函数的单调性和奇偶性
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函数的奇偶性与单调性函数的奇偶性与单调性是数学中的重要概念,它们能够帮助我们更好地理解和分析函数的特征和行为。
本文将介绍函数的奇偶性和单调性的基本概念,并探讨二者之间的关系。
一、函数的奇偶性在数学中,函数的奇偶性是指函数在对称轴上的性质。
一个函数可以是奇函数或偶函数,或者既不是奇函数也不是偶函数。
1. 奇函数如果对于函数f(x),对于任意x,有f(-x) = -f(x),则称该函数为奇函数。
简单来说,奇函数的特点是关于原点对称,即函数图像关于原点对称。
奇函数的典型例子是正弦函数sin(x)和正切函数tan(x)等:- sin(-x) = -sin(x)- tan(-x) = -tan(x)2. 偶函数如果对于函数f(x),对于任意x,有f(-x) = f(x),则称该函数为偶函数。
简单来说,偶函数的特点是关于y轴对称,即函数图像关于y轴对称。
偶函数的典型例子是余弦函数cos(x)和双曲余弦函数cosh(x)等:- cos(-x) = cos(x)- cosh(-x) = cosh(x)3. 既不是奇函数也不是偶函数对于一些函数,既不满足奇函数的特性,也不满足偶函数的特性,此时我们称该函数为既不是奇函数也不是偶函数。
二、函数的单调性函数的单调性是指函数在定义域上的取值变化趋势。
一个函数可以是单调递增的、单调递减的,或者既不是单调递增也不是单调递减。
1. 单调递增如果对于函数f(x),对于任意x1和x2,当x1 < x2时,有f(x1) ≤ f(x2),则称该函数在定义域上是单调递增的。
单调递增函数的典型例子是线性函数y = kx (k > 0)和指数函数y = a^x (a > 1)等。
2. 单调递减如果对于函数f(x),对于任意x1和x2,当x1 < x2时,有f(x1) ≥ f(x2),则称该函数在定义域上是单调递减的。
单调递减函数的典型例子是线性函数y = kx (k < 0)和指数函数y = a^x (0 < a < 1)等。
第3讲函数的奇偶性与单调性考点梳理一.奇、偶函数的概念一般地,设函数y=f(x)的定义域为A,如果对于任意的x∈A,都有f(-x)=f(x),那么称函数y=f(x)是偶函数.如果对于任意的x∈A都有f(-x)=-f(x),那么称函数y=f(x)是奇函数.奇函数的图象关于原点对称;偶函数的图象关于y轴对称.二.函数奇偶性的性质(1)奇函数在关于原点对称的区间上若有单调性,则其单调性完全相同;偶函数在关于原点对称的区间上若有单调性,则其单调性恰恰相反.(2)在公共定义域内①两个奇函数的和是奇函数,两个奇函数的积是偶函数;②两个偶函数的和、积都是偶函数;③一个奇函数,一个偶函数的积是奇函数.(3)若f(x)为偶函数,则f(-x)=f(x)=f(|x|).(4)若奇函数f(x)定义域中含有0,则必有f(0)=0.但f(0)=0不能说f(x)为奇函数。
(5)复合函数的奇偶性特点是:“内偶则偶,内奇同外”.考点自测1.(2012·海安中学)设f(x)为定义在R上的奇函数,当x≥0时,f(x)=2x+2x +b(b为常数),则f(-1)的值是________.解析由f(0)=0,得b=-1,所以f(-1)=-f(1)=-(2+2-1)=-3.答案-32.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________.解析由f(x)是偶函数知,f(x)=f(-x),即ax2+bx=a(-x)2-bx,∴2bx=0,∴b=0.又f(x)的定义域应关于原点对称,即(a-1)+2a=0,∴a=13,故a+b=1 3.答案1 33.已知偶函数f (x )在区间[0,+∞)上单调递增,则满足f (2x -1)<f ⎝ ⎛⎭⎪⎫13的x 的取值范围是________.解析 f (x )是偶函数,其图象关于y 轴对称,又f (x )在[0,+∞)上递增, ∴f (2x -1)<f ⎝ ⎛⎭⎪⎫13⇔|2x -1|<13⇔13<x <23.答案 ⎝ ⎛⎭⎪⎫13,23三.函数的单调性 (1)单调函数的定义设函数f (x )的定义域为I ,如果对于定义域I 内某个区间D 上的任意两个自变量x 1,x 2,当x 1<x 2时,①若f (x 1)<f (x 2),则f (x )在区间D 上是增函数; ②若f (x 1)>f (x 2),则f (x )在区间D 上是减函数. (2)单调性、单调区间的定义若函数f (x )在区间D 上是增函数或减函数,则称函数f (x )在这一区间上具有(严格的)单调性,区间D 叫做f (x )的单调区间.