时,(-∞,0)和(0,+∞)都是这个函数的单调增区间.3.二次函数y=ax 2+bx+c(a ≠0).解 当a >1时(-∞,-a b 2)是这个函数的单调减区间,(-a b2,+∞)是它的单调增区间;当a <1时(-∞,-a b 2)是这个函数的单调增区间,(-a b2,+∞)是它的单调减区间;4.指数函数y=ax(a >0,a ≠1).解 当a >1时,(-∞,+∞)是这个函数的单调增区间,当0<a <1时,(-∞,+∞)是这个函数的单调减区间.5.对数函数y=log a x(a >0,a ≠1).解 当a >1时,(0,+∞)是这个函数的单调增区间,当0<a <1时,(0,+∞)是它的单调减区间.三、复合函数单调性相关定理引理1 :已知函数y=f [g(x)].若u=g(x)在区间(a,b)上是增函数,其值域为(c ,d),又函数y=f(u)在区间(c,d)上是增函数,那么,原复合函数y=f [g(x)]在区间(a,b)上是增函数.(本引理中的开区间也可以是闭区间或半开半闭区间.)证明 在区间(a,b)内任取两个数x 1,x 2,使a <x 1<x 2<b.因为u=g(x)在区间(a,b)上是增函数,所以g(x 1)<g(x 2),记u1=g(x 1),u2=g(x 2)即u 1<u 2,且u 1,u 2∈(c,d).因为函数y=f(u)在区间(c,d)上是增函数,所以f(u 1)<f(u 2),即f [g(x 1)]<f [f(x 2)], 故函数y=f [g(x)]在区间(a,b)上是增函数.引理2:已知函数y=f [g(x)].若u=g(x)在区间(a,b)上是减函数,其值域为(c ,d),又函数y=f(u)在区间(c,d)上是减函数,那么,复合函数y=f [g(x)]在区间(a,b)上是增函数.证明 在区间(a,b)内任取两个数x 1,x 2,使a <x 1<x 2<b.因为函数u=g(x)在区间(a,b)上是减函数,所以g(x 1)>g(x 2),记u1=g(x 1),u2=g(x 2)即u 1>u 2,且u 1,u 2∈(c,d).因为函数y=f(u)在区间(c,d)上是减函数,所以f(u 1)<f(u 2),即f [g(x 1)]<f [f(x 2)],故函数y=f [g(x)]在区间(a,b)上是增函数.规律:当两个函数的单调性相同时,其复合函数是增函数;当两个函数的单调性不同时,其复合函数为减函数。
专题07 函数的单调性、奇偶性、周期性与对称性(知识梳理)一、函数的单调性(一)函数的单调性和单调区间定义:1、增函数与减函数的定义:设函数)(x f y =的定义域为A ,区间A M ⊆,如果取区间M 中的任意两个值1x 、2x ,改变量012>-=∆x x x ,则当0)()(12>-=∆x f x f y 时,就称函数)(x f y =在区间M 上是增函数;当0)()(12<-=∆x f x f y 时,就称函数)(x f y =在区间M 上是减函数。
2、函数的单调性与单调区间:如果一个函数在某个区间M 上是增函数或是减函数,就说这个函数在这个区间M 上具有单调性(区间M 称为单调区间)。
此时也说函数是这一区间上的单调函数。
在单调区间上,增函数的图像是上升的,减函数的图像是下降的。
[多选]例1-1.下列给定函数中,在区间)10(,上单调递减的函数是( )。
A 、x x f =)(B 、)1(log )(21+=x x g C 、|1|)(-=x x h D 、12)(+=x x w【答案】BC【解析】x x f =)(在)0[∞+,上是增函数,)1(log )(21+=x x g 在)1(∞+-,上是减函数,|1|)(-=x x h 在]1(,-∞上是减函数,12)(+=x x w 在R 上是增函数,则)(x g 和)(x h 在区间)10(,上单调递减的函数,选BC 。
