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考点 08 函数的奇偶性、周期性(3 种核心题型+基础保分练
+综合提升练+拓展冲刺练)
【考试提醒】
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.
【知识点】
1.函数的奇偶性
奇偶性 定义 图象特点
一般地,设函数f(x)的定义域为D,
偶函数 如果∀x∈D,都有-x∈D,且 f ( - x ) 关于 y 轴 对称
= f ( x ),那么函数f(x)就叫做偶函数
一般地,设函数f(x)的定义域为D,
奇函数 如果∀x∈D,都有-x∈D,且 f ( - x ) 关于原点对称
=- f ( x ),那么函数f(x)就叫做奇函数
2.周期性
(1)周期函数:一般地,设函数f(x)的定义域为D,如果存在一个非零常数T,使得对每一个
x∈D都有x+T∈D,且 f ( x + T ) = f ( x ) ,那么函数y=f(x)就叫做周期函数,非零常数T叫做
这个函数的周期.
(2)最小正周期:如果在周期函数f(x)的所有周期中存在一个最小的正数,那么这个最小正
数就叫做f(x)的最小正周期.
常用结论
1.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的值x:
(1)若f(x+a)=-f(x),则T=2a(a>0).
(2)若f(x+a)=,则T=2a(a>0).
【核心题型】
题型一 函数奇偶性的判断
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.
【例题1】(多选)(2024·辽宁·模拟预测)函数 的图像向左平移 个单位长度后得
到 的图像,则( )
A. B. 是偶函数
C. 的图像关于点 中心对称 D.当 时, 取到最小值
【答案】BC
【分析】利用三角变换和图象变换得到 ,代入计算后可判断AD的正误,
根据定义可判断B的正误,利用整体法可求判断C的正误.
【详解】
,
故 ,
对于A, ,故A错误.
对于B, ,而 ,故 为偶函数,故B正
确.
对于C,令 ,则 ,
故 的图像的对称中心对称为 ,当 时,对称中心为 ,故C
正确.对于D, ,故 为 取到最大值,故D错
误.
故选:BC.
【变式1】(2024·北京丰台·一模)已知函数 具有下列性质:
①当 时,都有 ;
②在区间 上, 单调递增;
③ 是偶函数.
则 ;函数 可能的一个解析式为 .
【答案】 (答案不唯一)
【分析】令 即可求出 ,再找到符合题意的函数解析式(一个),然后一一
验证即可.
【详解】因为当 时,都有 ,
令 可得 ,解得 ,
不妨令 , ,
则 ,所以 在 上单调递增,满足②;
又 ,所以 为偶函数,满足③;
当 时 ,
, ,
所以 ,满足①.
故答案为: ; (答案不唯一)【变式2】(2024·内蒙古赤峰·一模)已知 , .下列结论中可
能成立的有 .
① ;
② ;
③ 是奇函数;
④对 , .
【答案】①③④
【分析】根据题意,由指数的运算即可判断①②,由函数奇偶性的定义即可判断③,利用
导数判断函数的单调性,即可判断④.
【详解】因为 ,故①正确;
因为 ,故②错误;
因为 ,
定义域为 ,关于原点对称,
则 ,
所以 ,
所以 是奇函数,故③正确;
令 ,其中 ,则 ,
当且仅当 时,即 时,等号成立,
所以 ,即函数 在 上单调递增,
所以 ,即 ,
又 ,
当且仅当 时,即 时,等号成立,
所以 时, ,则函数 在 上单调递增,
所以对 , ,故④正确;
故答案为:①③④
【变式3】(2024·河南信阳·一模)若函数 的图像关于原点对
称,则m= .
【答案】 /
【分析】根据题意,由条件可得 为偶函数,再由偶
函数的性质即可得到结果.
【详解】因为 的图像关于原点对称,则 为奇函数,且 为奇函数,
则 为偶函数,即 ,
,则 ,则 .
故答案为:
题型二 函数奇偶性的应用
(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.命题点1 利用奇偶性求值(解析式)
【例题2】(2023·四川·模拟预测)已知 是定义在 上的奇函数,当 时,
,则满足 的 的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】先通过函数为奇函数求出 ,再通过求解二次不等式以及奇函数的对称性得答案.
【详解】依题意 是奇函数,所以 ,即 ,
则 , ,
当 时,令 ,解得 或 ,
根据对称性,当 时, ,
故满足 的 的取值范围是 .
故选:C.
【变式1】(2023·安徽马鞍山·三模)函数 的定义域为 , 是偶函数,
是奇函数,则 的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据奇偶函数的定义可得 ,再利用基本不等式求最小值.
【详解】由题意可得 ,解得 ,
因为 ,当且仅当 ,即 时,等号成立,
所以 的最小值为 .故选:B.
【变式2】(2024·陕西安康·模拟预测)写出一个对称中心为 的奇函数
.
【答案】 (答案不唯一)
【分析】根据对称中心,考虑正弦函数(答案不唯一,正确即可)
【详解】因为奇函数关于原点对称,且此函数又关于点 对称,
所以此函数可类比于正弦函数,
因为正弦函数 是奇函数,且关于点 对称,
所以可联想到 .
故答案为: (答案不唯一).
【变式3】(2024·云南昆明·模拟预测)已知 , 分别为定义在 上的奇函数和偶
函数, ,则 .
【答案】27
【分析】根据函数奇偶性的定义,利用方程组法求出函数 的解析式,即可得解.
【详解】因为 , 分别为定义在 上的奇函数和偶函数,
而 ,①
所以 ,即 ,②
由① ②得 ,所以 .
故答案为: .
命题点2 利用奇偶性解不等式
【例题3】(2024·广西柳州·三模)设函数 是定义在 上的奇函数,且对于任意的x,
,都有 .若函数 ,则不等式的解集是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】由 的奇偶性可判断 也为奇函数,然后结合 ,及单调
性的定义可判断 单调递增,结合单调性及奇函数的定义可求.