四. 函数单调性的四种判断方法(1)定义法:取值、作差、变形、定号、下结论.(2)复合法:(复合函数中)同增异减,即内外函数的单调性相同时,为增函数,不同时为减函数.(3)导数法:利用导数研究函数的单调性.(高二内容) (4)图象法:利用图象研究函数的单调性.考点自测1.(2013·南京鼓楼模拟)函数f (x )=1+x -1-x 的最大值为M ,最小值为m ,则Mm =________.解析 由⎩⎨⎧1+x ≥0,1-x ≥0得-1≤x ≤1.因为f (x )在[-1,1]上是单调增函数,所以M=f (1)=2,m =f (-1)=-2,所以Mm =-1. 答案 -12.(2012·连云港模拟)已知函数f (x )=x -kx (k >0,x >0),则f (x 2+1)与f (x )的大小关系是________.解析 因为f (x )在(0,+∞)上单调递增,且x 2+1≥2x >x (x >0),所以f (x 2+1)>f (x ). 答案 f (x 2+1)>f (x )3.(2013·济南外国语学校检测)若f (x )=-x 2+2ax 与g (x )=ax +1在区间[1,2]上都是减函数,则a 的取值范围是________.解析 f (x )在[a ,+∞)上是减函数,对于g (x ),只有当a >0时,它有两个减区间为(-∞,-1)和(-1,+∞),故只需区间[1,2]是f (x )和g (x )的减区间的子集即可,则a 的取值范围是0<a ≤1. 答案 (0,1]考向一 函数单调性的判断【例1】 试讨论函数f (x )=axx -1(a ≠0)在(-1,1)上的单调性. 审题视点 可利用定义或导数法讨论函数的单调性. 解 设-1<x 1<x 2<1, f (x )=a x -1+1x -1=a ⎝ ⎛⎭⎪⎫1+1x -1, f (x 1)-f (x 2)=a ⎝ ⎛⎭⎪⎫1+1x 1-1-a ⎝ ⎛⎭⎪⎫1+1x 2-1=a x 2-x 1(x 1-1)(x 2-1)当a >0时,f (x 1)-f (x 2)>0,即f (x 1)>f (x 2), 函数f (x )在(-1,1)上递减;当a <0时,f (x 1)-f (x 2)<0,即f (x 1)<f (x 2),函数f (x )在(-1,1)上递增.[方法总结] 证明函数的单调性用定义法的步骤:取值—作差—变形—确定符号—下结论.【训练1】 已知f (x )=xx -a(x ≠a ). (1)若a =-2,试证f (x )在(-∞,-2)内单调递增; (2)若a >0且f (x )在(1,+∞)内单调递减,求a 的取值范围. (1)证明 任设x 1<x 2<-2, 则f (x 1)-f (x 2)=x 1x 1+2-x 2x 2+2=(x 1-x 2)(x 1+2)(x 2+2). ∵(x 1+2)(x 2+2)>0,x 1-x 2<0, ∴f (x 1)<f (x 2),∴f (x )在(-∞,-2)内单调递增. (2)解 任设1<x 1<x 2,则 f (x 1)-f (x 2)=x 1x 1-a -x 2x 2-a =a (x 2-x 1)(x 1-a )(x 2-a ), ∵a >0,x 2-x 1>0, ∴要使f (x 1)-f (x 2)>0,只需(x 1-a )(x 2-a )>0恒成立,∴a ≤1. 综上所述知0<a ≤1.考向二 函数单调性的应用【例2】 (2013·鞍山模拟)已知f (x )是定义在[-1,1]上的奇函数,且f (1)=1,若a ,b ∈[-1,1],a +b ≠0时,有f (a )+f (b )a +b >0成立.(1)判断f (x )在[-1,1]上的单调性,并证明它; (2)解不等式:f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x +12<f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1x -1;(3)若f (x )≤m 2-2am +1对所有的a ∈[-1,1]恒成立,求实数m 的取值范围. 解 (1)任取x 1,x 2∈[-1,1],且x 1<x 2, 则-x 2∈[-1,1],∵f (x )为奇函数,∴f (x 1)-f (x 2)=f (x 1)+f (-x 2) =f (x 1)+f (-x 2)x 1+(-x 2)·(x 1-x 2),由已知得f (x 1)+f (-x 2)x 1+(-x 2)>0,x 1-x 2<0,∴f (x 1)-f (x 2)<0,即f (x 1)<f (x 2). ∴f (x )在[-1,1]上单调递增. (2)∵f (x )在[-1,1]上单调递增,∴⎩⎪⎨⎪⎧x +12<1x -1,-1≤x +12≤1,-1≤1x -1≤1.