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高中数学竞赛函数的奇偶性与单调性

2024-06-29 来源:飒榕旅游知识分享网
函数的奇偶性与单调性

一.知识总结

1.函数的奇偶性(首先定义域必须关于原点对称)

(1)

(2)奇函数

在原点有定义

为奇函数;为偶函数;

(3)任一个定义域关于原点对称的函数个偶函数之和

一定可以表示成一个奇函数和一

(奇)(偶).

2.函数的单调性(注:①先确定定义域;②单调性证明一定要用定义)

(1)定义:区间上增函数,若

(2)奇函数在关于原点对称的区间上单调性相同;偶函数在关于原点对称的区间上单调性相反.判断函数单调性的方法:①定义法,即比差法;②图象法;③单调性的运算性质(实质上是不等式性质);④复合函数单调性判断法则.

3.周期性:周期性主要运用在三角函数及抽象函数中,是化归思想的重要手段.求周期的重要方法:①定义法;②公式法;③图象法;④利用重要结论:若函数f(x)

上任意两个值时有

,若,称

时有为

上减函数.

,称

满足f(a-x)=f(a+x),f(b-x)=f(b+x),a≠b,则T=2|a-b|.

二.例题精讲

【例1】已知定义域为的函数

(Ⅰ)求

(Ⅱ)若对任意的

,不等式

取值范围.

解析:(Ⅰ)因为

是奇函数,所以

=0,

是奇函数.

的值;

恒成立,求的

又由f(1)= -f(-1)知

(Ⅱ)由(Ⅰ)知.又由题设条件得:

即 : 整理得

上式对一切均成立,

从而判别式

【例2】设函数

表示和,并求

解:依题意有

在处取得极值-2,试用

的单调区间.

故 从而

解得

令 由于

,得在

或处取得极值,

,即。

(1) 若,即,则当时,;

(2) 当

时,;当时,;

从而的单调增区间为;

单调减区间为

若,即,同上可得,

的单调增区间为;单调减区间为

【例3】(理)设函数

成立,求实数的取值范围.

(文)讨论函数

(理) 解法一:令g(x)=(x+1)ln(x+1)-ax,对函数g(x)求导数:g′(x)=ln(x+1)+1-a

令g′(x)=0,解得x=ea-1-1,

(i)当a≤1时,对所有x>0,g′(x)>0,所以g(x)在[0,+∞)上是增函数,又g(0)=0,所以对x≥0,都有g(x)≥g(0),即当a≤1时,对于所有x≥0,都有 f(x)≥ax.

(ii)当a>1时,对于0<x<ea-1-1,g′(x)<0,所以g(x)在(0,ea-1-1)是减函数,

又g(0)=0,所以对0<x<ea-1-1,都有g(x)<g(0),即当a>1时,不是对所有的x≥0,都有f(x)≥ax成立.综上,a的取值范围是(-∞,1].

解法二:令g(x)=(x+1)ln(x+1)-ax,于是不等式f(x)≥ax成立即为g(x)≥g(0)成立.

,若对所有的,都有

的单调性

对函数g(x)求导数:g′(x)=ln(x+1)+1-a令g′(x)=0,解得x=ea

-1

-1,

当x>ea-1-1时,g′(x)>0,g(x)为增函数,当-1<x<ea-1-1,g′(x)<0,g(x)为减函数,

所以要对所有x≥0都有g(x)≥g(0)充要条件为ea-1-1≤0.由此得a≤1,即a的取值范围是(-∞,1]. (文)解:设

时,

时,

时,

为常量,无单调性

,则

为减函数

,则

为增函数

【例4】(理)已知函数 (Ⅰ)若

(Ⅱ)若

,且

=4,试证:

.

,讨论函数

,其中的单调性;

为常数.

(文)已知求

的表达式.

为定义在上的奇函数,当时,,

(理)

(文)解:∵

为奇函数, ∴

为奇函数 ∴

时,

三.巩固练习

1.已知值范围是( ) A.

B.

C.

是上的减函数,那么的取

D.

2.已知是周期为2的奇函数,当

则( )

时,,设

A.

3.下列函数中,在其定义域内既是奇函数又是减函数的是( )

A.

B. C. D.

B. C. D.

4.若不等式( )

对于一切(0,)成立,则的取值范围是

A.0 B. –2 C.- D.-3 5.设 A. C.

6.已知定义在上的奇函数为( )

A.-1 B.0 C.1 D.2

7.已知函数于直线

对称,记

的图象与函数

(.若

)的图象关在区间

满足

,则

的值

是偶函数 D.

是偶函数

是奇函数 B.

