?第三節(jié) 函數(shù)的奇偶性與周期性
[考綱傳真] 1.了解函數(shù)奇偶性的含義.2.會運(yùn)用基本初等函數(shù)的圖象分析函數(shù)的奇偶性.3.了解函數(shù)周期性、最小正周期的含義,會判斷、應(yīng)用簡單函數(shù)的周期性.

1.函數(shù)的奇偶性

偶函數(shù)
奇函數(shù)
定義
如果對于函數(shù)f(x)的定義域內(nèi)任意一個(gè)x
都有f(-x)=f(x),那么函數(shù)f(x)是偶函數(shù)
都有f(-x)=-f(x),那么函數(shù)f(x)是奇函數(shù)
圖象特征
關(guān)于y軸對稱
關(guān)于原點(diǎn)對稱
2.函數(shù)的周期性
(1)周期函數(shù):對于函數(shù)f(x),如果存在一個(gè)非零常數(shù)T,使得當(dāng)x取定義域內(nèi)的任何值時(shí),都有f(x+T)=f(x),那么就稱函數(shù)f(x)為周期函數(shù),稱T為這個(gè)函數(shù)的周期.
(2)最小正周期:如果在周期函數(shù)f(x)的所有周期中存在一個(gè)最小的正數(shù),那么這個(gè)最小正數(shù)就叫做f(x)的最小正周期.

1.函數(shù)奇偶性常用結(jié)論
(1)如果函數(shù)f(x)是偶函數(shù),那么f(x)=f(|x|).
(2)奇函數(shù)在兩個(gè)對稱的區(qū)間上具有相同的單調(diào)性;偶函數(shù)在兩個(gè)對稱的區(qū)間上具有相反的單調(diào)性.
(3)如果一個(gè)奇函數(shù)f(x)在原點(diǎn)處有定義,即f(0)有意義,那么一定有f(0)=0.
2.函數(shù)周期性常用結(jié)論
對f(x)定義域內(nèi)任一自變量的值x:
(1)若f(x+a)=-f(x),則T=2a(a>0).
(2)若f(x+a)=,則T=2a(a>0).
(3)若f(x+a)=-,則T=2a(a>0).
[基礎(chǔ)自測]
1.(思考辨析)判斷下列結(jié)論的正誤.(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”)
(1)偶函數(shù)圖象不一定過原點(diǎn),奇函數(shù)的圖象一定過原點(diǎn). (  )
(2)若函數(shù)y=f(x+a)是偶函數(shù),則函數(shù)y=f(x)關(guān)于直線x=a對稱. (  )
(3)若函數(shù)y=f(x+b)是奇函數(shù),則函數(shù)y=f(x)關(guān)于點(diǎn)(b,0)中心對稱.(  )
(4)函數(shù)f(x)在定義域上滿足f(x+a)=-f(x)(a>0),則f(x)是周期為2a的周期函數(shù). (  )
[答案] (1)× (2)√ (3)√ (4)√
2.已知f(x)=ax2+bx是定義在[a-1,2a]上的偶函數(shù),那么a+b的值是(  )
A.-         B.
C. D.-
B [依題意b=0,且2a=-(a-1),
∴b=0且a=,則a+b=.]
3.下列函數(shù)中,既不是奇函數(shù),也不是偶函數(shù)的是(  )
A.y=x+sin 2x B.y=x2-cos x
C.y=2x+ D.y=x2+sin x
D [A項(xiàng),定義域?yàn)镽,f(-x)=-x-sin 2x=-f(x),為奇函數(shù),故不符合題意;
B項(xiàng),定義域?yàn)镽,f(-x)=x2-cos x=f(x),為偶函數(shù),故不符合題意;
C項(xiàng),定義域?yàn)镽,f(-x)=2-x+=2x+=f(x),為偶函數(shù),故不符合題意;
D項(xiàng),定義域?yàn)镽,f(-x)=x2-sin x,-f(x)=-x2-sin x,因?yàn)閒(-x)≠-f(x),且f(-x)≠f(x),故為非奇非偶函數(shù).]
4.已知定義在R上的奇函數(shù)f(x)滿足f(x+4)=f(x),則f(8)的值為(  )
A.-1 B.0
C.1 D.2
B [∵f(x)為定義在R上的奇函數(shù),∴f(0)=0,
又f(x+4)=f(x),∴f(8)=f(0)=0.]
5.(教材改編)已知函數(shù)f(x)是奇函數(shù),在(0,+∞)上是減函數(shù),且在區(qū)間[a,b](a<b<0)上的值域?yàn)閇-3,4],則在區(qū)間[-b,-a]上有(  )
A.最大值4 B.最小值-4
C.最大值-3 D.最小值-3
B [法一:根據(jù)題意作出y=f(x)的簡圖,由圖知,選B.

