当前位置:首页>文档>第二章 §2.3 函数的奇偶性、周期性_2.2025数学总复习_2025年新高考资料_一轮复习_2025高考大一轮复习讲义+课件(完结)_2025高考大一轮复习数学(北师大版)_第一章~第二章

第二章 §2.3 函数的奇偶性、周期性_2.2025数学总复习_2025年新高考资料_一轮复习_2025高考大一轮复习讲义+课件(完结)_2025高考大一轮复习数学(北师大版)_第一章~第二章

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第二章 §2.3 函数的奇偶性、周期性_2.2025数学总复习_2025年新高考资料_一轮复习_2025高考大一轮复习讲义+课件(完结)_2025高考大一轮复习数学(北师大版)_第一章~第二章
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16 页
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§2.3 函数的奇偶性、周期性 课标要求 1.了解函数奇偶性的含义,了解函数的周期性及其几何意义.2.会依据函数的性 质进行简单的应用. 知识梳理 1.函数的奇偶性 奇偶性 定义 图象特点 一般地,设函数f(x)的定义域是D,如果对任意 偶函数 的x∈D,有-x∈D,且 f ( - x ) = f ( x ) ,那么称函 关于 y 轴 对称 数f(x)为偶函数 一般地,设函数f(x)的定义域是D,如果对任意 奇函数 的x∈D,有-x∈D,且 f ( - x ) =- f ( x ) ,那么称 关于原点对称 函数f(x)为奇函数 2.周期性 (1)一般地,对于函数y=f(x),x∈D,如果存在一个非零常数T,使得对任意的x∈D,都有 x+T∈D,且满足 f ( x + T ) = f ( x ) ,那么函数y=f(x)称作周期函数,非零常数T称作这个函数 的 周期 . (2)最小正周期:如果在周期函数y=f(x)的所有周期中存在一个最小的正数,那么这个最小 正数就称作函数y=f(x)的 最小正周期 . 常用结论 1.函数奇偶性常用结论 奇函数在关于原点对称的区间上具有相同的单调性;偶函数在关于原点对称的区间上具有相 反的单调性. 2.函数周期性常用结论 对f(x)定义域内任一自变量x的值: (1)若f(x+a)=-f(x),则T=2a(a>0). (2)若f(x+a)=,则T=2a(a>0). 自主诊断 1.判断下列结论是否正确.(请在括号中打“√”或“×”) (1)若函数f(x)为奇函数,则f(0)=0.( × ) (2)不存在既是奇函数,又是偶函数的函数.( × ) (3)对于函数y=f(x),若f(-2)=-f(2),则函数y=f(x)是奇函数.( × )(4)若T是函数f(x)的一个周期,则kT(k∈N )也是函数f(x)的一个周期.( √ ) + 2.(2023·济南统考)若函数f(x)是定义在R上的奇函数,当x>0时,f(x)=x2-6x,则f(-1)等 于( ) A.-7 B.-5 C.5 D.7 答案 C 解析 因为f(x)为奇函数, 所以f(-1)=-f(1)=5. 3.(2023·盐城检测)已知定义在R上的函数f(x)满足f(x+2)=f(x),当x∈[-1,1]时,f(x)=x2 +1,则f(2 024.5)等于( ) A. B. C.2 D.1 答案 B 解析 由f(x+2)=f(x)可知,函数f(x)的周期为2, 当x∈[-1,1]时,f(x)=x2+1, ∴f(2 024.5)=f =f =+1=. 4.已知f(x)是定义在R上的奇函数,其在[0,+∞)上的图象如图所示.则不等式xf(x)>0的解 集为________. 答案 (-2,0)∪(0,2) 解析 根据奇函数的图象关于原点对称,可得f(x)的图象如图所示. xf(x)>0即图象上点的横坐标与纵坐标同号,且均不为0. 