【详解】 , ,
由于 是定义在 上的奇函数,即 ,
,故 为奇函数,
对于任意的 , ,有 ,
,
当 时,有 ,
即 ,
, 单调递增,
,
,
,
整理可得, ,
解可得, 或 ,
故选:D
【变式1】(2024·辽宁·一模)已知函数 ,若 成立,则实数a的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】构造函数 ,判断 的奇偶性,再利用导数讨论其单调性,然后
根据单调性将不等式去掉函数符号即可求解.
【详解】记 ,
令 ,解得 ,
当 时, , 单调递增,
当 时, , 单调递减.
因为
,
所以 为偶函数.
所以 ,
又 在 上单调递增,
所以 ,即 ,解得 .
故选:C
【点睛】方法点睛:抽象函数不等式问题主要利用单调性求解,本题需结合奇偶性,并利
用导数研究单调性进行求解.【变式2】(2024·四川南充·二模)设函数 ,则满足
的 的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】构造函数 ,说明其单调性和奇偶性, 转化为
解不等式即可求解.
【详解】 ,
设 ,
又易知 , 为 上的奇函数,
又 ,
在 上单调递增,
又 ,
,
,
,又 为 上的奇函数,
,又 在 上单调递增,
,
,
故满足 的 的取值范围是 .
故选:C.
【变式3】(2024·贵州贵阳·一模)已知 是定义在 上的偶函数,且 也是偶
函数,若 ,则实数 的取值范围是( )A. B. C. D.
【答案】D
【分析】首先根据函数 是定义在 上的偶函数, ,再由函数
也是偶函数,变形求得函数 的解析式,并求得函数 的单调区间,即可
求解不等式.
【详解】因为函数 是定义在 上的偶函数, ,所以 ,
则 ,
又因为函数 也是偶函数,所以 ,得 ,
因为 为减函数, 为增函数,所以 为减函数,
令 ,得 ,
所以 时, , 在 上单调递减,
根据偶函数的性质可知,函数 在 上单调递增,
所以 ,即 ,即 ,得 或 ,
所以不等式的解集为 .
故选:D
【点睛】关键点点睛:本题的关键是根据 ,得到 ,从而求得
函数 的解析式.
题型三 函数的周期性
(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.
【例题4】(2024·陕西渭南·模拟预测)已知定义在R上的函数 满足 ,
为奇函数,则 ( )
A. B.0 C.1 D.2
【答案】C
【分析】先根据 得出函数 的周期;再根据 为奇函数得出
,利用赋值法求出 ;最后利用 的周期即可求解.
【详解】因为 ,
所以 ,
所以 的周期为6.
又因为 为奇函数,
所以 ,即 ,即 ,
令 ,则 ,即
所以 ,
故选:C.
【变式1】(2024·江苏徐州·一模)若定义在R上的函数 满足 ,
是奇函数, 则( )
A. B.
C. D.【答案】D
【分析】根据给定条件,求出函数 的周期,及 和
,再逐项计算判断得解.
【详解】由 ,得 ,则 ,即函数
的周期为4,
由 是R上的奇函数,得 ,即 ,
于是 , ,即 ,
因此 ,AB错误;
由 ,取 ,得 ,则 ,
因此 ,取 ,得 ,
于是 ,
则 ,C错误,D正确.
故选:D
【点睛】思路点睛:涉及抽象函数等式问题,利用赋值法探讨函数的性质,再借助性质即
可求解.
【变式2】(2024·全国·模拟预测)已知定义域为 的函数 满足
,则 ( )
A. B. C.0 D.3
【答案】C
【分析】根据抽象函数的周期性求函数值.
【详解】因为 ,所以 .又因为 ,所以 ,
所以 ,即 ,
所以 ,所以函数 是周期为4的函数.
在 中令 ,得 ,即 ,
所以 .
故选:C.
【变式3】(多选)(2024·全国·模拟预测)若定义在 上的函数 满足
,则下列结论中正确的是(
)
A. 是奇函数 B. 是周期为4的周期函数
C. D.
【答案】BCD
【分析】利用赋值法结合抽象函数的奇偶性、对称性、周期性计算一一判定选项即可.
【详解】因为 ,所以 .
又因为 ,所以 .
又 ,则 ,
即 ,所以 ,故 是周期为4的周期函数.
因为 ,所以 也是周期为4的周期函数,故B正确;
因为 ,则 ,即 ,
所以 ,所以 为偶函数,故A错误;因为 ,令 ,得 ,即 ,
令 ,得 ,即 ,
故 ,故C正确;
由 ,
得
,
所以 ,故D正确.
故选:BCD.
【课后强化】
基础保分练
一、单选题
1.(2024·全国·模拟预测)已知函数 的定义域为 ,设甲: 的图象关于
轴对称;乙: 是奇函数或偶函数,则( )
A.甲是乙的充分条件但不是必要条件
B.甲是乙的必要条件但不是充分条件
C.甲是乙的充要条件
D.甲既不是乙的充分条件也不是乙的必要条件
【答案】B
【分析】由寄偶函数的概念及图像性质可判断必要性成立,通过举特例可判断充分性不成
立.
【详解】令 ,若 是奇函数或偶函数,则 ,
所以 是偶函数,所以 的图像关于 轴对称,必要性成立;反之,不妨令 则 ,所以 的图像关于 轴对称,
但是 是非奇非偶函数,充分性不成立,则甲是乙的必要条件但不是充分条件.
故选:B.
2.(2024·天津·一模)如图是函数 的部分图象,则 的解析式可能为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】根据函数的奇偶性可排除C,根据在原点附近的函数值的正负可排除BA,即可求
解.
【详解】由图可知: 的图象关于 轴对称,则为偶函数,
对于A, ,为偶函数,
但当 取一个很小的正数,例如 ,选项中的 ,而原图象中值为负数,
故A不符合,舍去,
对于B, ,为偶函数,但是 处有意义,但是原函数在
处无意义,故B不符合,对于C, ,为奇函数,故C不符合,
故选:D
3.(2024·河北·模拟预测)定义在 上的函数 周期为 ,且 为奇函数,则
( )
A. 为偶函数 B. 为偶函数
C. 为奇函数 D. 为奇函数
【答案】D
【分析】根据周期性与奇偶性的定义推导B、D,利用反例说明A、C.