法二:當(dāng)x∈[-b,-a]時(shí),-x∈[a,b],
由題意得f(b)≤f(-x)≤f(a),
即-3≤-f(x)≤4,
∴-4≤f(x)≤3,
即在區(qū)間[-b,-a]上f(x)min=-4,
f(x)max=3,故選B.]


判斷函數(shù)的奇偶性

【例1】 (1)設(shè)函數(shù)f(x),g(x)的定義域都為R,且f(x)是奇函數(shù),g(x)是偶函數(shù),則下列結(jié)論中正確的是(  )
A.f(x)g(x)是偶函數(shù)    B.|f(x)|g(x)是奇函數(shù)
C.f(x)|g(x)|是奇函數(shù) D.|f(x)g(x)|是奇函數(shù)
C [對于A:令h(x)=f(x)·g(x),則h(-x)=f(-x)·g(-x)=-f(x)·g(x)=-h(huán)(x),
∴h(x)是奇函數(shù),A錯(cuò).
對于B:令h(x)=|f(x)|g(x),則h(-x)=|f(-x)|g(-x)=|-f(x)|·g(x)=|f(x)|g(x)=h(x),
∴h(x)是偶函數(shù),B錯(cuò).
對于C:令h(x)=f(x)|g(x)|,則h(-x)=f(-x)|g(-x)|=-f(x)·|g(x)|=-h(huán)(x),∴h(x)是奇函數(shù),C正確.
對于D:令h(x)=|f(x)·g(x)|,則h(-x)=|f(-x)·g(-x)|=|-f(x)·g(x)|=|f(x)·g(x)|=h(x),
∴h(x)是偶函數(shù),D錯(cuò).]
(2)判斷下列函數(shù)的奇偶性.
①f(x)=lg;
②f(x)=ln(+x);
③f(x)=+;
④f(x)=.
[解]?、儆桑?得x>1或x<-1,即函數(shù)f(x)的定義域?yàn)?-∞,-1)∪(1,+∞),關(guān)于原點(diǎn)對稱.
又f(-x)=lg=lg=-lg=-f(x)
∴f(x)為奇函數(shù).
②f(x)的定義域?yàn)镽,
f(-x)=(ln-x)=ln
=-ln(+x)=-f(x),
∴f(x)為奇函數(shù).
③由得x=±1,
∴f(x)的定義域?yàn)閧-1,1}.
又f(1)+f(-1)=0,f(1)-f(-1)=0,
∴f(x)=±f(-x).
∴f(x)既是奇函數(shù)又是偶函數(shù).
④易知函數(shù)的定義域?yàn)?-∞,0)∪(0,+∞),關(guān)于原點(diǎn)對稱,又當(dāng)x>0時(shí),f(x)=x2+x,
則當(dāng)x<0時(shí),-x>0,
故f(-x)=x2-x=f(x);
當(dāng)x<0時(shí),f(x)=x2-x,則當(dāng)x>0時(shí),-x<0,
故f(-x)=x2+x=f(x),故原函數(shù)是偶函數(shù).
[規(guī)律方法] 1.判定函數(shù)奇偶性的3種常用方法
(1)定義法

