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考点 11 函数的奇偶性与周期性
【命题解读】
关于函数性质的考查:以考查能力为主,往往以常见函数(二次函数、指数函数、对数函数)为基本考察
对象,以绝对值或分段函数的呈现方式,与不等式相结合,考查函数的基本性质,如奇偶性、单调性与最
值、函数与方程(零点)、不等式的解法等,考查数学式子变形的能力、运算求解能力、等价转化思想和
数形结合思想.其中函数与方程考查频率较高.涉及函数性质的考查;
【基础知识回顾】
1、 奇、偶函数的定义
对于函数f(x)定义域内的任意一个x,都有f(-x)=-f(x)(或f(-x)+f(x)=0),则称f(x)为奇函
数;对于函数f(x)的定义域内的任意一个x,都有f(-x)=f(x)(或f(-x)-f(x)=0),则称f(x)为偶函
数.
2、 奇、偶函数的性质
(1)具有奇偶性的函数,其定义域关于原点对称(也就是说,函数为奇函数或偶函数的必要条件是其定
义域关于原点对称).
(2)奇函数的图像关于原点对称,偶函数的图像关于y轴对称.
(3)若奇函数的定义域包含0,则f(0)=__0__.
(4)若函数f(x)是偶函数,则有f(|x|)=f(x).
(5)奇函数在对称区间上的单调性相同,偶函数在对称区间上的单调性相反.
3、 周期性
(1)周期函数
对于函数y=f(x),如果存在一个非零常数 T,使得当x取定义域内的任何值时,都有 f(x+T)=
f(x),那么就称函数y=f(x)为周期函数,称T为这个函数的周期.
(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.
4、函数奇偶性常用结论
(1)如果函数f(x)是奇函数且在x=0处有定义,则一定有f(0)=0;如果函数f(x)是偶函数,那么
f(x)=f(|x|).
(2)奇函数在两个对称的区间上具有相同的单调性;偶函数在两个对称的区间上具有相反的单调性.
5、函数周期性常用结论
对f(x)定义域内任一自变量x:
(1)若f(x+a)=-f(x),则T=2a(a>0).
(2)若f(x+a)=,则T=2a(a>0).
(3)若f(x+a)=-,则T=2a(a>0).
6、函数图象的对称性
(1)若函数y=f(x+a)是偶函数,即f(a-x)=f(a+x),则函数y=f(x)的图象关于直线x=a对称.
(2)若对于R上的任意x都有f(2a-x)=f(x)或f(-x)=f(2a+x),则y=f(x)的图象关于直线x=a对称.
(3)若函数y=f(x+b)是奇函数,即f(-x+b)+f(x+b)=0,则函数y=f(x)关于点(b,0)中心对称.
1、下列函数为奇函数的是
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】∵函数 的定义域为 ,不关于原点对称,所以函数 为非奇非偶函数,排除
A;因为 为偶函数,所以排除 B;因为 为偶函数,所以排除 C;因为
, ,所以 为奇函数.
x
2、若函数
f(x)=
为奇函数,则 =
(2x+1)(x−a)
1 2 3
(A) (B) (C) (D)1
2 3 4
【答案】A
x
【解析】∵
f(x)=
为奇函数,∴ ,得 .
(2x+1)(x−a)
3、设f (x)是定义在 上的奇函数,当 时, ,
则 =
A.-3 B.-1 C.1 D.3
【答案】A
【 解 析 】 因 为 f (x)是 定 义 在 R 上 的 奇 函 数 , 且 当 时 , , ∴
,选A.
4、设函数 , 的定义域都为R,且 是奇函数, 是偶函数,则下列结论正确的是
A. 是偶函数 B. | |是奇函数
C.| | 是奇函数 D.| |是奇函数
【答案】B
【解析】 为奇函数, 为偶函数,故 为奇函数, | |为奇函数,| |为偶函数,| |为偶函数,故选B.