【详解】定义在 上的函数 周期为 ,所以 ,
又 为奇函数,所以 ,
即 ,所以 为奇函数,故B错误;
所以 ,则 ,
所以 ,则 为奇函数,故D正确;
由 ,所以 ,则 关于 对称,
令 ,则 ,满足函数 周期为 ,
且 满足 为奇函数,
但是 为奇函数,故A错误;
令 ,则 ,满足函数 周期为
,又 满足 为奇函数,
但是 为偶函数,故C错误.
故选:D
4.(2024·全国·模拟预测)已知函数 ,则使得 成立的正
实数 的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】分析函数的奇偶性,单调性,利用函数的单调性求解不等式即可.
【详解】由题知 的定义域为 ,且 ,
所以 为偶函数.
又当 时, ,
所以函数 在 上单调递减,在 上单调递增,
所以若 成立,则需 解得 .
故选B.
二、多选题
5.(2023·全国·模拟预测)已知函数 和 分别为R上的奇函数和偶函数,满足
, , 分别为函数 和 的导函数,则下列结论中正确
的是( )
A.B.当 时, 的值域为
C.当 时,若 恒成立,则a的取值范围为
D.当 时,满足
【答案】ACD
【分析】根据函数奇偶性以及 即可求得 ,可得A正确;利
用基本不等式可得 ,但等号不成立,即B错误;对参数a的
取值进行分类讨论,利用导数求得函数单调性即可得a的取值范围为 ,即C正确;
易知 ,累成即可得D正确.
【详解】对于A,因为 和 分别为R上的奇函数和偶函数,满足 ,
即可得 ,
所以可得 , ,故A正确;
对于B, ,
当且仅当 时,等号成立,又因为 ,所以 的值域为 ,故B错误.
对于C,分两种情况.① ,令 ,
当 时,则 , 单调递增,
所以 ,即 ;
② ,方程 的正根为 ,
若 ,则 , 单调递减,,即 ,与题设 矛盾.
综上,a的取值范围是 ,故C正确.
对于D, ,
则 ,
,
…
,
累乘得
,
故 ,故D正确.
故选:ACD
6.(2024·浙江金华·模拟预测)已知函数 ,则( )
A. 是偶函数 B. 的最小正周期为
C. 的最大值为 D. 的最小值为
【答案】ABD
【分析】先将 化简,再逐项分析答案即可.
【详解】因为 的定义域为 ,
所以 ,
又因为,
所以 为偶函数,故A正确;
的最小正周期为 ,故B正确;
因为 ,所以 没有最大值;
当 时, ,故D正确.
故选:ABD
三、填空题
7.(2024·全国·模拟预测)已知函数 的定义域为 , 是奇函数, 是偶
函数, ,则 .
【答案】
【分析】根据题意,结合 是奇函数, 是偶函数,推得函数 是周期为
12的周期函数,进而求得 的值,得到答案.
【详解】解法一因为 是奇函数,可得 ,所以 ,
又因为 是偶函数,可得 ,即 ,
所以
,
所以 是周期为12的周期函数,则 .
解法二 因为 是奇函数,可得 的图象关于点 对称,又因为 是偶函数,可得 的图象关于直线 对称,
所以 是周期为 12的周期函数,所以 ,
因为 的图象关于直线 对称,所以 ,则 .
故答案为: .
8.(2023·黑龙江·模拟预测)已知函数 是定义在 上的奇函数,当 时,
,则当 时, .
【答案】
【分析】由奇函数的性质即可求解,注意当 时要单调独验证.
【详解】解:当 ,又因为 为 上的奇函数,
所以 ,解得 ,
又 ,所以当 .
故答案为: .
四、解答题
9.(2023·陕西西安·模拟预测)已知奇函数 在 处取得极大值2.
(1)求 的解析式;
(2)求 在 上的最值.
【答案】(1)
(2)最大值为52,最小值为
【分析】(1)利用函数奇偶性可得 ,再由 在 上取得极大值2可求得
,可得解析式;
(2)由(1)中解析式求导可得其在 上的单调性,得出极值并比较端点处的函数值即可求出其最值.
【详解】(1)易知函数 的定义域为 ,
因为 是奇函数,所以 ,则 .
由 ,得 .
因为 在 上取得极大值2,
所以 解得
经经检验当 时, 在 处取得极大值2,
故 .
(2)由(1)可知, ,
当 时, 单调递增;
当 和 时, 单调递减;
即函数 在 处取得极小值 ,在 处取得极大值 ;
又因为 ,
所以 在 上的最大值为52,最小值为 .
10.(2023·陕西宝鸡·模拟预测)设函数 .
(1)求函数 在区间 上的最大值和最小值;
(2)设函数 对任意 ,有 ,且当 时, ;求函数 在 上的解析式.
【答案】(1)最大值为 ,最小值为0
(2)
【分析】(1)利用三角恒等变换得到 ,再利用三角函数的性质求解;
(2)由 得到函数 的一个周期为 ,再由(1)得到
求解.
【详解】(1)由已知 ,
,
又因为 则 ,
所以 ,即 , ,
所以函数 在区间 上的最大值和最小值分别为 和0.
(2)由 可知函数 的一个周期为 ,
又由(1)可知 ,当 时, ,则 ,
由 知, ,
当 时, 则 ,
由 知 ,
综上, .
11.(22-23高三上·河南·阶段练习)已知 是定义在 上的偶函数,且
.
(1)求 的解析式;
(2)若不等式 恒成立,求实数 的取值范围;
(3)设 ,若存在 ,对任意的 ,都有 ,求实
数 的取值范围.
【答案】(1)
(2)
(3)
【分析】(1)利用偶函数定义可得参数值,从而 的解析式;
(2)易知 在 上单调递增,逆用单调性化为具体不等式问题,参变分离求最值即可;
(3)原问题等价于 在 上的最小值不大于 在 上的最小值.【详解】(1)由题意知 ,
即 ,所以 ,故 .
(2)由(1)知, ,易知 在 上单调递增,
所以不等式 恒成立,等价于 ,
即 恒成立.