∴-32≤x <-1.(3)∵f (1)=1,f (x )在[-1,1]上单调递增. ∴在[-1,1]上,f (x )≤1.问题转化为m 2-2am +1≥1,即m 2-2am ≥0,对a ∈[-1,1]成立. 下面来求m 的取值范围. 设g (a )=-2m ·a +m 2≥0.①若m =0,则g (a )=0≥0,对a ∈[-1,1]恒成立.②若m ≠0,则g (a )为a 的一次函数,若g (a )≥0,对a ∈[-1,1]恒成立,必须g (-1)≥0,且g (1)≥0, ∴m ≤-2,或m ≥2.∴m 的取值范围是m =0或m ≥2或m ≤-2.[方法总结] 函数单调性的应用,主要有两个方面,即应用单调性求字母取值范围,二是应用单调性比较数值大小或解函数不等式.【训练2】 (1)已知函数f (x )=⎩⎨⎧x 2+4x ,x ≥0,2x -x 2,x <0,若f (1-a 2)>f (a ),则实数a 的取值范围是________.(2)已知函数f (x )=2-axa -1(a ≠1)是区间(0,1]上的减函数,则实数a 的取值范围为________.解析 (1)画图象或求导,可知函数f (x )是R 上的增函数,于是由f (1-a 2)>f (a ),得1-a 2>a ,即a 2+a -1<0,解得-1-52<a <-1+52. (2)由题意,当x =1时,2-ax =2-a ≥0,所以a ≤2且a ≠1,a ≠0. 若a <0,则2-ax 是增函数,要使f (x )是区间(0,1]上的减函数,必有a -1<0,即a <1.所以a <0.若a >0,则2-ax 是减函数,要使f (x )是区间(0,1]上的减函数,必有a -1>0,即a >1.所以1<a ≤2.综上,得a 的取值范围是(-∞,0)∪(1,2]. 答案 (1)⎝ ⎛⎭⎪⎫-1-52,-1+52 (2)(-∞,0)∪(1,2]高考经典题组训练1.(2012·陕西卷改编)下列函数:①y =x +1;②y =-x 3;③y =1x ;④y =x |x |,其中既是奇函数又是增函数的序号是________.解析 y =-x 3;y =1x ,y =x |x |是奇函数,仅y =x |x |是增函数. 答案 ④3.(2012·上海卷)已知函数f (x )=e |x -a |(a 为常数).若f (x )在区间[1,+∞)上是增函数,则a 的取值范围是________.解析 因为y =e x 是增函数,所以由题意,y =|x -a |在区间[1,+∞)上是增函数,所以a ≤1. 答案 (-∞,1]4.(2010·天津卷改编)设f (x )=x 2-1,对任意x ∈⎣⎢⎡⎭⎪⎫32,+∞,f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x m -4m 2f (x )≤f (x-1)+4f (m )恒成立,求实数m 的取值范围.解 由题意,得x 2m 2-1-4m 2(x 2-1)≤(x -1)2-1+4(m 2-1)在x ∈⎣⎢⎡⎭⎪⎫32,+∞上恒成立,即1m 2-4m 2≤-3x 2-2x +1在⎣⎢⎡⎭⎪⎫32,+∞上恒成立.因为y =-3x 2-2x +1在⎣⎢⎡⎭⎪⎫32,+∞上单调递增,所以当x =32时,y min =-53,所以1m 2-4m 2≤-53,即(3m 2+1)(4m 2-3)≥0,解得m ≤-32或m ≥32.层训练A 级 基础达标演练(时间:30分钟 满分:60分)一、填空题(每小题5分,共30分)1.(2013·南京金陵中学检测)下列函数中:①f (x )=1x ;②f (x )=(x -1)2;③f (x )=e x ;满足“对任意x 1x 2∈(0,+∞),当x 1<x 2时,都有f (x 1)>f (x 2)”的函数序号是________.解析 由题意,即判断哪些函数是(0,+∞)内的减函数.仅f (x )=1x 符合题意. 答案 ①2.下列函数中:①y =-x +1;②y =x ;③y =x 2-4x +5;④y =2x ,在区间(0,2)上为增函数的是________(填所有正确的编号).解析 y =-x +1在R 上递减;y =x 在R +上递增;y =x 2-4x +5在(-∞,2]上递减,在[2,+∞)上递增,y =2x 在R +上递减. 答案 ②3.(2012·镇江调研)若函数f (x )=x 2+(a 2-4a +1)x +2在区间(-∞,1]上是减函数,则a 的取值范围是________. 解析 因为f (x )是二次函数且开口向上, 所以要使f (x )在(-∞,1]上是单调递减函数,则必有-a 2-4a +12≥1,即a 2-4a +3≤0,解得1≤a ≤3.