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第二章 函数
第4课时 函数的奇偶性、周期性
[考试要求] 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.
考点一 函数奇偶性的判断
奇偶性 定义 图象特点
偶函数 一般地,设函数f (x)的定义域为D,如果 x∈D,都有-x∈D,且_______________,那么函数f (x)就叫做偶函数 关于____对称
奇函数 一般地,设函数f (x)的定义域为D,如果 x∈D,都有-x∈D,且_______________,那么函数f (x)就叫做奇函数 关于____对称
f (-x)=f (x)
y轴
f (-x)=-f (x)
原点
提醒:定义域关于原点对称,这是函数具有奇偶性的必要不充分条件,所以首先考虑函数定义域.
[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.
[典例1] (人教A版必修第一册P84例6改编)判断下列函数的奇偶性:
(1)f (x)=x3-;
(2)f (x)=;
(3)f (x)=
(4)f (x)=loga(mx+)(m≠0).
[解] (1)函数的定义域为{x|x≠0},关于原点对称,且对于定义域内的任意一个x都有f (-x)=(-x)3-=-=-f (x),从而函数f (x)为奇函数.
(2)f (x)的定义域为{-1,1},关于原点对称.
又f (-1)=f (1)=0,f (-1)=-f (1)=0,
所以f (x)既是奇函数又是偶函数.
(3)f (x)的定义域为R,关于原点对称,当x>0时,f (-x)=-(-x)2-2=-(x2+2)=-f (x);当x<0时,f (-x)=(-x)2+2=-(-x2-2)=-f (x);当x=0时,f (0)=0,也满足f (-x)=-f (x).故该函数为奇函数.
(4)f (x)的定义域为R,f (-x)=loga(-mx+)=loga=loga(+mx)-1
=-loga(mx+)=-f (x),
所以f (x)为奇函数.
反思领悟 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,否则既不是奇函数也不是偶函数.
(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.
巩固迁移1 (1)(多选)下列命题正确的是( )
A.奇函数的图象一定过坐标原点
B.函数y=x sin x是偶函数
C.函数y=|x+1|-|x-1|是奇函数
D.函数y=是奇函数
√
√
(2)已知f (x)为R上的奇函数,g(x)为R上的偶函数,且g(x)≠0,则下列说法正确的是( )
A.f (x)+g(x)为R上的奇函数
B.f (x)-g(x)为R上的偶函数
C.为R上的偶函数
D.|f (x)g(x)|为R上的偶函数
√
(1)BC (2)D [(1)对于A,只有奇函数在x=0处有定义时,函数的图象过原点,所以A不正确;
对于B,因为函数y=x sin x的定义域为R且f (-x)=(-x)sin (-x)=f (x),所以该函数为偶函数,所以B正确;
对于C,函数y=|x+1|-|x-1|的定义域为R,
且f (-x)=|-x+1|-|-x-1|
=-(|x+1|-|x-1|)=-f (x),所以函数为奇函数,所以C正确;
对于D,函数y=满足x-1≠0,即x≠1,所以函数的定义域不关于原点对称,所以该函数既不是奇函数也不是偶函数,所以D不正确.
(2)因为f (x)为R上的奇函数,g(x)为R上的偶函数,
所以f (-x)=-f (x),g(-x)=g(x).
对于A,x∈R,设F (x)=f (x)+g(x),则F (-x)=f (-x)+g(-x)=-f (x)+g(x)≠-f (x)-g(x)=-F (x),故错误;
对于B,x∈R,设N(x)=f (x)-g(x),则N(-x)=f (-x)-g(-x)=-f (x)-g(x)≠f (x)-g(x)=N(x),故错误;
对于C,x∈R,g(x)≠0,设M(x)=,M(-x)==-=
-M(x)≠M(x),故错误;
对于D,x∈R,设H(x)=|f (x)g(x)|,H(-x)=|f (-x)g(-x)|=|-f (x)g(x)|=|f (x)g(x)|=H(x),所以H(x)为偶函数,故正确.]