又 ,当且仅当 时,等号成立,
所以 ,即实数 的取值范围是 .
(3)因为存在 ,对任意的 ,都有 ,
所以 在 上的最小值不大于 在 上的最小值.
因为 在 上单调递增,
所以当 时, .
图象的对称轴方程为 ,
当 时, 在 上单调递增, ,解得 ,
所以 ;
当 时, 在 上单调递减,在 上单调递增,
,解得 ;
当 时, 在 上单调递减, ,解得 ,
所以 .综上,实数 的取值范围是 .
12.(2023·黑龙江佳木斯·模拟预测)已知 是定义在[-2,2]上的函数,
若满足 且 .
(1)求 的解析式;
(2)设函数 ,若对任意 ,都有 恒成立,
求m的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据函数的奇偶性即可得 ,进而结合 即可求解,
(2)将问题转化为 ,进而根据函数的单调性的定义即可求解最值,或
者利用对勾函数的单调性求解.
【详解】(1) ,且 ,所以 为奇函数,
将 代入 可得 ,即 ,所以 ,
即 ,因为 ,所以 ,代入可得 ,
解得 ,故 ;
,函数为奇函数,满足,故 .
(2)只要 ,设 ,则,
∵ ,∴ ,∴ ,即 ,
故函数 在[1,2]上单调递增,最小值为 .
法一: 在[1,2]上恒成立,只要 ,
在 上单调递减,在 上单调递增,
当 时, ,当 时, ,
故当 时, ,所以 .
法二: , ,
当 时, , ,解得 ,舍去;
当 时, , ,解得 ,因此 ,
综上所述: .
综合提升练
一、单选题
1.(2024·广东佛山·一模)已知 为奇函数,则 在
处的切线方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】根据奇函数定义求出函数表达式,再结合导数和切线相关知识求解切线方程即可.【详解】因为
,
所以 ,
因为 为奇函数,所以 对 恒成立,
所以 ,代入函数表达式得 ,
所以 ,则 ,
所以 在 处的切线方程为 ,即 .
故选:A
2.(2024·四川·模拟预测)已知 ,若 ,则 ( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】构造奇函数 ,利用奇函数的性质运算即可求解.
【详解】设 ,显然它定义域关于原点对称,
且 ,
所以 为奇函数,
,则 ,
所以 , .
故选:C.
3.(2024·广东茂名·一模)函数 和 均为 上的奇函数,若 ,则 ( )
A. B. C.0 D.2
【答案】A
【分析】由奇函数性质推导出 的周期为4,利用周期性、奇偶性求函数值.
【详解】因为 为奇函数,所以 关于 对称,即
,
又 关于原点对称,则 ,有 ,
所以 的周期为4,故 .
故选:A
4.(2023·广东·一模)已知函数 是定义在 上的奇函数,当 时, ,
若 ,则不等式 的解集为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】根据条件可求得 时 的解析式,根据函数为奇函数继而可求得当 时
的解析式,分情况解出不等式即可.
【详解】因为函数 是定义在 上的奇函数,
所以 ,则 ,
则 ,所以 ,
则当 时, ,
当 时, ,则 ,
则当 时,不等式 为 ,
解得 ,
当 时,不等式 为 ,
解得 ,
故不等式的解集为 ,
故选:A.
5.(2024·安徽芜湖·二模)已知直线l: 与曲线W:
有三个交点D、E、F,且 ,则以下能作为直线l的方向向量的坐标是( ).
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】由函数 的性质可得曲线 的对称中心 ,即得 ,再根据给定
长度求出点 的坐标即得.
【详解】显然函数 的定义域为R, ,即函数 是
奇函数,
因此曲线 的对称中心为 ,由直线l与曲线 的三个交点 满足 ,
得 ,
设 ,则 ,令 ,则有 ,即
,
解得 ,即 ,因此点 或 , 或,
选项中只有坐标为 的向量与 共线,能作为直线l的方向向量的坐标是 .
故选:C
【点睛】关键点点睛:本题的关键首先是得到曲线对称中心为 ,从而得到 ,然
后再去设点 坐标,根据 ,得到高次方程,利用换元法结合因式分解解出 的坐
标即可.
6.(2024·四川成都·模拟预测)已知函数 ,若等差数列 的
前 项和为 ,且 , ,则 ( )
A.-4048 B.0 C.2024 D.4048
【答案】D
【分析】先得到 ,从而得到 ,利用等差数列的性质和公式求
出答案.
【详解】令 ,定义域为R,
且
,
故 为奇函数,
即 , ,
又 ,
所以 ,即 ,故选:D
7.(2024·全国·模拟预测)已知定义在 上的函数 满足 ,且
为奇函数, ,则 ( )
A.4047 B.4048 C.4049 D.4050
【答案】C
【分析】首先判断抽象函数的周期,再根据条件求函数值,再根据周期求函数值的和.
【详解】由 可得 ,
故 的一个周期为4,
由 为奇函数可得 ,得 ,
对于 ,令 ,得 ,则 ,
令 ,得 ,又 ,所以 ,
则 ,
故
.
故选:C.
8.(2024·黑龙江吉林·二模)已知偶函数 满足 ,且当 时,
,则 的值为( )
A. B. C. D.
【答案】D【分析】由偶函数 满足 ,可得函数 是以 为周期的周期函数,
再根据函数的周期性求解即可.
【详解】因为函数 为偶函数,所以 ,
又 ,所以 ,即 ,
所以函数 是以 为周期的周期函数,
因为 ,
所以
.
故选:D.
【点睛】方法点睛:函数的三个性质:单调性、奇偶性和周期性,在高考中一般不会单独
命题,而是常将它们综合在一起考查,其中单调性与奇偶性结合、周期性与抽象函数相结
合,并结合奇偶性求函数值,多以选择题、填空题的形式呈现,且主要有以下几种命题角
度;
(1)函数的单调性与奇偶性相结合,注意函数的单调性及奇偶性的定义,以及奇、偶函数
图象的对称性.