(二)对函数单调性定义的理解1、函数的单调性是局部性质:从定义上看,函数的单调性是指函数在定义域的某个子区间上的性质,即单调区间是定义域的子集,是函数的局部特征。
函数的单调性只在定义域内讨论,可以是整个定义域,也可以是定义域的某个子区间;如果一个函数在某个区间上是单调的,那么在这个区间的子区间上也是单调的。
但在某个区间上单调,在整个定义域上不一定单调。
如函数2x y =的定义域为R ,当)0[∞+∈,x 时是增函数,当]0(,-∞∈x 时是减函数。
有关复合函数单调性的定义和解题方法一、复合函数的定义设y=f(u)的定义域为A ,u=g(x)的值域为B ,若A B ,则y 关于x 函数的y=f [g(x)]叫做函数f 与g 的复合函数,u 叫中间量.二、函数的单调区间1.一次函数y=kx+b(k ≠0).解 当k >0时,(-∞,+∞)是这个函数的单调增区间;当k <0时,(-∞,+∞)是这个函数的单调减区间.2.反比例函数y=x k(k ≠0).解 当k >0时,(-∞,0)和(0,+∞)都是这个函数的单调减区间,当k <0时,(-∞,0)和(0,+∞)都是这个函数的单调增区间.3.二次函数y=ax 2+bx+c(a ≠0).解 当a >1时(-∞,-a b 2)是这个函数的单调减区间,(-a b2,+∞)是它的单调增区间;当a <1时(-∞,-a b 2)是这个函数的单调增区间,(-a b2,+∞)是它的单调减区间;4.指数函数y=ax(a >0,a ≠1).解 当a >1时,(-∞,+∞)是这个函数的单调增区间,当0<a <1时,(-∞,+∞)是这个函数的单调减区间.5.对数函数y=log a x(a >0,a ≠1).解 当a >1时,(0,+∞)是这个函数的单调增区间,当0<a <1时,(0,+∞)是它的单调减区间.三、复合函数单调性相关定理引理1 :已知函数y=f [g(x)].若u=g(x)在区间(a,b)上是增函数,其值域为(c ,d),又函数y=f(u)在区间(c,d)上是增函数,那么,原复合函数y=f [g(x)]在区间(a,b)上是增函数.(本引理中的开区间也可以是闭区间或半开半闭区间.)证明 在区间(a,b)内任取两个数x 1,x 2,使a <x 1<x 2<b.因为u=g(x)在区间(a,b)上是增函数,所以g(x 1)<g(x 2),记u1=g(x 1),u2=g(x 2)即u 1<u 2,且u 1,u 2∈(c,d).因为函数y=f(u)在区间(c,d)上是增函数,所以f(u 1)<f(u 2),即f [g(x 1)]<f [f(x 2)], 故函数y=f [g(x)]在区间(a,b)上是增函数.引理2:已知函数y=f [g(x)].若u=g(x)在区间(a,b)上是减函数,其值域为(c ,d),又函数y=f(u)在区间(c,d)上是减函数,那么,复合函数y=f [g(x)]在区间(a,b)上是增函数.证明 在区间(a,b)内任取两个数x 1,x 2,使a <x 1<x 2<b.因为函数u=g(x)在区间(a,b)上是减函数,所以g(x 1)>g(x 2),记u1=g(x 1),u2=g(x 2)即u 1>u 2,且u 1,u 2∈(c,d).因为函数y=f(u)在区间(c,d)上是减函数,所以f(u 1)<f(u 2),即f [g(x 1)]<f [f(x 2)],故函数y=f [g(x)]在区间(a,b)上是增函数.规律:当两个函数的单调性相同时,其复合函数是增函数;当两个函数的单调性不同时,其复合函数为减函数。