考点二 函数奇偶性的应用
[典例2] (1)(2024·邯郸期末)已知f (x)为奇函数,当x>3时,f (x)=x2-,则f (-4)=( )
A.-9 B.9
C.-17 D.17
(2)(2023·新高考Ⅱ卷)若f (x)=(x+a)ln 为偶函数,则a=( )
A.-1 B.0
C. D.1
√
√
(3)(2024·海淀区二模)设f (x)是定义在(-∞,+∞)上的奇函数,且x>0时,f (x)=x2+1,则f (x)的解析式为
(1)A (2)B (3)f (x)=
[(1)因为f (x)为奇函数,当x>3时,f (x)=x2-,所以f (4)=9,则
f (-4)=-f (4)=-9.故选A.
f (x)=
_____________________.
(2)法一: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,故选B.
法二:因为f (x)=(x+a)ln 为偶函数,f (-1)=(a-1)ln 3,f (1)=(a+1)ln =-(a+1)ln 3,所以(a-1)ln 3=-(a+1)ln 3,解得a=0,经验证,a=0符合题意.故选B.
(3)因为f (x)是定义在(-∞,+∞)上的奇函数,且x>0时,f (x)=x2+1,
所以当x=0时,f (0)=0;
当x<0时,-x>0,则有f (-x)=(-x)2+1=x2+1=-f (x) f (x)=-x2-1,
综上所述,f (x)=]
反思领悟 本例(1)先求出f (4),再借助奇函数f (-x)=-f (x)来解决;本例(2)先求出定义域(定义域优先),再利用奇函数×奇函数=偶函数,将f (x)分成两个函数相乘,分别讨论其奇偶性,或用特殊值求a;本例(3)求解析式,先将待求区间(-∞,0)的自变量转化到已知解析式x>0时,f (x)=x2+1上,再利用f (-x)=-f (x)求解.
巩固迁移2 (1)已知奇函数f (x)的定义域为R,且当x∈(0,+∞)时,f (x)=--m,若f (-2 024)+f (0)=2,则实数m=________.
(2)已知函数f (x),g(x)分别是定义在R上的偶函数和奇函数,f (x)+g(x)=2·3x,则函数f (x)=________.
(1)1 (2)3x+3-x [(1)由f (x)为R上的奇函数,得f (-x)=-f (x)且
f (0)=0,又f (-2 024)+f (0)=2,所以1+m+0=2,得m=1.
1
3x+3-x
(2)因为f (x)+g(x)=2·3x,所以f (-x)+g(-x)=2·3-x,又f (x),g(x)分别是定义在R上的偶函数和奇函数,所以f (-x)=f (x),g(-x)=-g(x),所以f (-x)+g(-x)=f (x)-g(x)=2·3-x,则两式相加得,2f (x)=2·3x+2·3-x,所以f (x)=3x+3-x.]
考点三 函数的周期性及应用
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________________,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____的正数,那么这个________就叫做f (x)的最小正周期.
f (x+T)=f (x)
最小
最小正数
[常用结论]
对f (x)定义域内任一自变量的值x:
(1)f (x+a)=f (x-a),则函数的周期为2a;
(2)f (x+a)=-f (x),则函数的周期为2a;
(3)f (x+a)=-( f (x)≠0),则函数的周期为2a.
[典例3] (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.
(2)(2025·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)的值为( )
A.2 024 B.2 023
C.1 D.0
√
√
(1)C (2)D [(1)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)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.]
反思领悟 本例(1)的解题关键是根据题目特征及周期定义,求出函数的周期;本例(2)的解题关键是利用函数的周期性,求出f (1),
f (2),f (3)的值,进而解决问题.
巩固迁移3 (1)已知f (x)是定义在R上的奇函数, x∈R,都有f (x+4)=f (x),若当x∈[0,1]时,f (x)=log2(x+a),则f (-7)=( )
A.-1 B.0
C.1 D.2
(2)若f (x)满足f (x+2)=-f (x),且f (1)=-5,则f ( f (5))=________.
√
5
(1)C (2)5 [(1)∵f (x)是定义在R上的奇函数,
∴f (0)=0,得a=1,∴当x∈时,
f (x)=log2(x+1), x∈R,都有f (x+4)=f (x),
∴f (x)是周期为4的周期函数,
∴f (-7)=f (-7+8)=f (1)=1.故选C.