(2)周期性与奇偶性相结合,此类问题多考查求值问题,常利用奇偶性及周期性进行交换,
将所求函数值的自变量转化到已知解析式的函数定义域内求解;
(3)周期性、奇偶性与单调性相结合,解决此类问题通常先利用周期性转化自变量所在的
区间,然后利用奇偶性和单调性求解.
二、多选题
9.(2022·江苏南通·模拟预测)华人数学家李天岩和美国数学家约克给出了“混沌”的数
学定义,由此发展的混沌理论在生物学、经济学和社会学领域都有重要作用.在混沌理论中,
函数的周期点是一个关键概念,定义如下:设 是定义在R上的函数,对于 R,令
,若存在正整数k使得 ,且当0<j<k时, ,则称 是的一个周期为k的周期点.若 ,下列各值是 周期为1的周期
点的有( )
A.0 B. C. D.1
【答案】AC
【分析】根据题意中周期点定义,分别求出当 、 、 、 时的函数周期,
进而得出结果.
【详解】A: 时, ,周期为1,故A正确;
B: 时, ,
所以 不是 的周期点.故B错误;
C: 时, ,周期为1,故C正确;
D: 时, , 不是 周期为1的周期点,故D错误.
故选:AC.
10.(2023·山西·模拟预测)奇函数 与偶函数 的定义域均为 ,且满足
,则下列判断正确的是( )
A. B.
C. 在 上单调递增 D. 的值域为
【答案】BCD
【分析】根据奇偶性求出 即可判断ABC;利用基本不等式可判断D.【详解】因为 为奇函数, 为偶函数,所以 ,
因为 ①,所以 ,即 ②,
所以由①②解得 ,故B正确;
,故A错误;
在 上单调递增, 在 上单调递减,则 在 上单调递增,故C正确;
因为 ,当且仅当 时取等号,
所以 的值域为 ,所以D正确.
故选:BCD.
11.(2024·湖南·二模)已知函数 的定义域均为 ,
,且 的图像关于直线 对称,则以下说法正确的是
( )
A. 和 均为奇函数 B.
C. D.
【答案】BCD
【分析】利用函数奇偶性,对称性与周期性的性质,逐一分析各选项即可得解.
【详解】对于B,由 ,得 ,
又 , ,
的图象关于直线 对称, ,
,
,则 是周期函数,且周期为 ,所以 ,故B正确;
对于A, 的图象关于直线 对称,
是偶函数,
若 为奇函数,则 恒成立,不满足 ,故A错误;
对于C,由 ,得 ,
,
因为 ,则 ,
所以 是周期函数,且周期为 ,则 ,故C正确;
对于D,由 ,得 ,
又 ,
由 ,得 ,故D正确.
故选:BCD.
【点睛】结论点睛:解决抽象函数的求值、性质判断等问题,常见结论:
(1)关于对称:若函数 关于直线 轴对称,则 ,若函数 关于
点 中心对称,则 ,反之也成立;
(2)关于周期:若 ,或 ,或 ,可知函数
的周期为 .
三、填空题
12.(2023·四川雅安·一模)已知函数 的定义域为 为偶函数,为奇函数,则 的最小值为 .
【答案】 /
【分析】根据奇偶性得出关于 和 的两个方程,联立解得 ,再由基本不等式
得最小值.
【详解】 是偶函数,所以 ,
是奇函数,所以 ,
两式联立解得 ,
由基本不等式得 ,当且仅当 ,即 时,
等号成立,因此 的最小值是 .
故答案为: .
13.(2024·山东枣庄·一模)已知 为偶函数,且 ,则
.
【答案】
【分析】由条件结合偶函数定义可得 ,由 结合周
期函数定义证明 为周期函数,利用周期性及赋值法求结论.
【详解】因为 为偶函数,
所以 ,又 ,
所以 ,
因为 ,所以 ,
所以 ,所以函数 为周期函数,周期为 ,
所以 ,
由 ,可得 ,
由 ,可得 ,
所以 ,
所以 ,
故答案为: .
14.(2023·四川绵阳·模拟预测)已知函数 的定义域为 ,且
,若 为奇函数, ,则
.
【答案】
【分析】由 的对称性及 得 ,再由 为奇函
数得 ,从而得 ,即 是周期为8的周期函数,再利用周
期可得答案.
【详解】由 为奇函数,得 ,即 ,
由 ,得 ,又 ,
于是 ,即 ,从而 ,
即 ,因此 ,函数 的周期为8的周期函数,
显然 ,又 ,所以 .
故答案为:
【点睛】结论点睛:函数 关于直线 对称,则有 ;函数 关
于 中心对称,则有 ;函数 的周期为 ,则有
.
四、解答题
15.(2023·河南洛阳·模拟预测)已知函数 是定义在 上的奇函数,当 时,
.
(1)求 的解析式;
(2)若关于 的方程 在 上有解,求实数 的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据函数奇偶性求解析式;
(2)求函数 的值域,即可求 的取值范围.
【详解】(1)当 时, ,
则 ,
因为函数 是定义在 上的奇函数,
所以 ,故 ,
当 时, ,符合上式,
综上,所以 的解析式为 .
(2)当 时, ,
因为 ,所以 ,所以 ,
所以 ,
由对称性可知,当 时, ,
当 时, ,
综上, ,
所以实数 的取值范围是 .
16.(2023·上海黄浦·一模)已知集合A和定义域为 的函数 ,若对任意 ,
,都有 ,则称 是关于A的同变函数.
(1)当 与 时,分别判断 是否为关于A的同变函数,并说明理由;
(2)若 是关于 的同变函数,且当 时, ,试求 在
上的表达式,并比较 与 的大小;
(3)若n为正整数,且 是关于 的同变函数,求证: 既是关于的同变函数,也是关于 的同变函数.
【答案】(1)当 时, 是关于 的同变函数;当 时,
不是关于 的同变函数,理由见解析.
(2) ,当 时, ;当 时,
.
(3)证明见解析.
【分析】(1)当 时,运用定义证明即可;当 时,举反例说明即可.
(2)由定义推导出 是以2为周期的周期函数,进而可得 在
解析式,再运用作差法后使用换元法研究函数的最值来比较 与
的大小.