(2)圖象法

(3)性質(zhì)法
設(shè)f(x),g(x)的定義域分別是D1,D2,那么在它們的公共定義域上:奇+奇=奇,奇×奇=偶,偶+偶=偶,偶×偶=偶,奇×偶=奇.
2.判斷分段函數(shù)奇偶性應(yīng)注意的問題
判斷分段函數(shù)的奇偶性應(yīng)分段分別證明f(-x)與f(x)的關(guān)系,只有對各段上的x都滿足相同關(guān)系時(shí),才能判斷其奇偶性.如本例(2)第④小題.
(1)設(shè)f(x)=ex+e-x,g(x)=ex-e-x,f(x),g(x)的定義域均為R,下列結(jié)論錯(cuò)誤的是(  )
A.|g(x)|是偶函數(shù) B.f(x)g(x)是奇函數(shù)
C.f(x)|g(x)|是偶函數(shù) D.f(x)+g(x)是奇函數(shù)
D [f(-x)=e-x+ex=f(x),f(x)為偶函數(shù).
g(-x)=e-x-ex=-g(x),g(x)為奇函數(shù).
|g(-x)|=|-g(x)|=|g(x)|,|g(x)|為偶函數(shù),A正確;f(-x)g(-x)=f(x)[-g(x)]=-f(x)g(x),
所以f(x)g(x)為奇函數(shù),B正確;
f(-x)|g(-x)|=f(x)|g(x)|,
所以f(x)|g(x)|是偶函數(shù),C正確;
f(x)+g(x)=2ex,
f(-x)+g(-x)=2e-x≠-(f(x)+g(x)),
且f(-x)+g(-x)=2e-x≠f(x)+g(x),
所以f(x)+g(x)既不是奇函數(shù)也不是偶函數(shù),D錯(cuò)誤,故選D.]
(2)判斷下列函數(shù)的奇偶性
①f(x)=ln(e+x)+ln(e-x);
②f(x)=;
③f(x)=.
[解]?、儆傻茫璭<x<e,
即函數(shù)f(x)的定義域?yàn)?-e,e),關(guān)于原點(diǎn)對稱.
又f(-x)=ln(e-x)+ln(e+x)=f(x),
所以函數(shù)f(x)是偶函數(shù).
②由2x-1≠0得x≠0,即函數(shù)f(x)的定義域?yàn)?-∞,0)∪(0,+∞),關(guān)于原點(diǎn)對稱.
又f(-x)===-=-f(x),
所以函數(shù)f(x)是奇函數(shù).
③函數(shù)f(x)的定義域?yàn)?-∞,0)∪(0,+∞),關(guān)于原點(diǎn)對稱.
當(dāng)x>0時(shí),-x<0,則f(-x)=(-x)2-1=x2-1=-f(x),
當(dāng)x<0時(shí),-x>0,則f(-x)=-(-x)2+1=-x2+1=-f(x),
綜上所述,f(-x)=-f(x).因此函數(shù)f(x)是奇函數(shù).