(2)因为f (x+2)=-f (x),所以T=4,所以f (5)=f (1)=-5,所以
f ( f (5))=f (-5)=f (-1).
令x=-1,则f (1)=-f (-1)=-5,
所以f ( f (5))=f (-1)=5.]
随堂练习
√
1.下列函数是偶函数的是( )
A.y=sin x B.y=cos x
C.y=x3 D.y=2x
B [对于A,由正弦函数的性质可知,y=sin x为奇函数;
对于B,由余弦函数的性质可知,y=cos x为偶函数;
对于C,由幂函数的性质可知,y=x3为奇函数;
对于D,由指数函数的性质可知,y=2x既不是奇函数也不是偶函数.故选B.]
2.已知定义在R上的奇函数f (x)满足f (x+1)=-f (x),则f (2 024)=
( )
A.-1 B.0
C.1 D.2
√
B [因为f (x)是定义在R上的奇函数,所以f (0)=0,f (x+2)=f (x+1+1)=-f (x+1)=f (x),所以f (x)是周期为2的周期函数,所以
f (2 024)=f (0)=0.]
3.已知函数f (x)=2x-2-x+5,若f (m)=4,则f (-m)等于( )
A.4 B.6
C.-4 D.-6
√
B [由题意知,函数f (x)的定义域为R,关于原点对称,设g(x)=
f (x)-5=2x-2-x,则g(-x)=2-x-2x=-g(x),即g(x)是奇函数,
故g(m)+g(-m)=0,即f (m)-5+f (-m)-5=0,即f (m)+f (-m)=10,因为f (m)=4,所以f (-m)=6.]
4.(2024·兰州期中)已知函数f (x)=是奇函数,则实数a的值为________.
1 [由题得其自变量的取值须满足1-x2>0,即为-1<x<1,中间有0,
又因为奇函数中f (0)=0,所以f (0)==1-a=0 a=1.]
1
【教用·备选题】
1.(2025·毕节市模拟)已知函数f (x)=是奇函数,若f (2 023)>
f (2 024),则实数a的值为( )
A.1 B.-1
C.±1 D.0
√
B [∵函数f (x)=是奇函数,∴f (-x)+f (x)===0,整理,得(1-a2)ex=0,∴a=±1,
当a=1时,f (x)==1-为增函数,
不满足f (2 023)>f (2 024),故a≠1;
当a=-1时,f (x)==1+为减函数,
满足f (2 023)>f (2 024),符合题意.
故选B.]
2.(多选)(2024·昆明嵩明县期中)已知f (x)是定义在R上的偶函数,
f (x+1)为奇函数,当x∈[-1,0]时,f (x)=k·3x-2,则下列说法中正确的是( )
A.f (x)图象关于点(1,0)对称
B.k=6
C.f (2 026)=-4
D.2是f (x)的一个周期
√
√
√
ABC [根据题意,依次分析选项:
对于A,f (x+1)为奇函数,则f (1-x)=-f (1+x),即f (x)图象关于点(1,0)对称,A正确;
对于B,由于f (1-x)=-f (1+x),令x=0可得,f (1)=0,
又由f (x)为偶函数,得f (-1)=f (1)=0,则f (-1)=k·3-1-2=0,解得k=6,B正确;
对于C,由于f (1-x)=-f (1+x),变形可得f (-x)=-f (x+2),
又由f (x)为偶函数,得f (-x)=f (x),
则有f (x+2)=-f (x),变形可得f (x+4)=f (x),
则f (2 026)=f (2)=-f (0)=-(6·30-2)=-4,C正确;
对于D,由于f (x+2)=-f (x),2不是f (x)的周期,D错误.
故选ABC.]