(3)运用定义推导出 是以 为周期的周期函数,再用定义分别证明
与 两种情况即可.
【详解】(1)当 时,对任意的 , , ,
由 ,可得 ,又 ,所以 ,
故 是关于 的同变函数;
当 时,存在 , ,使得 ,即
,所以 不是关于 的同变函数.
(2)由 是关于 的同变函数,可知 恒成立,所以 恒成立,故 是以2为周期的周期函数.
当 时, ,由 ,
可知 .
(提示: 也可通过分类讨论与累加法予以证明,下面的*式也同理可
证)
对任意的 ,都存在 ,使得 ,故 .
所以
令 ,则 ,可得 ,
所以 (当且仅当 ,即 时取等号).
所以当 时, ;
当 时, .
(3)因为 是关于 的同变函数,
所以对任意的 , ,都有 ,
故 ,用 代换x,可得 ,
所以 ,即 ,
又 ,故 ,且 .
所以 ,故 是以 为周期的周期函数.
对任意的 , ,由 ,可得 ,(*)
所以 是关于 的同变函数.
对任意的 ,存在非负整数m,使 ,
所以 ,对任意的 ,
,即 ,
所以 是关于 的同变函数.
故 既是关于 的同变函数,也是关于 的同变函数.
17.(2023·上海普陀·一模)设函数 的表达式为 .
(1)求证:“ ”是“函数 为偶函数”的充要条件;
(2)若 ,且 ,求实数 的取值范围.
【答案】(1)证明见解析;
(2) 或 .
【分析】(1)根据给定条件,利用偶函数的定义、结合充要条件的意义推理即得.
(2)利用偶函数性质及在 的单调性求解不等式即可.
【详解】(1)函数 的定义域为R, 不恒为0,
函数 为偶函数
,
所以“ ”是“函数 为偶函数”的充要条件.(2)当 时, ,求导得 ,函数 在R上单调递增,
当 时, ,即函数 在 单调递增,又 是偶函数,
因此 ,
即 ,解得 或 ,
所以实数 的取值范围是 或 .
18.(2024·全国·模拟预测)已知函数 .
(1)若 ,求证:当 时,
(2)若 ,求证: 在 上有且仅有三个零点 , , (
),且 .
【答案】(1)证明见解析
(2)证明见解析
【分析】(1)构造函数 ,利用导数判断单调性求出最值可得结果,
(2)函数零点即图像与x轴交点,构造函数 ,利用函数奇偶性、单调性及零点存在
性性定理可得结果.
【详解】(1)若 ,则 .设 ,
,
则 , ,所以 在 上单调递增.
所以 .又 在 上单调递增,
所以 .即当 时, .
(2)若 ,则 .令 ,得 ,设 , .
则 .所以 为奇函数.
又 ,所以0是 的一个零点.
下面证明:函数 在 上存在唯一的零点.
因为 , ,所以 .
所以当 时, , 单调递增.
又 , ,所以 在 上存在唯一的零点 .
由(1)知当 时, ,即 ,
所以当 时, .
设 , ,则 .
所以当 时, , 单调递减;
当 时, , 单调递增,
所以 .
所以当 时, .
所以当 时, 仅有一个零点 .因为 为奇函数,所以当 时, 也仅有一个零点 .
所以 在 上有3个零点,分别为 , , .
即 有3个零点 ,且 .
【点睛】解决本题关键是构造函数,利用函数的奇偶性,零点存在性定理及导数判断函数
的单调性证得结果.
19.(2023·上海徐汇·一模)若函数 的导函数 是以 为
周期的函数,则称函数 具有“ 性质”.
(1)试判断函数 和 是否具有“ 性质”,并说明理由;
(2)已知函数 ,其中 具有“ 性质”,求函数
在 上的极小值点;
(3)若函数 具有“ 性质”,且存在实数 使得对任意 都有
成立,求证: 为周期函数.
(可用结论:若函数 的导函数满足 ,则 (常数).)
【答案】(1) 不具有“ 性质”, 具有“ 性质”,理由见解析
(2)
(3)证明见解析
【分析】(1)根据所给定义计算可得;
(2)法一:依题意可得 可得 对 恒成立,再令
、 求出 、 的值,再利用导数求出函数的极小值点;法二:依题意可得
,所以 且 ,即可求出 、 的值,再利用导数求出函
数的极小值点;(3)令 ,则 ,从而得到 ( 为常数),法一:分
、 、 三种情况讨论;法二:分 和 两种情况讨论,当 时,不妨
令 ,记 ,推出矛盾即可得解.
【详解】(1) 不具有“ 性质”.理由是: , ,
;
具有“ 性质”.理由是: , .
(2)法一: ,则 ,
由 可得 对 恒成立.
令 ,得 ①;令 ,得 ②.
得 ,因此 ,从而 恒成立,
即有 且 .
由 得 ,所以 ,当 时,令 可得 ,
列表如下:
x
+ 0 0 +
极大值 极小值
函数 在 的极小值点为 .
法二: ,
由 ,可得 ,所以 ,
即 ,
所以 ,所以 且 ,所以 且 且 .
由 得 ,所以 ,当 时,令 可得 ,
列表如下:
x
+ 0 0 +
极大值 极小值
函数 在 的极小值点为 .
(3)令 ,因为 具有“ ”性质
,
,
( 为常数),
法一:
① 若 , 是以 为周期的周期函数;
②若 ,由 ,
当 时, ,这与 矛盾,舍去;
③若 ,由 ,
当 时, ,这与 矛盾,舍去.
综上, . ,所以 是周期函数.
法二:当 时, ,所以 是周期函数.
当 时,不妨令 ,记 ,其中 表示不大于 的最大整数.( 同理
可证),
若存在 ,这 .
这与 矛盾.
若存在 ,这 .
这与 矛盾.
若不存在 ,使得 或 ,则 ,此时 ,与 矛盾,
故舍去.
综上, . ,所以 是周期函数.