答案 [1,3]4.(2011·新课标全国卷)下列函数:①y =x 3;②y =|x |+1;③y =-x 2+1;④y = 2-|x |.既是偶函数又在(0,+∞)单调递增的函数序号是________.解析 y =x 3是奇函数,y =-x 2+1与y =2-|x |在(0,+∞)上是减函数. 答案 ②5.已知f (x )是定义在(-1,1)上的奇函数,且f (x )在(-1,1)上是减函数,则不等式f (1-x )+f (1-x 2)<0的解集为________. 解析 由f (x )是定义在(-1,1)上的奇函数, 及f (1-x )+f (1-x 2)<0, 得f (1-x )<-f (1-x 2), 所以f (1-x )<f (x 2-1).又因为f (x )在(-1,1)上是减函数, 所以⎩⎨⎧-1<1-x <1,-1<1-x 2<1,解得0<x <1.1-x >x 2-1.故原不等式的解集为(0,1). 答案 (0,1)6.(2012·南师附中检测)已知函数y =f (x )是定义在R 上的偶函数,当x ≤0时,y =f (x )是减函数,若|x 1|<|x 2|,则结论:①f (x 1)-f (x 2)<0;②f (x 1)-f (x 2)>0;③f (x 1)+f (x 2)<0;④f (x 1)+f (x 2)>0中成立的是________(填所有正确的编号). 解析 由题意,得f (x )在[0,+∞)上是增函数,且f (x 1)=f (|x 1|),f (x 2)=f (|x 2|),从而由0≤|x 1|<|x 2|,得f (|x 1|)<f (|x 2|),即f (x 1)<f (x 2),f (x 1)-f (x 2)<0,只能①是正确的. 答案 ①二、解答题(每小题15分,共30分) 7.已知函数f (x )=1a -1x (a >0,x >0). (1)求证:f (x )在(0,+∞)上是增函数.(2)若f (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤12,2上的值域是⎣⎢⎡⎦⎥⎤12,2,求a 的值.(1)证明 法一 设x 2>x 1>0,则x 2-x 1>0,x 1x 2>0.因为f (x 2)-f (x 1)=⎝ ⎛⎭⎪⎫1a -1x 2-⎝ ⎛⎭⎪⎫1a -1x 1=1x 1-1x 2=x 2-x 1x 1x 2>0,所以f (x 2)>f (x 1),因此f (x )在(0,+∞)上是增函数. 法二 因为f (x )=1a -1x , 所以f ′(x )=⎝ ⎛⎭⎪⎫1a -1x ′=1x 2>0,所以f (x )在(0,+∞)上为增函数.(2)解 因为f (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤12,2上的值域是⎣⎢⎡⎦⎥⎤12,2,又f (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤12,2上单调递增,所以f ⎝ ⎛⎭⎪⎫12=12,f (2)=2,故a =25.8.已知函数f (x )对于任意x ,y ∈R ,总有f (x )+f (y )=f (x +y ),且当x >0时,f (x )<0,f (1)=-23.(1)求证:f (x )在R 上是减函数.(2)求f(x)在[-3,3]上的最大值和最小值.(1)证明法一因为函数f(x)对于任意x,y∈R总有f(x)+f(y)=f(x+y),所以令x=y=0,得f(0)=0.再令y=-x,得f(-x)=-f(x).在R上任取x1>x2,则x1-x2>0,f(x1)-f(x2)=f(x1)+f(-x2)=f(x1-x2).又由x>0时,f(x)<0,而x1-x2>0,所以f(x1-x2)<0,即f(x1)<f(x2).因此f(x)在R上是减函数.法二设x1>x2,则f(x1)-f(x2)=f(x1-x2+x2)-f(x2)=f(x1-x2)+f(x2)-f(x2)=f(x1-x2).又由x>0时,f(x)<0,而x1-x2>0,所以f(x1-x2)<0,即f(x1)<f(x2),所以f(x)在R上为减函数.(2)解因为f(x)在R上是减函数,所以f(x)在[-3,3]上也是减函数,所以f(x)在[-3,3]上的最大值和最小值分别为f(-3)与f(3).而f(3)=3f(1)=-2,f(-3)=-f(3)=2.所以f(x)在[-3,3]上的最大值为2,最小值为-2.。
函数的奇偶性与单调性一、基本概念(1)函数的奇偶性:前提:函数的定义域原点对称..........。