5、(2019·福建莆田一中模拟)定义在R上的奇函数f(x)满足f(x+2)=-f(x),且在[0,1]上是减函数,则有
( )
A.f<f<f
B.f<f<f
C.f<f<f
D.f<f<f
【答案】C
【解析】因为f(x+2)=-f(x),所以f(x+2+2)=-f(x+2)=f(x),所以函数的周期为4,作出f(x)的草图
(如图),由图可知f<f<f,
6、(多选)已知偶函数f(x)满足f(x)+f(2-x)=0,下列说法正确的是( )
A.函数f(x)是以2为周期的周期函数
B.函数f(x)是以4为周期的周期函数
C.函数f(x+2)为偶函数
D.函数f(x-3)为偶函数
【答案】BC
【解析】偶函数f(x)满足f(x)+f(2-x)=0,即有f(-x)=f(x)=-f(2-x),即为f(x+2)=-f(x),f(x+4)
=-f(x+2)=f(x),可得f(x)的最小正周期为4,故A错误,B正确;由f(x)+f(2-x)=0,可得f(-x)+f(2+
x)=0,两式相减得f(2-x)-f(2+x)=0,故f(2-x)=f(2+x),∴f(x+2)为偶函数,故C正确;由f(x)为偶函
数得f(-x-3)=f(x+3),若f(x-3)为偶函数,则有f(-x-3)=f(x-3),可得f(x+3)=f(x-3),即f(x+6)=
f(x),可得6为f(x)的周期,这与4为最小正周期矛盾,故D错误.故选B、C.
7 、 (2018 江 苏 ) 函 数 满 足 , 且 在 区 间 上 ,
则 的值为 .
【答案】【解析】因为函数 满足 ( ),所以函数 的最小正周期是4.因为在区间
上, ,所以
考向一 奇偶性的定义与判断
例1、判断下列函数的奇偶性.
(1)f(x)=+;
(2)f(x)=+;
(3)f(x)=3x-3-x;
(4)f(x)=;
(5)f(x)=
【解析】:(1)∵由得x=±1,
∴f(x)的定义域为{-1,1}.
又f(1)+f(-1)=0,f(1)-f(-1)=0,
即f(x)=±f(-x).
∴f(x)既是奇函数又是偶函数.
(2)∵函数f(x)=+的定义域为,不关于坐标原点对称,
∴函数f(x)既不是奇函数,也不是偶函数.
(3)∵f(x)的定义域为R,
∴f(-x)=3-x-3x=-(3x-3-x)=-f(x),
所以f(x)为奇函数.
(4)∵由得-2≤x≤2且x≠0.
∴f(x)的定义域为[-2,0)∪(0,2],
∴f(x)===,
∴f(-x)=-f(x),∴f(x)是奇函数.
(5)易知函数的定义域为(-∞,0)∪(0,+∞)关于原点对称,又当x>0时,f(x)=x2+x,则当x<0时,
-x>0,故f(-x)=x2-x=f(x);
当x<0时,f(x)=x2-x,则当x>0时,-x<0,
故f(-x)=x2+x=f(x),故原函数是偶函数.
变式1、判断下列函数的奇偶性:
(1)f(x)=+;
(2)f(x)=(x+1);
(3)f(x)=.
(4)f(x)=
【解析】(1)由 得x=±3.
∴f(x)的定义域为{-3,3},此时f(x)=0.
又f(3)+f(-3)=0,f(3)-f(-3)=0.
即f(x)=±f(-x).∴f(x)既是奇函数,又是偶函数.
(2)由 得-1<x≤1.
∵f(x)的定义域(-1,1]不关于原点对称.
∴f(x)既不是奇函数,也不是偶函数.
(3)由 得-2≤x≤2且x≠0.
∴f(x)的定义域为[-2,0)∪(0,2],关于原点对称.此时,有f(x)==,
∴f(-x)=-f(x),∴f(x)是奇函数.
(3)当x>0时,f(x)=-x2+2x+1,
-x<0,f(-x)=(-x)2+2(-x)-1=x2-2x-1=-f(x);
当x<0时,f(x)=x2+2x-1,
-x>0,f(-x)=-(-x)2+2(-x)+1=-x2-2x+1=-f(x).
所以f(x)为奇函数.
变式2、判断下列函数的奇偶性:
(1)f(x)=+;
(2)f(x)=(x+1) ;
(3)f(x)=.