结合图象可知,xf(x)>0的解集是(-2,0)∪(0,2). 题型一 函数奇偶性的判断 例1 (1)(多选)下列函数是奇函数的是( ) A.f(x)=tan x B.f(x)=x2+x C.f(x)= D.f(x)=ln|1+x|答案 AC 解析 对于A,函数的定义域为,关于原点对称,且f(-x)=tan(-x)=-tan x=-f(x),故 函数为奇函数; 对于B,函数的定义域为R,关于原点对称,且f(-x)=x2-x≠±f(x),故函数为非奇非偶函 数; 对于C,函数的定义域为R,关于原点对称,且f(-x)==-f(x),故函数为奇函数; 对于D,函数的定义域为{x|x≠-1},不关于原点对称,故函数为非奇非偶函数. (2)已知函数f(x)对任意x,y∈R,都有f(x+y)=f(x)+f(y)+2,则函数f(x)+2为________函 数.(填“奇”“偶”或“非奇非偶”) 答案 奇 解析 由题意得函数f(x)的定义域为R,定义域关于原点对称, 令x=y=0,则f(0)=f(0)+f(0)+2,故f(0)=-2. 令y=-x,则f(0)=f(x)+f(-x)+2,故f(x)+2=-f(-x)-2=-[f(-x)+2]. 故f(x)+2为奇函数. 思维升华 判断函数的奇偶性,其中包括两个必备条件 (1)定义域关于原点对称,否则即为非奇非偶函数. (2)判断f(x)与f(-x)是否具有等量关系,在判断奇偶性的运算中,可以转化为判断奇偶性的 等价等量关系式(f(x)+f(-x)=0(奇函数)或f(x)-f(-x)=0(偶函数))是否成立. 跟踪训练1 (2024·哈尔滨模拟)下列函数中不具有奇偶性的是( ) A.f(x)=x+sin x B.f(x)=(x-1) C.f(x)=ln(-x) D.f(x)=2x+ 答案 B 解析 A项,f(x)的定义域为R,由f(-x)=-x+sin(-x)=-f(x)知,f(x)为奇函数; B项,令≥0,解得x≤-1或x>1,即函数f(x)的定义域为(-∞,-1]∪(1,+∞),不关于原 点对称,即f(x)为非奇非偶函数; C项,因为x2+1>x2,所以-x>0恒成立,即f(x)的定义域为R, 又f(-x)+f(x)=ln(+x)+ln(-x)=0,故f(x)为奇函数; D项,f(x)的定义域为R,由f(-x)=f(x)知,f(x)为偶函数. 题型二 函数奇偶性的应用 命题点1 利用奇偶性求值(解析式) 例2 (1)设函数f(x)=x5+2x3+3x+1在区间[-2 025,2 025]上的最大值是M,最小值为m,则 M+m等于( )A.0 B.2 C.1 D.3 答案 B 解析 由题意知,函数f(x)的定义域为R,关于原点对称, 令g(x)=f(x)-1=x5+2x3+3x, 则函数g(x)为奇函数, ∴g(x)在区间[-2 025,2 025]上的最大值与最小值之和为0, 即M-1+m-1=0, ∴M+m=2. (2)(2023·吕梁统考)已知f(x)是定义在R上的奇函数,且当x<0时,f(x)=e-x+2x-1,则当 x≥0时,f(x)=________. 答案 -ex+2x+1 解析 因为f(x)是定义在R上的奇函数, 则当x=0时,f(0)=0. 当x>0时,-x<0,f(x)=-f(-x)=-(ex-2x-1)=-ex+2x+1, 又f(0)=-e0+2×0+1=0, 则当x≥0时,f(x)=-ex+2x+1. 命题点2 利用奇偶性解不等式 例3 (2023·龙岩模拟)若定义在R上的奇函数f(x)在区间(0,+∞)上单调递增,且f(3)=0, 则满足xf(x-2)<0的x的取值范围为( ) A.(-∞,-1)∪(2,5) B.(-∞,-1)∪(0,5) C.(-1,0)∪(2,5) D.