函數(shù)奇偶性的應(yīng)用


【例2】 (1)(2018·全國卷Ⅲ)已知函數(shù)f(x)=ln(-x)+1,f(a)=4,則f(-a)=________.
(2)已知f(x)是定義在R上的奇函數(shù),當(dāng)x>0時(shí),f(x)=x2-4x,則f(x)=________.
(3)函數(shù)f(x)=為奇函數(shù),則a=________.
(1)-2 (2) (3)-1 [(1)由f(a)=ln(-a)+1=4,得ln(-a)=3,所以f(-a)=ln(+a)+1=-ln +1=-ln(-a)+1=-3+1=-2.
(2)∵f(x)是定義在R上的奇函數(shù),∴f(0)=0.
又當(dāng)x<0時(shí),-x>0,∴f(-x)=x2+4x.又f(x)為奇函數(shù),
∴f(-x)=-f(x),
即f(x)=-x2-4x(x<0),
∴f(x)=
(3)由題意得f(-1)+f(1)=0,即2(a+1)=0,解得a=-1,經(jīng)檢驗(yàn),a=-1時(shí),函數(shù)f(x)為奇函數(shù).]
[規(guī)律方法] 已知函數(shù)奇偶性可以解決的4個(gè)問題
(1)求函數(shù)值:將待求值利用奇偶性轉(zhuǎn)化為已知區(qū)間上的函數(shù)值求解.
(2)求解析式:將待求區(qū)間上的自變量轉(zhuǎn)化到已知區(qū)間上,再利用奇偶性求出.
(3)求解析式中的參數(shù):利用待定系數(shù)法求解,根據(jù)f(x)±f(-x)=0得到關(guān)于參數(shù)的恒等式,由多項(xiàng)式恒等列出關(guān)于參數(shù)的方程或方程組,進(jìn)而得出參數(shù)的值,也可利用特殊值求解.如利用f(-1)=±f(1)直接求參數(shù)的值.
(4)畫函數(shù)圖象:利用奇偶性可畫出另一對稱區(qū)間上的圖象.
(1)設(shè)函數(shù)f(x)是定義在R上的奇函數(shù),且f(x)=則g(f(-8))=(  )
A.-1 B.-2
C.1 D.2
(2)已知函數(shù)f(x)=x3+sin x+1(x∈R),若f(a)=2,則f(-a)的值為(  )
A.3 B.0
C.-1 D.-2
(3)已知f(x)為偶函數(shù),當(dāng)x≤0時(shí),f(x)=e-x-1-x,則f(x)=________.
(4)設(shè)f(x)是定義在R上的奇函數(shù),當(dāng)x≤0時(shí),f(x)=2x+2x+b(b為常數(shù)),則f(1)=________.
(1)A (2)B (3) (4) [(1)因?yàn)閒(x)為奇函數(shù),所以f(-8)=-f(8)=-log39=-2,
所以g(f(-8))=g(-2)=f(-2)=-f(2)=-log33=-1.
(2)設(shè)F(x)=f(x)-1=x3+sin x,顯然F(x)為奇函數(shù),又F(a)=f(a)-1=1,所以F(-a)=f(-a)-1=-1,從而f(-a)=0.故選B.
(3)當(dāng)x>0時(shí),-x<0,則f(-x)=ex-1+x,
又f(-x)=f(x),因此f(x)=ex-1+x.
所以f(x)=.
(4)由題意知f(0)=20+2×0+b=0,解得b=-1.
所以當(dāng)x≤0時(shí),f(x)=2x+2x-1,所以
f(1)=-f(-1)=-[2-1+2×(-1)-1]=.]