【解析】:(1)由⇒x2=1⇒x=±1,故函数f(x)的定义域为{-1,1},关于原点对称,且f(x)=0,所
以f(-x)=f(x)=-f(x),所以函数f(x)既是奇函数又是偶函数.
(2)因为f(x)有意义,则满足≥0,
所以-1<x≤1,
所以f(x)的定义域不关于原点对称,
所以f(x)为非奇非偶函数.(3)因为所以-2≤x≤2且x≠0,
所以定义域关于原点对称.
又f(-x)==,
所以f(-x)=f(x).故函数f(x)为偶函数.
方法总结:1. 判断函数的奇偶性,首先看函数的定义域是否关于原点对称.若函数定义域关于原点不对
称,则此函数一定是非奇非偶函数;若定义域关于原点对称,再化简解析式,根据f(-x)与f(x)的关系结
合定义作出判断.
2. 在函数的定义域关于原点对称的条件下,要说明一个函数是奇(偶)函数,必须证明f(-x)=-
f(x)(f(-x)=f(x))对定义域中的任意x都成立;而要说明一个函数是非奇非偶函数,则只须举出一个反
例就可以了.
3. 分段函数指在定义域的不同子集有不同对应关系的函数,分段函数奇偶性的判断,要分别从 x>0或x
<0来寻找等式f(-x)=f(x)或f(-x)=-f(x)成立,只有当对称的两个区间上满足相同关系时,分段函
数才具有确定的奇偶性.
考向二 函数的周期性及应用
例2、.(2020届山东省滨州市三校高三上学期联考)已知定义在 上的函数满足 ,
且 图像关于 对称,当 时, ,则 ________.
【答案】-2
【解析】
因为 图像关于 对称,则 ,
,
故 是以8为周期的周期函数,
故答案为: .
变式1、已知函数f(x)满足f(0)=2,且对任意x R都满足f(x+3)=﹣f(x),则f(2019)的值为(
) ∈
A.2019 B.2 C.0 D.﹣2【答案】D
【解析】∵f(x+3)=﹣f(x),
∴f(x+6)=﹣f(x+3)=f(x),
∴f(x)的周期为6,
∴f(2019)=f(3),
又f(3)=﹣f(0)=﹣2,
∴f(2019)=﹣2.
故选:D.
变式2、 定义在R上的函数f(x)满足f(x+6)=f(x).当-3≤x<-1时,f(x)=-(x+2)2;当-1≤x<3时,f(x)
=x.则f(1)+f(2)+f(3)+…+f(2 019)=___.
【答案】338
【解析】 由f(x+6)=f(x)可知,函数f(x)的周期为6,∴f(-3)=f(3)=-1,f(-2)=f(4)=0,f(-1)=f(5)=
-1,f(0)=f(6)=0,f(1)=1,f(2)=2,∴在一个周期内有f(1)+f(2)+…+f(6)=1+2-1+0-1+0=1,
∴f(1)+f(2)+…+f(2 019)=f(1)+f(2)+f(3)+336×1=1+2+(-1)+336=338.
变式3、设 是定义在 上的周期为2的函数,当 时, ,则
.
【答案】
【解析】 .
变式4、设f(x)是定义在R上的奇函数,且对任意实数x,恒有f(x+2)=-f(x),当x∈[0,2]时,f(x)=2x-
x2.
(1)求证:f(x)是周期函数;
(2)当x∈[2,4]时,求f(x)的解析式;
(3)计算f(0)+f(1)+f(2)+…+f(2 016).
【解析】(1)证明 ∵f(x+2)=-f(x),
∴f(x+4)=-f(x+2)=f(x).
∴f(x)是周期为4的周期函数.
(2)解 ∵x∈[2,4],
∴-x∈[-4,-2],
∴4-x∈[0,2],
∴f(4-x)=2(4-x)-(4-x)2=-x2+6x-8,又f(4-x)=f(-x)=-f(x),
∴-f(x)=-x2+6x-8,
即f(x)=x2-6x+8,x∈[2,4].
(3)解 ∵f(0)=0,f(1)=1,f(2)=0,f(3)=-1.