(-1,0)∪(5,+∞) 答案 C 解析 因为定义在R上的奇函数f(x)在(0,+∞)上单调递增,且f(3)=0, 所以f(x)在(-∞,0)上也单调递增,且f(-3)=0,f(0)=0, 所以当x∈(-∞,-3)∪(0,3)时,f(x)<0, 当x∈(-3,0)∪(3,+∞)时,f(x)>0, 所以由xf(x-2)<0,可得或 解得-10,且a≠1),对应f(x+y)=f(x)f(y)或f(x-y)=; ④对数函数f(x)=log x(a>0,且a≠1),对应f(xy)=f(x)+f(y)或f =f(x)-f(y)或f(xn)=nf(x); a ⑤正弦函数f(x)=sin x,对应f(x+y)f(x-y)=f2(x)-f2(y),来源于sin 2α-sin 2β=sin(α+ β)sin(α-β); ⑥余弦函数f(x)=cos x,对应f(x)+f(y)=2f f ,来源于cos α+cos β=2cos ·cos ; ⑦正切函数f(x)=tan x,对应f(x±y)=,来源于tan(α±β)=. 典例 (1)(多选)已知函数f(x)的定义域为R,且f(x+y)=f(x)+f(y),当x>0时,f(x)>0,且满 足f(2)=1,则下列说法正确的是( ) A.f(x)为奇函数 B.f(-2)=-1 C.不等式f(2x)-f(x-3)>-2的解集为(-5,+∞) D.f(-2 024)+f(-2 023)+…+f(0)+…+f(2 023)+f(2 024)=2 023 答案 AB 解析 对于A,令x=y=0,可得f(0)=f(0)+f(0)=2f(0),所以f(0)=0, 令y=-x,得到f(-x)+f(x)=f(0)=0,即f(-x)=-f(x),所以f(x)为奇函数,故A正确; 对于B,因为f(x)为奇函数, 所以f(-2)=-f(2)=-1,故B正确; 对于C,设x>x,x=x,y=-x, 1 2 1 2 可得f(x-x)=f(x)+f(-x), 1 2 1 2 所以f(x)-f(x)=f(x)+f(-x)=f(x-x), 1 2 1 2 1 2 又因为x>x,所以x-x>0, 1 2 1 2 所以f(x-x)>0,即f(x)>f(x), 1 2 1 2 所以f(x)在R上单调递增,因为f(-2)=-1, 所以f(-4)=f(-2-2)=2f(-2)=-2, 由f(2x)-f(x-3)>-2, 可得f(2x)>f(x-3)+f(-4),所以f(2x)>f(x-3-4)=f(x-7), 所以2x>x-7,得到x>-7, 所以f(2x)-f(x-3)>-2的解集为(-7,+∞), 故C错误; 对于D,因为f(x)为奇函数,所以f(-x)+f(x)=0, 所以f(-2 024)+f(2 024)=f(-2 023)+f(2 023) =…=f(-1)+f(1)=0, 又f(0)=0,故f(-2 024)+f(-2 023)+…+f(0)+…+f(2 023)+f(2 024)=0,故D错误. (2)已知f(x),g(x)都是定义在R上的函数,对任意x,y满足f(x-y)=f(x)g(y)-g(x)f(y),且 f(-2)=f(1)≠0,则下列说法正确的是( ) A.f(0)=1 B.函数g(2x+1)的图象关于点(1,0)对称 C.g(1)+g(-1)=0 D.若f(1)=1,则f(1)+f(2)+f(3)+…+f(2 023)=1 答案 D 解析 对于A,令x=y=0,代入已知等式得f(0)=f(0)g(0)-g(0)f(0)=0,得f(0)=0,故A 错误; 对于B,取f(x)=sin x,g(x)=cos x,满足f(x-y)=f(x)g(y)-g(x)f(y)及f(-2)=f(1)≠0, 因为g(3)=cos 2π=1≠0,所以g(x)的图象不关于点(3,0)对称,所以函数g(2x+1)的图象不关 于点(1,0)对称,故B错误; 对于C,令y=0,x=1,代入已知等式得f(1)=f(1)g(0)-g(1)f(0),可得f(1)[1-g(0)]=- g(1)f(0)=0, 结合f(1)≠0得1-g(0)=0,g(0)=1, 再令x=0,代入已知等式得 f(-y)=f(0)g(y)-g(0)f(y), 将f(0)=0,g(0)=1代入上式,得f(-y)=-f(y), 所以函数f(x)为奇函数. 