3.(多选)(2025·长沙开福区模拟)设函数f (x)的定义域为R,f (x)为奇函数,f (1+x)=f (1-x),f (3)=1,则( )
A.f (-1)=1 B.f (x)=f (4+x)
C.f (x)=f (4-x) D. = -1
√
√
√
ABD [函数f (x)的定义域为R,f (x)为奇函数,f (1+x)=f (1-x),
f (3)=1,
所以f (2-x)=f (x),即f (2+x)=f (-x)=-f (x),若C正确,则f (2+x)=-f (4-x),
令x=1,则f (3)=0,不符合题意,C错误;
所以f (4+x)=f (x),B正确;
因为f (3)=1,所以f (-1)=f (3)=1,
所以f (1)=-1,A正确;
由奇函数性质可得,f (0)=0,所以f (4)=f (0)=0,
又f (1)=-1,f (2)=f (-2)=-f (2),
即f (2)=0,f (3)=1,
所以f (1)+f (2)+f (3)+f (4)=-1+0+1+0=0,
=f (1)+f (2)+…+f (18)
=4[f (1)+f (2)+f (3)+f (4)]+f (1)+f (2)
=0-1+0=-1,D正确.
故选ABD.]
4.(2024·广东茂南区三模)已知函数f (x)=cos3x是偶函数,则a=________.
-1 [因为f (x)=cos3x是偶函数,
所以f (-x)=f (x)恒成立,
所以(e-x-aex)cos3(-x)=cos3x,
整理得(a+1)=0恒成立,
所以a=-1.]
-1
课后习题(九) 函数的奇偶性、周期性
1.(多选)(北师大版必修第一册P67例2改编)下列函数是奇函数的是
( )
A.f (x)=x(x∈[0,1]) B.f (x)=3x2
C.f (x)= D.f (x)=x|x|
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
CD [利用奇函数的定义,首先定义域需关于原点对称,排除选项A;函数f (x)是奇函数,需满足f (-x)=-f (x),排除选项B.故选CD.]
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
2.(多选)(苏教版必修第一册P126练习T4改编)对于定义在R上的函数f (x),下列判断正确的是( )
A.若函数f (x)满足f (-2)=f (2),则f (x)是偶函数
B.若函数f (x)满足f (-2)≠f (2),则f (x)不是偶函数
C.若函数f (x)满足f (2)>f (1),则f (x)是R上的增函数
D.若函数f (x)满足f (2)>f (1),则f (x)不是R上的减函数
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
BD [A选项,若f (x)=x(x2-4),则f (-2)=0,f (2)=0,故f (-2)=
f (2),因为f (x)的定义域为R,关于原点对称,且f (-x)=-x[(-x)2-4]=-x(x2-4)=-f (x),所以f (x)为奇函数,故A错误;
B选项,根据偶函数的定义知,若f (x)为偶函数,则f (-x)=f (x),因此满足f (2)≠f (-2)的函数必然不是偶函数,故B正确;
C选项,若f (x)=x2,则f (2)=4,f (1)=1,故f (2)>f (1),但函数f (x)=x2在(-∞,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增,故C错误;
D选项,因为2>1,f (2)>f (1),所以f (x)不是R上的减函数,故D正确.]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
3.(人教A版必修第一册P87习题3.2T13改编)已知函数f (x)=ax3+bx+1(ab≠0),若f (2025)=k,则f (-2 025)等于( )
A.k
B.-k
C.1-k
D.2-k
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
D [法一:令g(x)=ax3+bx(ab≠0),易知g(x)是奇函数,从而
f (2 025)=g(2 025)+1,f (-2 025)=g(-2 025)+1=-g(2 025)+1.
又因为f (2 025)=k,所以g(2 025)=k-1,
从而f (-2 025)=-(k-1)+1=2-k.
法二:因为f (-x)+f (x)=-ax3-bx+1+ax3+bx+1=2,
所以f (-2 025)+f (2 025)=2.
又因为f (2 025)=k,所以f (-2 025)=2-k.]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
4.(人教A版必修第一册P86习题3.2T11改编)函数f (x)在R上为偶函数,且x>0时,f (x)=+1,则当x<0时,f (x)=________.
+1 [∵f (x)为偶函数,x>0时,f (x)=+1,
∴当x<0时,-x>0,f (x)=f (-x)=+1,
即x<0时,f (x)=+1.]
+1
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
5.(2024·泰安四模)设f (x)是定义在R上的奇函数,且f (1+x)=
f (1-x),当-1≤x<0时,f (x)=log2(-6x+2),则f 的值为( )
A.-1 B.-2
C.2 D.1
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
B [因为f (x)是定义在R上的奇函数,且f (1+x)=f (1-x),
所以f (2+x)=f (-x)=-f (x),
所以f (4+x)=f (x),所以函数f (x)的周期为4.