函數(shù)的周期性及應(yīng)用

【例3】 (1)(2019·沈陽模擬)函數(shù)f(x)滿足f(x+1)=-f(x),且當(dāng)0≤x≤1時(shí),f(x)=2x(1-x),則f的值為(  )
A. B.
C.- D.-
(2)已知定義在R上的函數(shù)f(x)滿足f(4)=2-,且對任意的x都有f(x+2)=,則f(2 018)=(  )
A.-2- B.-2+
C.2- D.2+
(3)已知定義在R上的函數(shù)滿足f(x+2)=-,當(dāng)x∈(0,2]時(shí),f(x)=2x-1.則f(1)+f(2)+f(3)+…+f(2 018)的值為________.
(1)A (2)A (3)1 348 [(1)由f(x+1)=-f(x)得f(x+2)=f(x),即函數(shù)f(x)的周期為2,則f=f=2××=,故選A.
(2)由f(x+2)=得f(x+4)=f(x).
所以函數(shù)f(x)的周期為4,所以f(2 018)=f(2).
又f(4)=f(2+2)==2-,
所以-f(2)==2+,即f(2)=-2-,故選A.
(3)∵f(x+2)=-,
∴f(x+4)=-=f(x),
∴函數(shù)y=f(x)的周期T=4.
又x∈(0,2]時(shí),f(x)=2x-1,
∴f(1)=1,f(2)=3,f(3)=-=-1,f(4)=-=-.
∴f(1)+f(2)+f(3)+…+f(2 018)
=504[f(1)+f(2)+f(3)+f(4)]+f(504×4+1)+f(504×4+2)
=504+1+3
=1 348.]
[規(guī)律方法] (1)判斷函數(shù)周期性的方法
①定義法:判斷函數(shù)的周期性只需證明f(x+T)=f(x)(T≠0)便可證明函數(shù)是周期函數(shù),且周期為T.
②結(jié)論法:對f(x)定義域內(nèi)任一自變量的值x,
ⅰ.若f(x+a)=-f(x),則T=2a(a>0);
ⅱ.若;
ⅲ.若.
(2)函數(shù)周期性的應(yīng)用,根據(jù)函數(shù)的周期性,可以由函數(shù)局部的性質(zhì)得到函數(shù)的整體性質(zhì),即周期性可將未知區(qū)間上的函數(shù)值、解析式、圖象轉(zhuǎn)化到已知區(qū)間上,在解決具體問題時(shí),要注意結(jié)論:若T是函數(shù)的周期,則kT(k∈Z且k≠0)也是函數(shù)的周期.
(1)(2019·長沙模擬)已知定義在R上的函數(shù)f(x)滿足f(x+1)=-f(x),且f(x)=則下列函數(shù)值為1的是(  )
A.f(2.5) B.f(f(2.5))
C.f(f(1.5)) D.f(2)
(2)設(shè)定義在R上的函數(shù)f(x)滿足f(x+2)=f(x),且當(dāng)x∈[0,2)時(shí),f(x)=2x-x2,則f(0)+f(1)+f(2)+…+f(2 019)=________.
(1)D (2)1 010 [(1)由f(x+1)=-f(x)知f(x+2)=-f(x+1)=f(x),于是f(x)是以2為周期的周期函數(shù),從而f(2.5)=f(0.5)=-1,f(f(2.5))=f(-1)=f(1)=-1,f(f(1.5))=f(f(-0.5))=f(1)=-1,f(2)=f(0)=1,故選D.
(2)∵f(x+2)=f(x),
∴函數(shù)f(x)的周期T=2.
又當(dāng)x∈[0,2)時(shí),f(x)=2x-x2,∴f(0)=0,f(1)=1,f(0)+f(1)=1.
∴f(0)+f(1)=f(2)+f(3)=f(4)+f(5)=…=f(2 018)+f(2 019)=1,
∴f(0)+f(1)+f(2)+…+f(2 019)=1 010.]