是奇函数

是上的任意函数,则下列叙述正确的是( )

是增函数,则实数的取值范围是( )

A.

8.(理)如果函数

增函数,那么实数的取值范围是( )

在区间

上是

B.

C.

D.

A.

B.

C.

9.对于上可导的任意函数 A.D.

10.已知

A.

B.

C.

11.已知函数

,若

12.已知函数

时,

是定义在,则当

13.

是定义在上的以3为周期的偶函数,且

=0在区间(0,6)内解的个数的最小值是

( )

,则方程

上的偶函数. 当时,

. 为奇函数,则

. D.

,则( )

B.

C.

,若满足

,则必有( )

D.

A.5 B.4 C.3 D.2

14.下列函数既是奇函数,又在区间 A.

上单调递减的是( )

B. C. D.

15.若函数

, 则该函数在

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

16.若函数

在区间

则的取值范围是( )

A.

B.

C.

17.设

是定义在上的奇函数,且

的图象关于直线 D.

内单调递增,上是( )

对称,则

18.

设,.

(Ⅰ)试判断函数

(Ⅱ)试求方程证明你的结论.

19. (理)已知

(1)当为何值时,

,函数

的奇偶性;

______.

上满足

,且在闭区间[0,7]上,只有

=0在闭区间[-2005,2005]上的根的个数,并

取得最小值?证明你的结论;(2)设在

[ -1,1]上是单调函数,求的取值范围.

(文)已知象关于直线且 (1)求

的解析式;(2)求

的单调区间;(3)若

的最大值为

.

为偶函数且定义域为对称,当

时,

,

的图象与

的图

,为实常数,

12,求.

20.已知函数

处的切线方程为

(1)求函数

的解析式;(2)求函数

21.已知向量

若函数

在区间(-

的单调区间.

的图象过点(0,2),且在点.

1,1)上是增函数,求的取值范围.

22. (理)已知函数

,

,

.若

,且

存在单调递减区间,求的取值范围.

(文)已知函数

巩固练习参考答案

1. C 2. D 3. A 4. C 5. D 6. B 7.

上是增函数,求实数的值.

上是减函数,且在区间

D 8. B 9. C 10. A 11. a= 12. -x-x4 13.

B 14. D 15. A 16. B 17. 0

18 .解:由f(2-x)=f(2+x),f(7-x)=f(7+x)得函数

,

从而知函数

不是奇函数,

的对称轴为

由 从而知函数 故函数

, 的周期为是非奇非偶函数;

,

(II)由

(II) 又

故f(x)在[0,10]和[-10,0]上均有有两个解,从而可知函数 在[0,2005]上有402个解,在[-2005.0]上有400个解, 所以函数

19. (理) 解:(I)对函数

求导数得

得[

+2(1-)-2]

=0从而

在[-2005,2005]上有802个解.

+2(1-)-2=0

解得

当 变化时,

的变化如下表

+ + 递增 0 极大值 - 递减 0 极小值 递增 ∴在=处取得极大值,在=

处取得极小值。

当≥0时,<-1,在数,

上为减函数,在上为增函

而当时=

.

时,

当x=0时,

所以当

取得最小值

(II)当≥0时,

于是

在上为单调函数的充要条件是

,解得

在[-1,1]上为单调函数的充要条件是

即的取值范围是

(文)解: (1) 先求

上的解析式

上的一点,

则点

关于

的对称点为

所以

再根据偶函数的性质, 求当

上的解析式为

.

所以

(2) 当

时,

时, 所以

因, 所以 所以

, 所以而.

上为减函数.

当时, 所以

,

因所以, 所以

, 即

所以在上为增函数

(3) 由(2)知

上为增函数,在

又因

为偶函数, 所以

所以

上的最大值

上为减函数,

20.解:(Ⅰ)由 所以 知

由在

得.

的图象经过P(0,2),知d=2,

处的切线方程是

故所求的解析式是 (Ⅱ) 解得 当 当

故 在

21. 解法1:依定义

内是减函数,在

内是增函数,

内是增函数.

故要使

.

解法2:依定义

开口向上的抛物线,

在区间(-1,1)上恒成立

的图象是开口向下的抛物线,

22. (理) 解:

则 所以

因为函数h(x)存在单调递减区间,

<0有解.又因为x>0时,则ax2+2x-1>0有x>0的解.

①当a>0时,y=ax+2x-1为开口向上的抛物线,ax+2x-1>0总有x>0的解;

②当a<0时,y=ax2+2x-1为开口向下的抛物线,而ax2+2x-1>0总有x>0的解;

则△=4+4a>0,且方程ax2+2x-1=0至少有一正根.此时,-1(文)解:

, 当

,

, ,

22

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