令x=1,y=-1,代入已知等式,得f(2)=f(1)g(-1)-g(1)f(-1), 因为f(-1)=-f(1),所以f(2)=f(1)[g(-1)+g(1)], 又因为f(2)=-f(-2)=-f(1), 所以-f(1)=f(1)[g(-1)+g(1)], 因为f(1)≠0,所以g(1)+g(-1)=-1,故C错误; 对于D,分别令y=-1和y=1,代入已知等式,得以下两个等式:f(x+1)=f(x)g(-1)- g(x)f(-1),f(x-1)=f(x)g(1)-g(x)f(1),两式相加易得f(x+1)+f(x-1)=-f(x), 所以f(x+2)+f(x)=-f(x+1), 即f(x)=-f(x+1)-f(x+2), 有-f(x)+f(x)=f(x+1)+f(x-1)-f(x+1)-f(x+2)=0,即f(x-1)=f(x+2), 所以f(x)为周期函数,且一个周期为3, 因为f(1)=1,所以f(-2)=1, 所以f(2)=-f(-2)=-1,f(3)=f(0)=0, 所以f(1)+f(2)+f(3)=0, 所以(n)=f(1)+f(2)+f(3)+…+f(2 023)=f(2 023)=f(1)=1,故D正确. 思维升华 (1)利用函数的奇偶性可求函数值或求参数的取值,求解的关键在于借助奇偶性转 化为求已知区间上的函数或得到参数的恒等式,利用方程思想求参数的值. (2)利用函数的奇偶性可画出函数在其对称区间上的图象,结合几何直观求解相关问题. 跟踪训练2 (1)已知函数f(x)为R上的奇函数,当x≥0时,f(x)=ex+x+m,则f(-1)等于( ) A.e B.-e C.e+1 D.-e-1 答案 B 解析 因为函数f(x)为R上的奇函数, 则f(0)=e0+0+m=0,解得m=-1, f(-1)=-f(1)=-(e+1-1)=-e. (2)若f(x)=sin x+x3+x,则不等式f(x+1)+f(2x)>0的解集是( ) A. B.(1,+∞) C. D. 答案 C 解析 f(x)的定义域为R,f(-x)=sin(-x)-x3-x=-sin x-x3-x=-f(x), 所以f(x)是奇函数, f′(x)=cos x+3x2+1>0, 所以f(x)在R上是增函数, 由f(x+1)+f(2x)>0, 得f(x+1)>-f(2x)=f(-2x), 所以x+1>-2x,解得x>-, 所以不等式f(x+1)+f(2x)>0的解集是. (3)(2023·新高考全国Ⅱ)若f(x)=(x+a)ln 为偶函数,则a等于( ) A.-1 B.0 C. D.1 答案 B解析 方法一 因为f(x)为偶函数,则 f(1)=f(-1), 即(1+a)ln =(-1+a)ln 3,解得a=0. 当a=0时,f(x)=xln . 由(2x-1)(2x+1)>0, 解得x>或x<-, 则其定义域为,关于原点对称. f(-x)=(-x)ln =(-x)ln =(-x)ln -1=xln =f(x), 此时f(x)为偶函数,符合题意. 故a=0. 方法二 设g(x)=ln , 易知g(x)的定义域为∪, 且g(-x)=ln =ln =-ln =-g(x), 所以g(x)为奇函数. 若f(x)=(x+a)ln 为偶函数, 则y=x+a也应为奇函数,所以a=0. 题型三 函数的周期性 例4 (1)(2024·安康统考)设f(x)是定义域为R的偶函数,且f(2+x)=f(-x),f =,则f 等于( ) A.- B.- C. D. 答案 C 解析 因为f(x)是定义域为R的偶函数, 所以f(-x)=f(x), 故f(2+x)=f(-x)=f(x), 所以f(x)的一个周期为2, 故f =f =f =f =. (2)(2023·泸州模拟)已知定义在R上的函数f(x)的图象关于y轴对称,且周期为3,又f(-1) =1,f(0)=-2,则f(1)+f(2)+f(3)+…+f(2 025)的值是( ) A.2 024 B.2 023 C.1 D.0 答案 D 解析 因为f(x)的周期为3, f(-1)=1,则f(2)=f(-1+3)=f(-1)=1, 又f(0)=-2,则f(3)=f(0+3)=f(0)=-2, 因为函数f(x)在R上的图象关于y轴对称, 所以f(x)为偶函数,故f(1)=f(-1)=1, 则f(1)+f(2)+f(3)=0. 