【核心素養(yǎng)】
以具體函數(shù)為載體,通過考查函數(shù)的奇偶性、周期性及函數(shù)圖像的對稱性,凸顯數(shù)學抽象、數(shù)學運算、邏輯推理、直觀想象等數(shù)學核心素養(yǎng).
【知識點展示】
(一)函數(shù)的奇偶性
1.判斷函數(shù)的奇偶性的兩種方法
(1)定義法:
(2)圖象法:
2.函數(shù)奇偶性的應用
(1)求函數(shù)解析式
①將所求解析式自變量的范圍轉化為已知解析式中自變量的范圍;②將轉化后的自變量代入已知解析式;③利用函數(shù)的奇偶性求出解析式.
(2)求參數(shù)值
在定義域關于原點對稱的前提下,根據(jù)奇函數(shù)滿足f(-x)=-f(x)或偶函數(shù)滿足f(-x)=f(x)列等式,根據(jù)等式兩側對應相等確定參數(shù)的值.特別要注意的是:若能夠確定奇函數(shù)的定義域中包含0,可以根據(jù)f(0)=0列式求解,若不能確定則不可用此法.
(二)函數(shù)的周期性
函數(shù)周期性的判定及應用
(1)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)根據(jù)函數(shù)的周期性,可以由函數(shù)局部的性質得到函數(shù)整體的性質,函數(shù)的周期性常與函數(shù)的其他性質綜合考查.
(3)在解決具體問題時,要注意結論“若T是函數(shù)的周期,則kT(k∈Z且k≠0)也是函數(shù)的周期”的應用.
(三)常用結論
1.函數(shù)奇偶性的四個重要結論
(1)如果一個奇函數(shù)f(x)在x=0處有定義,那么一定有f(0)=0.
(2)如果函數(shù)f(x)是偶函數(shù),那么f(x)=f(|x|).
(3)奇函數(shù)在關于原點對稱的區(qū)間上具有相同的單調性;偶函數(shù)在關于原點對稱的區(qū)間上具有相反的單調性.
(4)若y=f(x+a)是奇函數(shù),則f(-x+a)=-f(x+a);若y=f(x+a)是偶函數(shù),則f(-x+a)=f(x+a).
2.周期性的幾個常用結論
對f(x)的定義域內任一自變量的值x,周期為T,則
(1)若f(x+a)=-f(x),則T=2a(a>0);
(2)若f(x+a)=eq \f(1,f?x?),則T=2a(a>0);
(3)若f(x+a)=-eq \f(1,f?x?),則T=2a(a>0).
3.函數(shù)的圖象的對稱性
(1)函數(shù)y=f(x),若其圖象關于直線x=a對稱(a=0時,f(x)為偶函數(shù)),則
①f(a+x)=f(a-x);②f(2a+x)=f(-x);③f(2a-x)=f(x).
(2)函數(shù)y=f(x),若其圖象關于點(a,0)中心對稱(a=0時,f(x)為奇函數(shù)),則
①f(a+x)=-f(a-x);②f(2a+x)=-f(-x);
③f(2a-x)=-f(x).
(3)函數(shù)y=f(x),若其圖象關于點(a,b)中心對稱,則
①f(a+x)+f(a-x)=2b;②f(2a+x)+f(-x)=2b;③f(2a-x)+f(x)=2b.
(4)函數(shù)f(x)與g(x)的圖象關于直線x=a對稱,則g(x)=f(2a-x).
(5)函數(shù)f(x)與g(x)的圖象關于直線y=a對稱,則g(x)=2a-f(x).
【??碱}型剖析】
題型一 函數(shù)奇偶性的判斷
例1.(2021·全國·高考真題(理))設函數(shù),則下列函數(shù)中為奇函數(shù)的是( )
A.B.C.D.
【答案】B
【解析】
【分析】
分別求出選項的函數(shù)解析式,再利用奇函數(shù)的定義即可.
【詳解】
由題意可得,
對于A,不是奇函數(shù);
對于B,是奇函數(shù);
對于C,,定義域不關于原點對稱,不是奇函數(shù);
對于D,,定義域不關于原點對稱,不是奇函數(shù).