当-1≤x<0时,f (x)=log2(-6x+2),
所以f =log24=2,则f =f =f
=-f =-2.故选B.]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
6.(2024·晋城三模)若函数y=f (x)-1是定义在R上的奇函数,则
f (-1)+f (0)+f (1)=( )
A.3 B.2
C.-2 D.-3
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
A [根据题意,设F (x)=f (x)-1,则F (x)+F (-x)=0,
即f (x)-1+f (-x)-1=0,
即f (x)+f (-x)=2,所以f (1)+f (-1)=2.
因为F (0)=f (0)-1=0,
所以f (0)=1,f (-1)+f (0)+f (1)=2+1=3.
故选A.]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
7.(2024·海南昌江县二模)已知f (x)是R上的奇函数,且f (x+2)=-f (x),当x∈[0,1]时,f (x)=x2+2x,则f (15)=( )
A.3 B.-3
C.255 D.-255
√
B [因为f (x)是R上的奇函数,且f (x+2)=-f (x),
所以f (x+4)=f (x),所以f (x)的周期T=4,当x∈[0,1]时,f (x)=x2+2x,则f (15)=f (-1)=-f (1)=-3.
故选B.]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
8.(2025·西安雁塔区模拟)已知函数f (x)=a+(ab≠0)是奇函数,则( )
A.2a+b=1 B.2a-b=-1
C.a+b=1 D.a-b=-1
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
B [函数f (x)=a+(ab≠0),其定义域为{x|x≠0},
又由f (x)是奇函数,则f (-x)+f (x)=0,
即a++a+=2a+=2a+
=2a+=2a+1-b=0,
所以2a-b=-1.故选B.]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
9.(2024·梅州五华区一模)定义在R上的函数f (x)满足f (1-x)=
f (x+1),且y=f (x+2)为奇函数.当x∈(2,3]时,f (x)=(x-2)3-3(x-2),则f (2 025)=( )
A.-5 B.2
C.-1 D.1
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
B [因为函数y=f (x+2)为奇函数,则f (-x+2)=-f (x+2),
即f (2-x)+f (2+x)=0,可得f (4-x)+f (x)=0.
又因为f (1-x)=f (x+1),则f (4-x)=f (x-2),
所以f (x)+f (x-2)=0,可得f (x)+f (x+2)=0,
则f (x+2)=f (x-2),即f (x+4)=f (x),
所以f (x)是周期为4的周期函数,又f (3)=-2,f (1)=2,
所以f (2 025)=f (4×506+1)=f (1)=2.
故选B.]
题号
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2
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11
12
10.(2025·烟台模拟)已知f (x)为定义在R上的奇函数,且f (x)+
f (2-x)=0,当-1<x<0时,f (x)=2x,则f (2+log25)的值为____.
-
题号
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12
- [因为f (2-x)=-f (x)=f (-x),
所以f (2+x)=f (x),所以f (x)的周期为2,
所以f (2+log25)=f
=f =-f ,
又-1<log2<0,
所以f (2+log25)=-f ==-.]
题号
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12
11.(2025·合肥肥西县模拟)若函数f (x)(x∈R)是周期为4的奇函数,且在[0,2]上的解析式为f (x)=则f (5)+
f =________.
题号
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12
[根据题意,函数f (x)(x∈R)是周期为4的奇函数,
则f (5)=f (1),f =f =f =-f ,
又由函数f (x)在[0,2]上的解析式为f (x)=
则f (5)=f (1)=0,f =-f =-sin π=,
则f (5)+f =0+=.]
题号
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12
12.(2024·江西宜春高三校考)定义在R上的不恒为零的偶函数f (x)满足xf (x+2)=(x+2)f (x),且f (2)=4.则=________.
120
题号
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120 [由题意可知,=,且=2,
则=====2,
所以f (2)+f (4)+f (6)+f (8)+f (10)=2(2+4+6+8+10)=60,
因为函数f (x)为偶函数,所以f (-2)+f (-4)+f (-6)+f (-8)+
f (-10)=60,
则=60+60=120.]
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