()()()(),x D f x f x f x f x ∈-=-=-任意则为偶函数;若,则为奇函数。
变式:()()()()()()0;10f x f x f x f x f x --±==±=的情况单独验证(整体性质)(2)函数的单调性:(局部性质)()()()()()12121212,,,x x D x x f x fx f x D f x fx D ∈<<>任意若能得到,则在上为增函数;得到,则在上为减函数。
()()()()1212121200f x f x fx f x D D x x x x --><--变式:,函数在上为增函数,,则函数在上为减函数。
y f x ±±⨯⨯⨯±=注:1.关于奇偶性,两函数的公共定义域存在且关于原点对称的前提下奇奇=奇函数,偶偶=偶函数,奇奇=偶函数,偶偶=偶函数,奇偶=奇函数奇偶=非奇非偶函数2.关于单调性:增+增=增函数,减+减=减函数,增-减=增函数,减-增=减函数;在的函数值全为正数(全为负数)的前提下,=减函数,=增函数增减()113.复合函数奇偶性与单调性的结论:()()()()()()(),,y fx y g x y g x y f x yf g x y fx y g x =====⎡⎤⎣⎦==的值域与的定义域有公共部分,则函数存在,其中是外层函数,是内层函数。
内偶外偶、内偶外奇、内奇外偶均为偶函数,只有内奇外奇才为奇函数。
内增外增、内减外减均为增函数,内增外减、内减外增均为减函数。
(3)函数的凹凸性(局部性质):()[]()()()[]()[]()121212,,,,,,22,f x f x x x y f x x a b x x f y f x a b a b ++⎛⎫=∈≠<= ⎪⎝⎭若任意都有则称在上为凹函数如图1,2;反之则称它在上为凸函数如图3,4。
函数的单调性知识要点1、函数单调性定义:如果对于任意的 x 1、x 2∈(a,b),当x 1<x 2时,都有f (x 1)<f (x 2)〔或f (x 1)>f (x 2)〕,那么就说f (x )在这个区间(a,b)上是增函数(或减函数),(a,b)叫这个函数的单调递增(或递减)区间,说f (x )在这一区间上具有(严格的)单调性。
2、函数单调性指的是某个区间上的性质,是定义域中的一部分;要说函数是增函数则必须在整个定义域内递增;函数在每个区间上递增也未必是增函数,如正切函数,y = -1/x 等;3、复合函数单调性:同增异减4、判断函数单调性的方法:①定义法,即比较法;②图象法;③复合函数单调性判断法则;6、一些常用的结论:①在公共定义域内:增函数+)(x f 增函数)(x g 是增函数; 减函数+)(x f 减函数)(x g 是减函数; 增函数-)(x f 减函数)(x g 是增函数; 减函数-)(x f 增函数)(x g 是减函数②函数(0)k y x k x=+>是奇函数,在(,-∞和)+∞上递增;在)⎡⎣和(0上是递减,进而可确定k y ax x =+型函数的的单调区间。
题型归类题型一:判断或证明函数的单调性例1 利用单调性的定义证明函数3()1f x x =-+在(-∞,+∞)上是减函数。
变式训练:讨论函数y =x +a x,(a >0)的单调性。
题型二:利用单调性求参数的值或取值范围例2(2004湖南)若f (x )= -x 2+2ax 与1)(+=x a x g 在区间[1,2]上都是减函数,则a 的值范围是题型三:函数单调性的应用例3 已知函数)(x f 的定义域是),0(+∞。
当1>x 时,,0)(>x f 且).()()(y f x f xy f +=(1) 求)1(f ;(2)证明)(x f 在定义域上是增函数;(3)如果1)31(-=f ,求满足不等式2)21()(≥--x f x f 的x 的取值范围。
函数的单调性和奇偶性的综合应用对称有点对称和轴对称奇数的图像关奇函于原点成点对称,偶函数的图像关于y 轴成轴对称图形。
1、函数的单调性:应用:若()y f x =是增函数,12()()f x f x > ⇒ 1x 2x应用:若()y f x =是减函数,12()()f x f x > ⇒ 1x 2x(1)若()y f x =是R 上的减函数,则(1)f 2(22)f a a ++2、熟悉常见的函数的单调性:y kx b =+、ky x =、2y ax bx c =++(2)若()f x ax =,()bg x x =-在(,0)-∞上都是减函数,则2()f x ax bx =+在(0,)+∞上是 函数(增、减)3、函数的奇偶性:定义域关于原点对称,()()f x f x -= ⇒ ()f x 是偶函数定义域关于原点对称,()()f x f x -=- ⇒ ()f x 是奇函数(当然,对于一般的函数,都没有恰好()()f x f x -=±,所以大部分函数都不具有奇偶性)(3) 已知函数21()4f x ax bx a b =+++是定义在[1,2]a a -上的奇函数,且(1)5f =,求a 、b(4) 若2()(2)(1)3f x K x K x =-+-+是偶函数,则()f x 的递减区间是_________________。