故選:B
例2.(2022·湖南·雅禮中學二模)函數(shù)的定義域為,若是奇函數(shù),是偶函數(shù),則( )
A.是奇函數(shù)B.是偶函數(shù)
C.D.
【答案】B
【解析】
【分析】
根據(jù)奇偶函數(shù)的定義,結合函數(shù)的周期性、對稱性,整理化簡,即可得答案.
【詳解】
因為是奇函數(shù),
∴,
∵是偶函數(shù),
∴,即,
,
則,即周期為8;
另一方面,
∴,即是偶函數(shù).
故選:B.
【規(guī)律方法】
1.判斷函數(shù)奇偶性的方法
(1)定義法
(2)圖像法
(3)性質法:在公共定義域內有:奇±奇=奇,偶±偶=偶,奇×奇=偶,偶×偶=偶,奇×偶=奇.
2.熟記4種常見抽象函數(shù)的周期
(1)若f(x+a)=-f(x),則T=2|a|;
(2)若f(x+a)=eq \f(1,f?x?),則T=2|a|;
(3)若f(x+a)=-eq \f(1,f?x?),則T=2|a|;
(4)若f(x+a)=f(x-a),則T=2|a|.
題型二: 函數(shù)奇偶性的應用
例3.(2021·湖南·高考真題)已知函數(shù)為奇函數(shù),.若,則____________
【答案】.
【解析】
【分析】
由,得,由為奇函數(shù)得,可求得,再利用得到答案.
【詳解】
因為,,
所以, ,
因為為奇函數(shù),
所以,由,得,
因為,所以.
故答案為:6.
例4.(2021·全國·高考真題)已知函數(shù)是偶函數(shù),則______.
【答案】1
【解析】
【分析】
利用偶函數(shù)的定義可求參數(shù)的值.
【詳解】
因為,故,
因為為偶函數(shù),故,
時,整理得到,
故,
故答案為:1
例5.(2021·陜西漢中·高三階段練習(文))已知是定義在R上的奇函數(shù),當時,.
(1)求的解析式;
(2)若,求實數(shù)t的取值范圍.
【答案】(1)
(2)
【解析】
【分析】
(1)根據(jù)函數(shù)的奇偶性求得的解析式.
(2)根據(jù)函數(shù)的奇偶性和單調性化簡不等式,由此求得的取值范圍.
(1)
因為為R上的奇函數(shù),所以.
當時,,則.
因為是奇函數(shù),所以,所以.
(2)
當時,,則在上單調遞增.
因為是R上的奇函數(shù),所以在R上單調遞增.
由,可得,
所以,解得,故實數(shù)t的取值范圍是.
【總結提升】
函數(shù)奇偶性常見問題:
1.求函數(shù)值:將待求值利用奇偶性轉化為求已知解析式的區(qū)間上的函數(shù)值;
2.求解析式:將待求區(qū)間上的自變量轉化到已知解析式的區(qū)間上,再利用奇偶性的定義求出;
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得到關于參數(shù)的恒等式,由系數(shù)的對等性建立方程(組),進而得出參數(shù)的值;
4.畫函數(shù)圖象:利用函數(shù)的奇偶性可畫出函數(shù)在其對稱區(qū)間上的圖象;
5.求特殊值:利用奇函數(shù)的最大值與最小值之和為零求一些特殊結構的函數(shù)值.
題型三:函數(shù)的奇偶性、周期性、圖象的對稱性、函數(shù)的單調性及應用
例6.(2021·全國·高考真題(理))設函數(shù)的定義域為R,為奇函數(shù),為偶函數(shù),當時,.若,則( )
A.B.C.D.
【答案】D
【解析】
【分析】
通過是奇函數(shù)和是偶函數(shù)條件,可以確定出函數(shù)解析式,進而利用定義或周期性結論,即可得到答案.
【詳解】
因為是奇函數(shù),所以①;
因為是偶函數(shù),所以②.
令,由①得:,由②得:,
因為,所以,
令,由①得:,所以.
思路一:從定義入手.
所以.
思路二:從周期性入手
由兩個對稱性可知,函數(shù)的周期.
所以.
故選:D.
例7.(2022·全國·高考真題)已知函數(shù)的定義域為R,且,則( )
A.B.C.0D.1
【答案】A
【解析】
【分析】
根據(jù)題意賦值即可知函數(shù)的一個周期為,求出函數(shù)一個周期中的的值,即可解出.