【点睛】方法点睛:函数新定义问题的方法和技巧:
(1)可通过举例子的方式,将抽象的定义转化为具体的简单的应用,从而加深对信息的理
解;
(2)可用自己的语言转述新信息所表达的内容,如果能清晰描述,那么说明对此信息理解
的较为透彻;
(3)发现新信息与所学知识的联系,并从描述中体会信息的本质特征与规律;
(4)如果新信息是课本知识的推广,则要关注此信息与课本中概念的不同之处,以及什么
情况下可以使用书上的概念.
拓展冲刺练
一、单选题
1.(23-24高三下·江西·阶段练习)已知函数 ,则满足不等式
的 的取值范围为( )A. B. C. D.
【答案】D
【分析】先利用函数奇偶性的定义,结合复合函数的单调性与导数,分析得 的奇偶性
与单调性,从而转化所求不等式得到关于 的不等式组,解之即可得解.
【详解】由 ,得 的定义域为 ,
又 ,故 为偶函数,
而当 时,易知 单调递增,
而对于 , 在 上恒成立,
所以 在 上也单调递增,
故 在 上单调递增,
则由 ,得 ,解得 或 .
故选:D.
2.(2024·重庆·一模)已知定义在R上的函数 满足: ,且
时, ,则关于 的不等式 的解集为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】根据函数单调性和奇偶性则得到不等式,解出即可.
【详解】任取 ,则 ,
而 时, ,则 ,,
所以 在 上单调递减,
, ,
取 ,则 ,令 ,
得 ,
所以 为 上的奇函数,
,即 ,则 ,解得
故选:A.
3.(2024·全国·模拟预测)已知函数 是定义在 上的奇
函数, 为 的导函数,则 ( )
A. B.0 C.1 D.2
【答案】A
【分析】本题考查函数的奇偶性,根据奇函数的定义和性质进行运算研究即可.
【详解】因为奇函数的定义域关于原点对称,所以 ,得 .
由 为奇函数可得 ,得 ,
又 ,所以 ,
所以 , ,
故 ,
故选:A.
4.(2024·云南红河·二模)已知函数 ,对于任意的 ,不等式恒成立,则实数 的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】令 ,得到 为奇函数,从而得到
恒成立,根据函数单调性得到不等式,化简得到 时,
恒成立,设 , ,求导得到其单调性,结
合特殊点的函数值,得到 ,得到答案.
【详解】设 ,则 ,
,所以 为奇函数.
所以 ,
即 恒成立,
由 在 上单调递减且 ,得 在 上单调递减,
所以 恒成立.
由 ,知 且 ,
所以 时, 恒成立.设 , ,
,当 时 ,
所以 在 内单调递减,而 ,所以 ,
所以 ,即 .
故选:C.
【点睛】方法点睛:对于求不等式成立时的参数范围问题,一般有三个方法,一是分离参
数法, 使不等式一端是含有参数的式子,另一端是一个区间上具体的函数,通过对具体函
数的研究确定含参式子满足的条件.二是讨论分析法,根据参数取值情况分类讨论,三是数
形结合法,将不等式转化为两个函数,通过两个函数图像确定条件.
二、多选题
5.(2024·湖南岳阳·二模)已知函数 的定义域为 ,对任意 都有
,且 ,则下列说法正确的是( )
A. B. 为奇函数
C. D.
【答案】BCD
【分析】根据题意运用赋值代入法计算,结合函数的奇偶性、周期性逐一验证选项可得答
案.
【详解】令 ,则 ,所以 ,
令 ,则 , ,故A错误;
要证 为奇函数,只需证 ,即 ,令 ,则 , ,
令 ,则 ,所以成立,故B正确;
令 ,则 , ,所以 为偶函数,
由B可知, ,所以 ,则有
,故C正确;
由C可知 ,又 为偶函数,所以 ,则 周期为2,
, ,所以 ,故D
正确.
故选:BCD
【点睛】结论点睛:(1)若 为奇函数,则满足 ,若 为偶函数,
则满足 ;(2)若 为周期函数,且周期为 ,则满足 ;
(3)若 关于点 对称,且关于直线 对称,则 为周期函数,周期为
.
6.(2024·河南·一模)定义在R上的函数 ( 且 ,
),若存在实数m使得不等式 恒成立,则下列叙述正确的是
( )
A.若 , ,则实数m的取值范围为B.若 , ,则实数m的取值范围为
C.若 , ,则实数m的取值范围为
D.若 , ,则实数m的取值范围为
【答案】BD
【分析】先判断函数 为奇函数,再分 和 讨论
的单调性,分 和 讨论函数 的单调性,根据复合函数的
单调性判断得出 的单调性,利用单调性将 进行等价转化
成含参数 的不等式,求解即得.
【详解】对于函数 ,因
,则函数 是奇函数.
不妨设 ,则 ,
对于A项,当 时, 在定义域内为增函数,
因 ,则 在R上也是增函数,故 在R上也是
增函数.
由 ,则
,即 (*),
①当 时,此时恒成立;② 当 时,由(*)可得 ,解得 ,综上可知, ,故A项错误;
对于B项,当 时, 在定义域内为减函数,因 ,则 在
R上也是减函数,故 在R上是增函数,
由A项分析可得, 恒成立可得, ,故B项正确;
对于C项,当 时, 在定义域内为增函数,因 ,则 在R
上是减函数,故 在R上是减函数,
由 ,则
,即 (*),
①当 时,无解;② 当 时,由(*)可得 ,解得 或 ,
综上可知, ,故C项错误;
对于D项,当 时, 在定义域内为减函数,因 ,则 在
R上也是增函数,故 在R上是减函数,
由C项分析可得, 恒成立可得, ,故D项正确.
故选:BD.
【点睛】思路点睛:一般先考虑函数的奇偶性,再根据参数分类判断,构成复合函数的内
外函数的单调性,利用单调性去掉抽象函数的符号,将其化成含参数 的不等式恒成立问
题,再对参数 分类讨论不等式解的情况即得.
三、填空题
7.(2024·陕西西安·二模)已知定义域为 的函数 满足 ,且当时, ,则 .
【答案】
【分析】利用函数的奇偶性与周期性计算即可.
【详解】由已知可得 ,所以 ,
所以 ,即 是函数 的一个周期,
所以 .