又f(x)是周期为4的周期函数,
∴f(0)+f(1)+f(2)+f(3)=f(4)+f(5)+f(6)+f(7)
=…=f(2 008)+f(2 009)+f(2 010)+f(2 015)=0.
∴f(0)+f(1)+f(2)+…+f(2 016)=f(2 012)+f(2 013)+f(2 014)=f(0)=0.
方法总结:(1)判断函数的周期性只需证明f(x+T)=f(x)(T≠0)即可,且周期为T.
(2)根据函数的周期性,可以由函数的局部性质得到函数的整体性质,函数的周期性常与函数的其他性质综
合命题.
(3)在解决具体问题时,要注意结论“若T是函数的周期,则kT(k∈Z且k≠0)也是函数的周期”的应用.
(4)除f(x+T)=f(x)(T≠0)之外,其它一些隐含周期的条件: , ,
, , , 等.
考向三 函数奇偶性与单调性、周期性的应用
例3、(2020届山东师范大学附中高三月考)已知函数 是定义在 上的奇函数,当 时,有
恒成立,若 ,则x的取值范围是________.
【答案】
【解析】
根据已知条件:当 时,有 恒成立,得函数 是定义在 上的减函
数,
又因为函数 是定义在 上的奇函数,所以 ,故 等价于,
所以 ,即 .
故答案为: .
变式1、(2020·河南高三月考(理))已知 是偶函数, 在 上单调递减, ,
则 的解集是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
因为 是偶函数,所以 关于直线 对称;
因此,由 得 ;
又 在 上单调递减,则 在 上单调递增;
所以,当 即 时,由 得 ,所以 ,
解得 ;
当 即 时,由 得 ,所以 ,
解得 ;
因此, 的解集是 .
变式 2、(2017 江苏)已知函数 ,其中 是自然数对数的底数,若,则实数 的取值范围是 .
【答案】
1
【 解 析 】 因 为 f(x)x32x ex f(x), 所 以 函 数 是 奇 函 数 , 因 为
ex f(x)
f '(x)3x2 2ex ex 3x2 22 exex 0, 所 以 数 f(x)在
R
上 单 调 递 增 , 又
1
,即 ,所以 ,即 ,解得1a ,
f(a1) f(2a2)0 f(2a2) f(1a) 2a2 1a 2a2 a10 2
1
故实数 的取值范围为[1, ].
a 2
变式3、(2020届山东省德州市高三上期末)已知 为定义在 上的奇函数,当 时,有
,且当 时, ,下列命题正确的是( )
A. B.函数 在定义域上是周期为 的函数
C.直线 与函数 的图象有 个交点 D.函数 的值域为
【答案】A
【解析】
函数 是 上的奇函数, ,由题意可得 ,
当 时, ,
,A选项正确;
当 时, ,则 , ,
,
则函数 不是 上周期为 的函数,B选项错误;若 为奇数时, ,
若 为偶数,则 ,即当 时, ,
当 时, ,若 ,且当 时, ,
,
当 时,则 , ,
当 时, ,则 ,
所以,函数 在 上的值域为 ,
由奇函数的性质可知,函数 在 上的值域为 ,
由此可知,函数 在 上的值域为 ,D选项错误;
如下图所示:
由图象可知,当 时,函数 与函数 的图象只有一个交点,
当 或 时, ,此时,函数 与函数 没有交点,
则函数 与函数 有且只有一个交点,C选项错误.
故选:A.
变式4、(多选题)(2020届山东省日照市高三上期末联考)已知定义在 上的函数 满足条件,且函数 为奇函数,则( )
A.函数 是周期函数 B.函数 的图象关于点 对称
C.函数 为 上的偶函数 D.函数 为 上的单调函数
【答案】ABC
【解析】
因为 ,所以 ,即 ,故A正确;
因为函数 为奇函数,所以函数 图像关于原点成中心对称,所以B正确;
又函数 为奇函数,所以 ,根据 ,令 代 有
,所以 ,令 代 有 ,即函数 为 上
的偶函数,C正确;
因为函数 为奇函数,所以 ,又函数 为 上的偶函数, ,所以函数
不单调,D不正确.