【詳解】
因為,令可得,,所以,令可得,,即,所以函數(shù)為偶函數(shù),令得,,即有,從而可知,,故,即,所以函數(shù)的一個周期為.
因為,,,,,所以
一個周期內的.由于22除以6余4,
所以.
故選:A.
例8.(全國高考真題)函數(shù)在單調遞增,且為奇函數(shù),若,則滿足的的取值范圍是( ).
A.B.C.D.
【答案】D
【解析】
是奇函數(shù),故 ;又 是增函數(shù),,即 則有 ,解得 ,故選D.
例9.(全國高考真題)已知是定義域為的奇函數(shù),滿足.若,則( )
A.B.C.D.
【答案】C
【解析】
因為是定義域為的奇函數(shù),且,
所以,
因此,
因為,所以,
,從而,選C.
例10.【多選題】(2022·江蘇鹽城·三模)已知函數(shù)為上的奇函數(shù),為偶函數(shù),下列說法正確的有( )
A.圖象關于直線對稱B.
C.的最小正周期為4D.對任意都有
【答案】ABD
【解析】
【分析】
由奇偶性知的對稱中心為、對稱軸為,進而推得,即可判斷各選項的正誤.
【詳解】
由的對稱中心為,對稱軸為,
則也關于直線對稱且,A、D正確,
由A分析知:,故,
所以,
所以的周期為4,則,B正確;
但不能說明最小正周期為4,C錯誤;
故選:ABD
例11.【多選題】(2022·全國·模擬預測(理))已知是定義在上的奇函數(shù),且圖象關于直線對稱,當時,,則不等式成立的一個充分條件是( )
A.B.C.D.
【答案】C
【解析】
【分析】
先根據(jù)奇函數(shù)的性質求得,再根據(jù)函數(shù)圖象的解析式與性質畫出的圖象,結合函數(shù)圖象平移的性質得出的圖象,再根據(jù)函數(shù)的周期,數(shù)形結合分析即可
【詳解】
因為是定義在上的奇函數(shù),故,解得,根據(jù)當時,,結合奇函數(shù)的性質與直線對稱作圖,設是的圖象往左平移2個單位所得,畫出圖如下.
由題意,因為的圖象關于直線對稱,故,又為奇函數(shù),故,即,故,所以,故的周期為8.又不等式成立即在的函數(shù)圖象下方,由對稱性可得,當時與的交點的橫坐標為,結合圖象可得與的交點的橫坐標滿足,結合選項,當時,可考查即時的情況,滿足在的函數(shù)圖象下方,其他選項均不符合.
故選:C
例12.(2022·四川成都·模擬預測(理))已知函數(shù)的定義域為R,為偶函數(shù),為奇函數(shù),且當時,.若,則______.
【答案】0
【解析】
【分析】
根據(jù)題意可得關于對稱,也關于(1,0)對稱,進一步得到周期為4,再求出的值,最后可求出的值.
【詳解】
解:因為為偶函數(shù),
所以=,即=,
所以函數(shù)關于對稱,所以=,
又因為為奇函數(shù),
所以=-,
所以函數(shù)關于(1,0)對稱,=-=-,
即=-,
所以=-,=-=,
即=,
所以的周期為4,
在=-中令 ,得,所以 ,即,
又因為,所以,即,所以,
所以當時,,
所以,
所以,
,
,
,
所以則0.
故答案為:0.
【總結提升】
1.熟記4種常見抽象函數(shù)的周期
(1)若f(x+a)=-f(x),則T=2|a|;
(2)若f(x+a)=eq \f(1,f?x?),則T=2|a|;
(3)若f(x+a)=-eq \f(1,f?x?),則T=2|a|;
(4)若f(x+a)=f(x-a),則T=2|a|.
2.當函數(shù)具有兩個對稱時函數(shù)一般也是周期函數(shù).當函數(shù)是奇函數(shù),又有對稱軸時,則函數(shù)一定是周期函數(shù),且周期為;若有兩條對稱軸和,則函數(shù)是周期函數(shù),是函數(shù)的一個周期;同樣若有兩個對稱中心和,則函數(shù)是周期函數(shù),是函數(shù)的一個周期.

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