故答案为:
8.(2024·陕西西安·模拟预测)定义在 上的函数 的导函数为 ,且有
,且对任意 都有 ,则使得
成立的 的取值范围是 .
【答案】
【分析】构造函数 ,根据导数确定函数的单调性,即可结合奇偶性求解.
【详解】由 知 是奇函数, ,
设 ,则 ,
在 上单调递增,由 得 ,
即 , ,得 的取值范围是 .
故答案为:
9.(2024·内蒙古呼和浩特·一模)已知 ,若直线 与 有
个交点 ,则 .【答案】
【分析】由题意首先确定函数的性质,然后结合直线与圆的位置关系得到 的表达式,最
后裂项求和即可求得 的值.
【详解】当 时, ,即 , ,
当 时, ,所以可得函数周期为2,
画出函数图象,如图所示:
若直线 与 有 个交点,
根据图象知,直线 与第 个半圆相切其圆心为
不妨设切点为 ,连接 ,
所以在 中, ,
,故 ,
所以 .
故答案为: .
【点睛】方法点睛:已知函数有零点(方程有根)求参数值(取值范围)常用的方法:
(1)直接法:直接求解方程得到方程的根,再通过解不等式确定参数范围;
(2)分离参数法:先将参数分离,转化成求函数的值域问题加以解决;
(3)数形结合法:先对解析式变形,进而构造两个函数,然后在同一平面直角坐标系中画出函数的图象,利用数形结合的方法求解。
四、解答题
10.(23-24高三上·全国·阶段练习)已知函数 是偶函数.
(1)求 的值;
(2)设 , ,若对任意的 ,存在 ,使得
,求 的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)由偶函数的性质即可求解 的值;
(2)由题意可得 在 上的最小值不小于 在 上的最小值,分别求出
和 的最小值,即可求解.
【详解】(1)因为 是偶函数,
所以 ,
即 ,
,
,
,
,,
,
,
所以 ,即 .
(2) ,
因为对任意的 ,存在 ,使得 ,
所以 在 上的最小值不小于 在 上的最小值,
因为 在 上单调递增,
所以 ,
因为 ,
所以 在 上单调递减,在 上单调递增,
所以 ,
所以 ,解得 ,
所以 的取值范围为 .
11.(2024·全国·模拟预测)行列式是近代数学中研究线性方程的有力工具,其中最简单的
二阶行列式的运算定义如下: .
(1)在等比数列 中, 是 的两个实根,求
的值;(2)已知数列 的前 项和为 ,且 ,若 ,求数列 的
前 项和;
(3)已知 是奇函数, 是偶函数.设函数 ,且存在实数 ,使
得 对于任意的 都成立,若 ,求 的值.
【答案】(1)
(2)
(3)
【分析】(1)根据二阶行列式的运算和韦达定理可推导得到 ,由等比数列
下标和性质可求得结果;
(2)由二阶行列式的计算可得 ,根据前 项和与通项的关系可求得 ,由此可得 ,采
用错位相减法可求得结果;
(3)分别令 和 ,结合函数奇偶性定义可推导得到 ;令
可推导得到 ,由此递推求得结果.
【详解】(1)设等比数列 的公比为 ,
由 得: ,即 ,
, ,
, ,
,,
.
(2) ,
当 时, ;当 时, ;
经检验: 满足 , ,
,
设数列 的前 项和为 ,
,
,
,
.
(3)由题意知:存在实数 ,使得 对于任意 都成立,
即 ,
令 ,则 ,
为奇函数, 为偶函数,…①;
令 ,则 …②,
由①②得: ,
令 ,则 , ,
,
.
【点睛】关键点点睛:本题考查新定义问题与数列、函数相结合的问题;解题关键是能够
充分利用二阶行列式的运算定义,根据运算定义将问题转化为我们所熟知的数列通项公式
与前 项和的求解问题、利用函数周期性求值的问题.
12.(23-24高三上·云南昆明·阶段练习)悬链线的原理运用于悬索桥、架空电缆、双曲拱
桥、拱坝等工程.通过适当建立坐标系,悬链线可为双曲余弦函数 的图象,
类比三角函数的三种性质:①平方关系:① ,②和角公式:
,③导数: 定义双曲正弦函数
.
(1)直接写出 , 具有的类似①、②、③的三种性质(不需要证明);
(2)若当 时, 恒成立,求实数a的取值范围;
(3)求 的最小值.
【答案】(1)答案见解析
(2)
(3)0【分析】(1)类比,写出平方关系,和角关系和导数关系,并进行证明;
(2)构造函数 , ,求导,分 和 两种情况,结合基本
不等式,隐零点,得到函数单调性,进而得到答案;
(3)多次求导,结合(2)中结论,先得到 在 内单调递增,再求出 为偶
函数,从而得到 在 内单调递减,求出 .
【详解】(1)平方关系: ;
和角公式: ;
导数: .
理由如下:平方关系,
;
,
和角公式:
故 ;
导数: , ;
(2)构造函数 , ,由(1)可知 ,i.当 时,由 可知,
故 ,故 单调递增,
此时 ,故对任意 , 恒成立,满足题意;
ii.当 时,令 , ,
则 ,可知 单调递增,
由 与 可知,存在唯一 ,使得 ,
故当 时, ,则 在 内单调递减,
故对任意 , ,即 ,矛盾;
综上所述,实数a的取值范围为 .
(3) , ,
令 ,则 ,
令 ,则 ,
当 时,由(2)可知, ,则 ,
令 ,则 ,故 在 内单调递增,
则 ,故 在 内单调递增,
则 ,故 在 内单调递增,
则 ,故 在 内单调递增,
因为 ,
即 为偶函数,故 在 内单调递减,则 ,故当且仅当 时, 取得最小值0.
【点睛】对于求不等式成立时的参数范围问题,一般有三个方法,一是分离参数法, 使不
等式一端是含有参数的式子,另一端是一个区间上具体的函数,通过对具体函数的研究确
定含参式子满足的条件.二是讨论分析法,根据参数取值情况分类讨论,三是数形结合法,
将不等式转化为两个函数,通过两个函数图像确定条件.