(5) 若函数()f x 是定义在R 上的奇函数,则(0)f =____________________________。
(6) 函数()y f x =的奇偶性如下:画出函数在另一半区间的大致图像O点对称:对称中心O 轴对称:偶函数奇函数奇函数奇函数4、单调性和奇偶性的综合应用 【类型1 转换区间】(1) 根据函数的图像说明,若偶函数()y f x =在(,0)-∞上是减函数,则()f x 在(0,)+∞上是 函数(增、减)(2) 已知()f x 为奇函数,当0x >时,()(1)f x x x =-,则当0x <时,()x =(3) R 上的偶函数在(0,)+∞上是减函数,3()4f - 2(1)f a a -+ (4) 设()f x 为定义在((,)-∞+∞上的偶函数,且()f x 在[0,)+∞为增函数,则(2)f -、()f π-、 (3)f 的大小顺序是( )A. ()(3)(2)f f f π->>-B. ()(2)(3)f f f π->->C. ()(3)(2)f f f π-<<-D. ()(2)(3)f f f π-<-<(5) 如果奇函数()f x 在区间[3,7]上的最小值是5,那么()f x 在区间[7,3]--上( )A. 最小值是5B. 最小值是-5C. 最大值是-5D. 最大值是5(6) 如果偶函数()f x 在[3,7]上是增函数,且最小值是-5那么()f x 在[7,3]--上是( )A. 增函数且最小值为-5B. 增函数且最大值为-5C. 减函数且最小值为-5D. 减函数且最大值为-5(7) 已知函数()f x 是定义在R 上的偶函数,且在(,0)-∞上()f x 是单调增函数,那么当10x <,20x >且120x x +<时,有( )A. 12()()f x f x ->-B. 12()()f x f x -<-C. 12()()f x f x -=-D. 不确定(8)如果()f x 是奇函数,而且在开区间(,0)-∞上是增函数,又(2)0f =,那么()0x f x ⋅<的解是( )A. 20x -<<或02x <<B. 20x -<<或2x >C. 2x <-或02x <<D. 3x <-或3x >(9) 已知函数()f x 为偶函数,x R ∈,当0x <时,()f x 单调递增,对于10x <,20x >,有12||||x x <,则( )A. 12()()f x f x ->-B. 12()()f x f x -<-C. 12()()f x f x -=-D. 12|()||()|f x f x -<-5、单调性和奇偶性的综合应用 【类型2 利用单调性解不等式】(1) 已知()y f x =是(3,3)-上的减函数,解不等式(3)(2)f x f x +>-(2) 定义在(1,1)-上的奇函数()f x 是减函数,且满足条件(1)(12)0f a f a -+-<,求a 的取值范围。
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。
函数的单调性与奇偶性①增函数的定义:如果函数f(x)在区间(a,b )上有定义,对于任意的x 1,x 2(a,b ),当x 1<x 2时,都有f(x 1)<f(x 2),那么函数f(x)在区间(a,b )上严格递增。
即函数f(x)在区间(a,b )上是增函数。
函数f(x)在区间(a,b )上严格递增,其图像是上升的。
②减函数的定义:如果函数f(x)在区间(a,b )上有定义,对于任意的x 1,x 2(a,b ),当x 1<x 2时,都有f(x 1)>f(x 2),那么函数f(x)在区间(a,b )上严格递减。
即函数f(x)在区间(a,b )上是减函数。
函数f(x)在区间(a,b )上严格递减,其图像是下降的。
注意:(1)函数的单调性离不开区间。
(2)单调函数是指在定义域上单调递增或单调递减的函数例1、用函数单调性的定义证明(1)在上是增函数。
(2)在上是减函数。
【课堂练习】1、证明在上是增函数。
∈∈32)(2++-=x x x f )41,(-∞1)(3+-=x x f ,0)(-∞x x xf 4)(+=),2(+∞2、证明在上是减函数。