故f(1)+f(2)+f(3)+…+f(2 025)=675×0=0. 思维升华 (1)求解与函数的周期有关的问题,应根据题目特征及周期定义,求出函数的周期. (2)利用函数的周期性,可将其他区间上的求值、求零点个数、求解析式等问题,转化到已 知区间上,进而解决问题. 跟踪训练3 (多选)(2023·深圳模拟)已知非常数函数f(x)的定义域为R,满足f(x+2)+f(x)= 0,f(-x)=-f(x),则( ) A.f(2)=0 B.f(x+4)为偶函数 C.f(x)为周期函数 D.f(x)的图象关于点(-4,0)对称 答案 ACD 解析 因为f(x+2)+f(x)=0, 所以f(x)=-f(x+2),f(x+4)=-f(x+2)=f(x),所以f(x)的一个周期是4,故C正确; 又f(-x)=-f(x), 所以f(x)为奇函数,f(0)=0, 所以f(2)+f(0)=0,即f(2)=0,故A正确; 又f(x)的一个周期为4,且为奇函数, 所以f(x+4)为奇函数,故B不正确; 因为f(x)的图象关于(0,0)对称,所以f(x)的图象也关于点(-4,0)对称,故D正确. 课时精练 一、单项选择题 1.(2023·宁波统考)已知定义在R上的奇函数f(x)满足f(x+2)=f(x),则f(2 024)等于( ) A.-1 B.0 C.1 D.2 答案 B 解析 因为f(x)是定义在R上的奇函数, 所以f(0)=0, 又f(x+2)=f(x), 所以f(x)是周期为2的周期函数, 所以f(2 024)=f(0)=0.2.(2023·全国乙卷)已知f(x)=是偶函数,则a等于( ) A.-2 B.-1 C.1 D.2 答案 D 解析 因为f(x)=为偶函数, 则f(x)-f(-x)=- ==0, 又因为x≠0,可得ex-e(a-1)x=0, 即ex=e(a-1)x, 则x=(a-1)x,即1=a-1,解得a=2. 3.(2023·长沙模拟)已知偶函数f(x)对于任意x∈R都有f(x+2)=f(x),且f(x)在区间[0,1]上单 调递增,则f(-6.5),f(-1),f(0)的大小关系是( ) A.f(-1)0时,y=2-x和y=单调递减,所以f(x)=2-|x|+在(0,+∞)上单调递减, 因为f(2m)0, 解得m∈∪(1,+∞). 二、多项选择题 7.(2023·松原模拟)下列函数中,在定义域内既是奇函数又单调递增的是( ) A.f(x)=x-sin x B.f(x)=x2cos x C.f(x)=x+x3 D.f(x)=ln(2-x)-ln(x+2) 答案 AC 解析 对于A,f(-x)=-x-sin(-x)=-x+sin x=-f(x), 所以f(x)是奇函数, 又f′(x)=1-cos x≥0,所以f(x)在R上单调递增,故A正确; 对于B,f(-x)=(-x)2cos(-x)=x2cos x=f(x),所以f(x)是偶函数,故B错误; 对于C,显然y=x与y=x3在R上既是奇函数又单调递增, 所以f(x)=x+x3在R上既是奇函数又单调递增,故C正确; 对于D,f(-x)=ln(2+x)-ln(2-x)=-f(x), 所以 f(x)为(-2,2)上的奇函数,f(x)=ln(2-x)-ln(x+2)=ln =ln,显然f(x)为减函数,故D错误. 8.