即我们所说的“同增异减”规律。
四、例题讲解例1 求下列函数的单调区间:y=log 4(x 2-4x+3)解法一:设 y=log 4u,u=x 2-4x+3.由 u >0,u=x 2-4x+3,x <1或x >3.当x ∈(-∞,1)时,u=x 2-4x+3为减函数,而y=log 4u 为增函数,所以(-∞,1)是复合函数的单调减区间;当x ∈(3,±∞)时,u=x 2-4x+3为增函数y=log 4u 为增函数,所以,(3,+∞)是复合函数的单调增区间.解法二:u=x 2-4x+3=(x -2)2-1,x >3或x <1,(复合函数定义域)x <2 (u 减)解得x <1.所以x ∈(-∞,1)时,函数u 单调递减.由于y=log 4u 在定义域内是增函数,所以由引理知:u=(x -2)2-1的单调性与复合函数的单调性一致,所以(-∞,1)是复合函数的单调减区间.下面我们求一下复合函数的单调增区间.u=x 2-4x+3=(x -2)2-1,x >3或x <1,(复合函数定义域)x >2 (u 增)解得x >3.所以(3,+∞)是复合函数的单调增区间.例2 求下列复合函数的单调区间:y=log 31 (2x -x 2)解: 设 y=log 31u,u=2x -x 2.由u >0u=2x -x 2解得原复合函数的定义域为0<x <2.由于y=log 31u 在定义域(0,+∞)内是减函数,所以,原复合函数的单调性与二次函数u=2x -x 2的单调性正好相反.易知u=2x-x2=-(x-1)2+1在x≤1时单调增.由0<x<2 (复合函数定义域)x≤1,(u增)解得0<x≤1,所以(0,1]是原复合函数的单调减区间. 又u=-(x-1)2+1在x≥1时单调减,由x<2, (复合函数定义域)x≥1, (u减)解得1≤x<2,所以[1,2)是原复合函数的单调增区间.例3 求y=267xx--的单调区间.解:设y=u,u=7-6x-x2,由u≥0,u=7-6x-x2解得原复合函数的定义域为-7≤x≤1.因为y=u在定义域[0+∞]内是增函数,所以由引理知,原复合函数的单调性与二次函数u=-x2-6x+7的单调性相同.易知u=-x2-6x+7=-(x+3)2+16在x≤-3时单调增加。
由-7≤x≤1,(复合函数定义域)x≤-3,(u增)解得-7≤x≤-3.所以[-7,3]是复合函数的单调增区间.易知u=-x2-6x+7=-(x+3)2+16在x≥-3时单调减,由-7≤x≤1 (复合函数定义域)x≥-3, (u减)解得-3≤x≤1,所以[-3,1]是复合函数的单调减区间.例4 求y=122)21(--xx的单调区间.解:设y=u)21(.由u∈R,u=x2-2x-1, 解得原复合函数的定义域为x∈R.因为y=u)21(在定义域R内为减函数,所以由引理知,二次函数u=x2-2x-1的单调性与复合函数的单调性相反.易知,u=x2-2x-1=(x-1)2-2在x≤1时单调减,由x∈R, (复合函数定义域)x≤1, (u减)解得x≤1.所以(-∞,1]是复合函数的单调增区间.同理[1,+∞)是复合函数的单调减区间.注意:单调区间必须是定义域的子集,当我们求单调区间时,必须先求出原复合函数的定义域.另外,咱们刚刚学习复合函数的单调性,做这类题目时,一定要按要求做,不要跳步.函数的奇偶性典型例题一、关于函数的奇偶性的定义定义说明:对于函数)(x f 的定义域内任意一个x :⑴)()(x f x f =- ⇔)(x f 是偶函数;⑵)()(x f x f -=-⇔)(x f 奇函数;函数的定义域关于原点对称是函数为奇(偶)函数的必要不充分条件。