例2、指出下列函数的单调区间(先考虑函数的定义域,再确定要研究的区间)(1) (2)例3、求复合函数的单调性(1) (2)X k b 1 . c o m注意某些判断函数单调性的逆向思维例4:已知函数在上是减函数,求实数的取值范围。
问题:如果该函数的递增区间是,怎样求解。
4)(2-=x xx f ,2)2(-11+=x y 123+-=x x y 245x x y --=1||-=x y 122--=ax x y )41,(-∞a )41,(-∞例5、求对勾函数)0k (>+=x k x y 的单调区间,画这些函数的图象。
问题:已知函数在上是增函数,求实数的取值范围。
奇函数、偶函数的定义: 奇函数:如果函数f(x)对于定义域内的任意x 的值,都有f(-x)=-f(x),那么函数f(x)是奇函数。
函数的单调性和奇偶性一、学习目标1.理解函数的单调性概念,能根据函数单调性定义证明函数在给定区间上的增减性。
2.会判定函数的单调性,会求单调区间。
3.准确掌握一次函数、二次函数的单调性。
4.解奇函数、偶函数的概念及图像物征,能判断某些函数的奇偶性;二、例题分析第一阶梯[例1]什么叫函数f (x)在区间[a,b]上是增函数(减函数)?[解]设任意的x1,x2∈[a,b],当x1<x2时,都有f(x1)<f(x2),那么就说f(x)在区间[a,b]上是增函数。
设任意的x1,x2∈[a,b],当x1<x2时,都有f(x1)>f(x2),都有f(x1)>f(x2),那么就说f(x)在区间[a,b] 上是减函数。
[评注]1.f(x)在某个区间上是增函数或减函数,那么就说函数f(x)在这一区间具有(严格的)单调性,这一区间叫做f(x)的单调区间。
2.函数的单调性相对于区间而言,这个区间当然是函数定义域的子集。
例如,的定义域A=(-∞,0)∪(0,+∞),那么,下列说法正确的是(把正确说法的代号都填上)①f(x)在其定义域A上是增函数②f(x)是单调函数③f(x)在区间(-∞,0)上是增函数④f(x)在区间(0,+∞)上是减函数⑤f(x)的单调增区间有(-∞,0),(0,+∞)答:正确说法是③、⑤,其它说法都是错误的,我们着重论证说法①是错误的:设x1=1,x2=1,则x1,x2∈A,但[例2]怎样根据函数单调性定义,证明函数的增减性?试举一例。
[解]根据单调性定义证明函数增减性的步骤是:(1)设x1,x2:即设x1、x2是该区间上的任意二值,且x1<x2(2)比较f(x1)和f(x2)的大小:通常采用作差法,即作差f(x1)-f(x2),变形,定号。
(也可以用“作商”等其它比较法)(3)作出结论:根据单调性定义,作出增函数或减函数的结论。
例:根据函数单调性定义证明在区间(0,2]上是减函数。
证明:设0<x1<x2≤2,则由;由∴由①得,f(x1)-f(x2)>0,即f(x1)>f(x2)。
∴在区间(0,2)上是减函数。
[例3]怎样判别函数的单调性?举例说明。
【解】目前应该学会判断单调性的三个判别法:1、定义法:根据增函数、减函数的定义来判别。
例如,判别函数的单调性:根据定义,先取x2>x1>0,作差这里的△f是函数改变量f(x2)-f(x1)的记号。
函数f(x)的单调性由△f的符号来确定,而△f的符号来确定,△f的符号由因式x1x2—4来确定:显然x=2是分界点,当x1,x2∈(0,2)时,x1x2-4<0,从而△f<0,即f(x2)<f(x1),所以f(x)在(0,2)上减函数;当x1,x2∈[2,+∞]时,x1x2-4>0,从而△f>0,即f(x2)>f(x1),所以f(x)在[2,+∞]上是增函数。
这就是“定义法”,我们根据增减性定义,求得了:函数的单调区间:(0,2)是减区间,[2,+∞]是增区间。
2、图象法:在直角坐标系中,函数y=f(x)在某一区间上从左到右图象上升,则f(x)在该区间上是增函数;相反,图象下降,则f(x)是减函数。
简言为“升增降减”。
例如求二次函数f(x)=-x2+4x+1的单调性。
因此f(x) 的图象是开口向下的抛物线,其最高的横坐标为2,在(-∞,2)上图象上升,在[2,+∞]上图象下降,所以f(x)的单调增区间是(-∞,2),单调减区间是[2,+∞]。
3、复合法:其判别法则是增函数的增函数是增函数;增函数的减函数是减函数;减函数的增函数是减函数;减函数的减函数是增函数。
简言为:增·增增;增·减减;减·增减;减·减增。
可类比乘法符号法则来记忆:(+)·(+)=(+);(+)·(-)=(-);(-)·(+)=(-);(-)·(-)=(+);例如,求函数的单调性。
解:先作复合映射函数u=x2-2x在(-∞,0)上是减函数,且u∈[0,+∞];而函数在[0,+∞]上是增函数,因为减函数的增函数是减函数,所以函数在(-∞,0]上是减函数。