函數(shù)性質(zhì)的綜合應(yīng)用


?考法1 奇偶性與單調(diào)性結(jié)合
【例4】  (2017·全國卷Ⅰ)函數(shù)f(x)在(-∞,+∞)單調(diào)遞減,且為奇函數(shù).若f(1)=-1,則滿足-1≤f(x-2)≤1的x的取值范圍是(  )
A.[-2,2] B.[-1,1]
C.[0,4] D.[1,3]
D [∵f(x)為奇函數(shù),
∴f(-x)=-f(x).
∵f(1)=-1,∴f(-1)=-f(1)=1.
故由-1≤f(x-2)≤1,得f(1)≤f(x-2)≤f(-1).
又f(x)在(-∞,+∞)單調(diào)遞減,
∴-1≤x-2≤1,
∴1≤x≤3.故選D.]
?考法2 奇偶性與周期性結(jié)合
【例5】 (2017·山東高考)已知f(x)是定義在R上的偶函數(shù),且f(x+4)=f(x-2).若當(dāng)x∈[-3,0]時(shí),f(x)=6-x,則f(919)=________.
6 [∵f(x+4)=f(x-2),
∴f((x+2)+4)=f((x+2)-2),即f(x+6)=f(x),
∴f(x)是周期為6的周期函數(shù),
∴f(919)=f(153×6+1)=f(1).
又f(x)是定義在R上的偶函數(shù),
∴f(1)=f(-1)=6,即f(919)=6.]
?考法3 奇偶性、周期性與單調(diào)性結(jié)合
【例6】 已知定義在R上的奇函數(shù)f(x)滿足f(x-4)=-f(x),且在區(qū)間[0,2]上是增函數(shù),則(  )
A.f(-25)<f(11)<f(80)
B.f(80)<f(11)<f(-25)
C.f(11)<f(80)<f(-25)
D.f(-25)<f(80)<f(11)
D [因?yàn)閒(x)滿足f(x-4)=-f(x),
所以f(x-8)=f(x),所以函數(shù)f(x)是以8為周期的周期函數(shù),則f(-25)=f(-1),f(80)=f(0),f(11)=f(3).
由f(x)是定義在R上的奇函數(shù),且滿足f(x-4)=-f(x),得f(11)=f(3)=-f(-1)=f(1).
因?yàn)閒(x)在區(qū)間[0,2]上是增函數(shù),f(x)在R上是奇函數(shù),所以f(x)在區(qū)間[-2,2]上是增函數(shù),
所以f(-1)<f(0)<f(1),即f(-25)<f(80)<f(11).故選D.]
[規(guī)律方法] 函數(shù)性質(zhì)綜合應(yīng)用問題的常見類型及解題方法
(1)函數(shù)單調(diào)性與奇偶性結(jié)合.注意函數(shù)單調(diào)性及奇偶性的定義,以及奇、偶函數(shù)圖象的對稱性.
(2)周期性與奇偶性結(jié)合.此類問題多考查求值問題,常利用奇偶性及周期性進(jìn)行交換,將所求函數(shù)值的自變量轉(zhuǎn)化到已知解析式的函數(shù)定義域內(nèi)求解.
(3)周期性、奇偶性與單調(diào)性結(jié)合.解決此類問題通常先利用周期性轉(zhuǎn)化自變量所在的區(qū)間,然后利用奇偶性和單調(diào)性求解.
(1)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)<f的x的取值范圍是(  )
A. B.
C. D.
(2)已知f(x)是定義在R上的偶函數(shù),并且f(x)f(x+2)=-1,當(dāng)2≤x≤3時(shí),f(x)=x,則f(105.5)=________.
(3)定義在R上的偶函數(shù)f(x)滿足f(x+1)=-f(x),且在[0,1]上單調(diào)遞增,設(shè)a=f(3),b=f(),c=f(2),則a,b,c的大小關(guān)系是________.
(1)A (2)2.5 (3)a>b>c [(1)因?yàn)閒(x)是偶函數(shù),所以其圖象關(guān)于y軸對稱,
又f(x)在[0,+∞)上單調(diào)遞增,
f(2x-1)<f,
所以|2x-1|<,所以<x<.
(2)由已知,可得f(x+4)=f[(x+2)+2]=-=-=f(x),
故函數(shù)f(x)的周期為4.
所以f(105.5)=f(4×27-2.5)=f(-2.5)=f(2.5),
因?yàn)?≤2.5≤3,由題意,得f(2.5)=2.5.
所以f(105.5)=2.5
(3)由f(x+1)=-f(x)得f(x+2)=f(x),即函數(shù)f(x)的周期為2,則f(3)=f(1),f(2)=f(0),f()=f(-2)=f(2-),
由于0<2-<1,且函數(shù)f(x)在[0,1]上單調(diào)遞增,
所以f(3)>f()>f(2),即a>b>c.]



1.(2017·全國卷Ⅱ)已知函數(shù)f(x)是定義在R上的奇函數(shù),當(dāng)x∈(-∞,0)時(shí),f(x)=2x3+x2,則f(2)=________.
12 [法一:令x>0,則-x<0.
∴f(-x)=-2x3+x2.
∵函數(shù)f(x)是定義在R上的奇函數(shù),
∴f(-x)=-f(x).
∴f(x)=2x3-x2(x>0).
∴f(2)=2×23-22=12.
法二:f(2)=-f(-2)
=-[2×(-2)3+(-2)2]=12.]
2.(2015·全國卷Ⅰ)若函數(shù)f(x)=xln(x+)為偶函數(shù),則a=________.
1 [∵f(x)為偶函數(shù),∴f(-x)-f(x)=0恒成立,
∴-xln(-x+)-xln(x+)=0恒成立,∴xln a=0恒成立,∴l(xiāng)n a=0,即a=1.]

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