故选:ABC.
方法总结: 1. 已知函数的奇偶性,反求参数的取值,有两种思路:一种思路是根据定义,由 f(-x)=
-f(x)或f(-x)=f(x)对定义域内的任意x恒成立,建立起关于参数的方程,解方程求出参数之值;另一
种思路就是从特殊入手,得出参数所满足条件,再验证其充分性得出结果.
2. 函数的奇偶性与单调性之间有着紧密的联系,奇函数在其关于原点对称的区间上单调性相同,偶
函数在其关于原点对称的区间上单调性相反,掌握这一关系,对于求解有关奇偶性与单调性的综合问题,
有着极大的帮助,要予以足够的重视.
1、(2020全国Ⅱ文10)设函数 ,则 ( )
A.是奇函数,且在 单调递增 B.是奇函数,且在 单调递减
C.是偶函数,且在 单调递增 D.是偶函数,且在 单调递减【答案】A
【解析】∵函数 定义域为 ,其关于原点对称,而 ,
∴函数 为奇函数.
又∵函数 在 上单调递增,在(−∞,0)上单调递增,而 在 上单
调递减,在(−∞,0)上单调递减,∴函数 在 上单调递增,在(−∞,0)
上单调递增.故选A.
2、(2020山东8)若定义在 上的奇函数 在 单调递减,且 ,则满足 的
的取值范围是 ( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】因为定义在 上的奇函数 在 上单调递减,且 ,
所以 在 上也是单调递减,且 , ,
所以当 时, ,当 时, ,
所以由 可得: 或 或
解得 或 ,所以满足 的 的取值范围是 ,故选D.
3、(2018全国卷Ⅱ)已知 是定义域为 的奇函数,满足 .
若 ,则
A. B.0 C.2 D.50
【答案】C
【解析】∵ 是定义域为 的奇函数, .且 .∵ ,∴ , ,∴ ,∴ ,∴
是周期函数,且一个周期为 4,∴ , ,
= , ∴
,故选C.
3、(2016 山东)已知函数 f(x)的定义域为 R.当 x<0 时, f(x) x31 ;当 1 x1 时,
1 1 1
;当x 时, f(x ) f(x ),则f(6)=
f(x)f(x) 2 2 2
A.−2 B.−1 C.0 D.2
【答案】D
【 解 析 】 当 时 , 为 奇 函 数 , 且 当 时 , , 所 以
.而 ,所以 ,故选D.
4、(多选题)(2020届山东省枣庄市高三上学期统考)下列函数既是偶函数,又在 上单调递减的
是( )
A. B. C. D.
【答案】AD
【解析】
对于A选项, 为偶函数,且当 时, 为减函数,符合题意.
对于B选项, 为偶函数,根据幂函数单调性可知 在 上递增,不符合题意.
对于C选项, 为奇函数,不符合题意.
对于D选项, 为偶函数,根据复合函数单调性同增异减可知, 在区间
上单调递减,符合题意.
故选:AD.5、(多选题)(2020届山东省潍坊市高三上期中)已知函数 ,以下结论正确的
是( )
A.
B. 在区间 上是增函数
C.若方程 恰有3个实根,则
D.若函数 在 上有6个零点 ,则 的取值范围是
【答案】BCD
【解析】
函数 的图象如图所示:
对A, , ,所以 ,故A错误;
对B,由图象可知 在区间 上是增函数,故B正确;
对C,由图象可知 ,直线 与函数图象恰有3个交点,故C正确;
对D,由图象可得,当函数 在 上有6个零点 ,则
,所以当 时, ;当 时, ,所以 的取值
范围是 ,故D正确.
故选:BCD.6、(2017新课标Ⅱ)已知函数 是定义在 上的奇函数,当 时, ,则
= .
【答案】12
【解析】∵ 是奇函数,所以 .
7、(2020届山东省潍坊市高三上期中)已知函数 是定义在 上的偶函数,且在 上是减函数,
则不等式 的解集为__________.
【答案】
【解析】
是定义在 上的偶函数,且在 上是减函数, ,
,
则不等式 等价为不等式 ,
即 ,
即不等式的解集为 ,
故答案为: .