同理,可得函数在[2,+∞]上是增函数。
【评注】函数单调性的主要问题是求函数的单调区间和增减性。
上面指出的三个判别法──定义法、图象法和复合法就是求单调递增区间或递减区间的基本方法。
第二阶梯[例4]根据函数单调性定义,证明函数上是增函数。
【证明】设x2>x1≥2,则[例5]根据函数单调性定义,证明函数在定义域上是减函数。
【证明】由3-x≥0得x≤3,∴函数f(x)的定义域是(-∞,3]设,则……①∵x1<x2≤3,∴,∴由①得∴在其定义域(-∞,3)上是减函数。
【评注】要注意严格按“定义法”证明的三步骤进行:在第一步中,应设,如果设成“x1<x2”或设成“x1<x2<3”都是错误的。
在第二步中,作差f(x1)-f(x2) ,要化成容易“定号”的形式,本题在①处用了“分子有理化”的技巧!应注意学会:(这里是慢镜头)。
在第三步中,一定要根据定义作出明确的结论。
[例6]试总结下列函数的单调性:(1)(2)【解】(1)当k>0时,f(x)在(-∞,+∞)上是增函数;当k<0时,f(x)在(-∞,+∞)上是减函数。
(2)当a>0,g(x)在(-∞,)上是减函数,在[,+∞]上是增函数。
第三阶段[例7]求下列函数的单调区间,并指出增减性(不要求证明):(1);(2)。
【探路】化归为基本函数,用复合法解(1);用图象法解(2)。
【解】(1)函数的定义域是,根据函数和的单调性,得函数的单调递增区间是:。
的单调递增区间是:。
(2)函数的定义域是。
作出该函数的图象如图1中的实线。
由图可知:函数的单调递减区间是:;单调递增区间是:。
【评注】求函数的单调区间有定义法、图象法、复合法,把复杂的函数化归为基本函数的性质和图象来解决。
但要注意选择快法,如本例之(2)用图象法是“快法”。
其中画图只需画草图,一分钟即可画出。
如用“复合法”解(2)也可以成功,但很慢,且容易求错。
例8:已知函数上是增函数,求实数a的取值范围。
【探路】画出二次函数的草图,用二次函数的单调界点来列a的不等式。
【解】如草图2,抛物线顶点横坐标为,函数是增函数的条件是,解得a的取值范围:a≤2。
[例9]根据函数单调性定义,证明函数上是减函数。
【探路】严格按照“根据定义证明单调性”的三个步骤来证明,特别注意难点是的“定号”。
由于,需证恒为正数,于是想到配方:但x1x2的符号不定,所以思路受阻,进而自我调节,产生各种思路:思路一:分类讨论。
思路二:重新配方,看能否不分类就能确定符号。
【证法一】任取x1<x2,则其中的符号:当x1x2≥0时,由x1<x2x1、x2中至少有一个非零当x1x2<0时,由-x1x2>0∴对任意的x1<x2,恒有又由∴,∴函数上是减函数。
【证法二】我们只证明:当x1<x2时,。
其余过程同证法一。
当且仅当时,即x1=x2=0时,上式等于零。
因为x1≠x2,所以恒成立。
【评注】本题的证明方法一──分类法是排除解题受阻的一个通法。
由于分类标准的不同,本题有许多证法,请你发现几个不同的分类证法。
本题证明方法二是反分类,是本题最简捷的证法。
由本题可知,任意不等二实数a,b,恒有。
[例10]判断函数的奇偶性。
思路分析:该题为分段函数,可分x<0和x>0两部分考察的关系,从而确定函数的奇偶性。
解:∵函数的定义域综上,对任意x∈(-∞,0)U(0,+∞)均有f(-x)=-f(x),所以函数f(x)为奇函数。
说明:本题关键要分段研究f(-x)与f(x)的关系。
[例11]证明函数思路分析:证明证明:函数的定义域为实数,且三、检测题1.函数y=(2k+1)x-1在R上是减函数,则()A. B. C. D.2.下列函数中,在区间(0,1)上是增函数的是()A. B. C. D.3.下列说法中,正确的是()A.y=是减函数B.y=(-1,0)∪(0,1)上是减函数C. y=(-∞,0)∪(0,+∞)上分别是减函数D. y=(0,+∞)上是减函数+2(a-1)x在区间(-∞,4)上是减函数,那么实数a的取值范4.函数f (x)=x2围是()A.a≥3B.a≤-3C.a≤5D.a=35.函数y=的单调递减区间是。
6.函数y=的单调递减区间是。
7.函数y=在(0,1)上是增函数,则K的取值范围是。
8.已知常数m和n满足mn<2,则函数在区间(,+∞)上的单调性为9.函数的单调递减区间是。
10、若函数的图像与函数()A、是奇函数而不是偶函数。
B、是偶函数而不是奇函数。
C、既是奇函数也是偶函数。
D、不是奇函数也不是偶函数。
11、函数()A、奇函数B、偶函数C、奇函数或偶函数D、非奇非偶函数。
【答案】1.D2.A3.C4.B5.(-∞,1)6. [-,+∞]7.K<08.减函数9. (-∞,0 )[1,3].10、B11、D。