定义在R上的函数f(x)满足f(x+y)=f(x)+f(y),当x<0时,f(x)>0,则函数f(x)满足( ) A.f(0)=0 B.y=f(x)为奇函数 C.f(x)在R上单调递增 D.f(x-1)+f(x2-1)>0的解集为{x|-20, 1 2 1 2 1 2 即f(x)>f(x),所以函数f(x)在R上单调递减,故C错误; 1 2 对于D,由f(x-1)+f(x2-1)>0,可得f(x-1)>-f(x2-1)=f(1-x2), 由C知函数f(x)在R上单调递减,所以x-1<1-x2, 解得-20的解集为{x|-20,b>0),若f(2 023)=3,则+的最小值为________. 答案 解析 因为函数f(x)满足f(6-x)=f(-x), 所以函数f(x)的周期为6, 又因为f(2 023)=3, 所以f(6×337+1)=f(1)=3, 因为当00,b>0), 则有2a+b=3, 所以+=(2a+b)=≥=, 当且仅当=,即a=,b=时取等号. 四、解答题 13.(2023·银川模拟)已知函数f(x)是偶函数.当x>0时,f(x)=log x的图象过点(3,-1). a (1)求实数a的值; (2)求函数f(x)的解析式; (3)求不等式f(x)<1的解集. 解 (1)∵当x>0时,f(x)=log x的图象过点(3,-1), a ∴log 3=-1,解得a=. a (2)设x<0,则-x>0, ∴f(-x)= ,又∵f(x)为偶函数, ∴f(x)=f(-x)= . 综上所述,f(x)= (3)∵f(x)为偶函数,且在(0,+∞)上单调递减, 1= =f , ∴f(x)<1 f(x),⇒ 解得x<-或x>. 故不等式的解集为. 14.(2023·潍坊模拟)设f(x)是定义在R上的奇函数,f(x+2)=-f(x),当0≤x≤1时,f(x)=x. (1)求f(π)的值; (2)当-1≤x≤3时,求f(x)的解析式; (3)当-4≤x≤4时,求方程f(x)=m(-1≤m<0)的所有实根之和. 解 (1)由f(x+2)=-f(x), 得f(x+4)=f((x+2)+2)=-f(x+2)=f(x), ∴f(π)=f(π-4)=-f(4-π)=-(4-π)=π-4. (2)若-1≤x≤0,则0≤-x≤1, 则f(-x)=-x, ∵f(x)是奇函数, ∴f(-x)=-x=-f(x), 即f(x)=x,-1≤x≤0, 即当-1≤x≤1时,f(x)=x; 若10时,因为f(x)是偶函数, 所以有f(x)=f(-x) 21+x-21-x=m·2-x+n·2x (2x)2(2-n)=m+2, 要想x>0上式恒成立⇒,只需⇒m-n=-4, ⇒ 当x<0时,因为f(x)是偶函数, 所以有f(x)=f(-x) 21-x-21+x=m·2x+n·2-x (2-x)2(2-n)=m+2, 要想x<0上式恒成立⇒,只需⇒m-n=-4, ⇒ 综上所述,m-n=-4. 16.(2022·新高考全国Ⅱ)已知函数f(x)的定义域为R,且f(x+y)+f(x-y)=f(x)f(y),f(1)= 1,则∑f(k)等于( ) A.-3 B.-2 C.0 D.1 答案 A 解析 因为f(1)=1, 所以在f(x+y)+f(x-y)=f(x)f(y)中, 令y=1, 得f(x+1)+f(x-1)=f(x)f(1), 所以f(x+1)+f(x-1)=f(x),① 所以f(x+2)+f(x)=f(x+1).② 由①②相加,得f(x+2)+f(x-1)=0, 故f(x+3)+f(x)=0, 所以f(x+3)=-f(x), 所以f(x+6)=-f(x+3)=f(x), 所以函数f(x)的一个周期为6. 在f(x+y)+f(x-y)=f(x)f(y)中,令x=1,y=0,得f(1)+f(1)=f(1)f(0), 所以f(0)=2. 令x=y=1,得f(2)+f(0)=f(1)f(1), 所以f(2)=-1. 由f(x+3)=-f(x), 得f(3)=-f(0)=-2,f(4)=-f(1)=-1, f(5)=-f(2)=1,f(6)=-f(3)=2, 所以f(1)+f(2)+…+f(6)=1-1-2-1+1+2=0, 根据函数的周期性知,∑f(k)=f(1)+f(2)+f(3)+f(4)=1-1-2-1=-3,故选A.