二、函数的奇偶性的几个性质①、对称性:奇(偶)函数的定义域关于原点对称;②、整体性:奇偶性是函数的整体性质,对定义域内任意一个x 都必须成立; ③、可逆性: )()(x f x f =- ⇔)(x f 是偶函数;)()(x f x f -=-⇔)(x f 奇函数;④、等价性:)()(x f x f =-⇔0)()(=--x f x f)()(x f x f -=-⇔0)()(=+-x f x f⑤、奇函数的图像关于原点对称,偶函数的图像关于y 轴对称;⑥、可分性:根据函数奇偶性可将函数分类为四类:奇函数、偶函数、既是奇函数又是偶函数、非奇非偶函数。
三、函数的奇偶性的判断判断函数的奇偶性大致有下列两种方法:第一种方法:利用奇、偶函数的定义,主要考查)(x f 是否与)(x f -、)(x f 相等,判断步骤如下:①、定义域是否关于原点对称;②、数量关系)()(x f x f ±=-哪个成立;例1:判断下列各函数是否具有奇偶性⑴、x x x f 2)(3+= ⑵、2432)(x x x f += ⑶、1)(23--=x x x x f ⑷、2)(x x f = []2,1-∈x ⑸、x x x f -+-=22)( ⑹、2211)(x x x f -+-=解:⑴为奇函数 ⑵为偶函数 ⑶为非奇非偶函数⑷为非奇非偶函数 ⑸为非奇非偶函数 ⑹既是奇函数也是偶函数注:教材中的解答过程中对定义域的判断忽略了。
例2:判断函数⎩⎨⎧<≥-=)0()0()(22x x x x x f 的奇偶性。
.)(),()()()()()(,0,0)()()(,0,0)(0)0(:22222为奇函数故总有有时即当有时即当解x f x f x f x f x x x f x x x f x x x f x x x f f =-∴-=--=-=->-<-=-=--=-<->-==第二种方法:利用一些已知函数的奇偶性及下列准则(前提条件为两个函数的定义域交集不为空集):两个奇函数的代数和是奇函数;两个偶函数的和是偶函数;奇函数与偶函数的和既不非奇函数也非偶函数;两个奇函数的积为偶函数;两个偶函数的积为偶函数;奇函数与偶函数的积是奇函数。
四、关于函数的奇偶性的几个命题的判定。
命题1 函数的定义域关于原点对称,是函数为奇函数或偶函数的必要不充分条件。
此命题正确。
如果函数的定义域不关于原点对称,那么函数一定是非奇非偶函数,这一点可以由奇偶性定义直接得出。
命题2 两个奇函数的和或差仍是奇函数;两个偶函数的和或差仍是偶函数。
此命题错误。
一方面,如果这两个函数的定义域的交集是空集,那么它们的和或差没有定义;另一方面,两个奇函数的差或两个偶函数的差可能既是奇函数又是偶函数,如f(x)=x(x ∈〔-1,1〕),g(x)=x(x ∈〔-2,2〕),可以看出函数f(x)与g(x)都是定义域上的函数,它们的差只在区间〔-1,1〕上有定义且f(x)-g(x)=0,而在此区间上函数f(x)-g(x)既是奇函数又是偶函数。
命题3 f(x)是任意函数,那么|f(x)|与f(|x|)都是偶函数。
此命题错误。
一方面,对于函数|f(x)|=⎩⎨⎧<-≥),0)((),(0)((),(x f x f x f x f 不能保证f(-x)=f(x)或f(-x)=-f(x);另一方面,对于一个任意函数f(x)而言,不能保证它的定义域关于原点对称。
如果所给函数的定义域关于原点对称,那么函数f(|x|)是偶函数。
命题4 如果函数f(x)满足:|f(x)|=|f(-x)|,那么函数f(x)是奇函数或偶函数。
此命题错误。
如函数f(x)=⎩⎨⎧∈+=∈=),12(,),2(,2N n n x x N n n x x 从图像上看,f(x)的图像既不关于原点对称,也不关于y 轴对称,故此函数非奇非偶。