培优课 函数性质的综合问题

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名称 培优课 函数性质的综合问题
格式 zip
文件大小 227.5KB
资源类型 试卷
版本资源 人教A版(2019)
科目 数学
更新时间 2026-02-27 00:00:00

文档简介

重点解读
1.理解和掌握对称轴和对称中心满足的条件(直观想象、数学抽象). 2.掌握函数性质的综合应用问题(逻辑推理、数学运算).
一、函数的奇偶性与对称性
函数图象的对称性
(1)轴对称
设函数f(x)的定义域为I,且x=a是f(x)的对称轴,则有:
①f(a+x)=f(a-x);
②f(x)=f(2a-x);
③f(-x)=f(2a+x).
(2)中心对称
设函数f(x)的定义域为I,且(a,0)是f(x)的对称中心,则有:
①f(a+x)=-f(a-x);
②f(x)=-f(2a-x);
③f(-x)=-f(2a+x).
(3)拓展
①若f(a+x)=f(b-x),则f(x)关于x=对称;
②若f(x)=-f(a-x),则f(x)关于对称;
③若f(a+x)=-f(b-x),则f(x)关于对称;
④f(a+x)+f(b-x)=c,则f(x)关于对称.
  提醒:(1)若函数f(x+a)是偶函数,则函数f(x)关于x=a对称;
(2)若函数f(x+a)是奇函数,则函数f(x)关于(a,0)对称.
【例1】 (1)定义在R上的偶函数y=f(x),其图象关于点(1,0)对称,且x∈[0,2]时,f(x)=-x+1,则f=( D )
A.-1        B.0
C.1 D.-
解析:∵y=f(x)的图象关于点(1,0)对称,∴f(2+x)+f(-x)=0.又∵y=f(x)为偶函数,∴f(-x)=f(x),∴f(2+x)+f(x)=0,即f(2+x)=-f(x),∴f=-f=-.
(2)〔多选〕已知y=f(x+4)是定义域为R的奇函数,y=g(x-2)是定义域为R的偶函数,且y=f(x)与y=g(x)的图象关于y轴对称,则( ACD )
A.y=f(x)是奇函数
B.y=g (x)是偶函数
C.y=f(x)关于直线x=2对称
D.y=g(x)关于点(4,0)对称
解析:由于y=f(x+4)是定义域为R的奇函数,则y=f(x)的图象关于点(4,0)成中心对称,y=g(x-2)是定义域为R的偶函数,则y=g(x)的图象关于x=-2对称,因为y=f(x)与y=g(x)的图象关于y轴对称,则y=f(x)的图象关于x=2对称,C正确;又y=f(x)的图象关于点(4,0)成中心对称,则y=f(x)的图象关于点(0,0)成中心对称,故y=f(x)为奇函数,A正确;因为y=f(x)为奇函数,故f(-x)=-f(x),由y=f(x)与y=g(x)的图象关于y轴对称,可得f(x)=g(-x),g(x)=f(-x),故g(-x)=f(x)=-f(-x)=-g(x),故y=g(x)为奇函数,B错误;由A的分析可知y=f(x)的图象关于点(4,0)成中心对称,y=f(x)为奇函数,则y=f(x)的图象也关于点(-4,0)成中心对称,而y=f(x)与y=g(x)的图象关于y轴对称,则y=g(x)的图象关于点(4,0)成中心对称,故D正确,故选A、C、D.
【规律方法】
解决对称性和奇偶性综合问题的方法
(1)图象法,根据题意,作出符合要求的草图,便可得出结论;
(2)性质法,根据对称性和奇偶性的性质,逐步推导转化,即结合奇偶性将已知函数进行转化,利用合适的式子判断函数图象的对称轴或对称中心.也可利用图象变换关系得出函数图象的对称轴或对称中心.也可由对称性判断函数的奇偶性;
(3)若函数y=f(x)的图象与函数y=g(x)的图象关于直线x=m对称,则函数f(x)上的任意一点(x0,y0)关于直线x=m的对称点(2m-x0,y0)必然在函数g(x)的图象上,反之亦成立.
训练1 已知函数f(x)的定义域为R,若f(1-x)为奇函数,f(x-1)为偶函数.设f(-2)=1,则f(2)=(  )
A.-1 B.0
C.1 D.2
解析:A ∵f(x-1)为偶函数,∴f(-x-1)=f(x-1),∴f(x)图象关于直线x=-1对称,∴f(-2)=f(0)=1;∵f(1-x)为奇函数,∴f(1+x)=-f(1-x),∴f(x)图象关于点(1,0)对称,∴f(2)=-f(0)=-1,故选A.
二、函数的奇偶性与最值(值域)
【例2】 (1)已知f(x),g(x)均为奇函数,且F(x)=af(x)+bg(x)+2在(0,+∞)上的最大值为5,则F(x)在(-∞,0)上的最小值为-1;
解析:法一(利用奇函数对称性) F(x)=af(x)+bg(x)+2在(0,+∞)上的最大值为5,则F(x)-2=af(x)+bg(x)在(0,+∞)上的最大值为3.因为f(x),g(x)均为奇函数,所以F(-x)-2=af(-x)+bg(-x)=-af(x)-bg(x)=-[af(x)+bg(x)]=-[F(x)-2],所以y=F(x)-2为奇函数.根据奇函数的性质可知,F(x)-2=af(x)+bg(x)在(-∞,0)上的最小值为-3,故F(x)=af(x)+bg(x)+2在(-∞,0)上的最小值为-3+2=-1.
法二(巧用结论) 设G(x)=af(x)+bg(x),因为f(x),g(x)均为奇函数,所以G(x)为奇函数,所以F(x)max+F(x)min=2×2=4.又因为F(x)max=5,所以F(x)min=4-5=-1.
(2)奇函数f(x)在区间[3,6]上单调递增,且在区间[3,6]上的最大值是4,最小值是-1,则2f(-6)+f(-3)=-7.
解析:由题意,函数f(x)在[3,6]上单调递增,在区间[3,6]上的最大值为4,最小值为-1,故f(3)=-1,f(6)=4.∵f(x)是奇函数,∴2f(-6)+f(-3)=-2f(6)-f(3)=-2×4+1=-7.
【规律方法】
已知奇偶性求函数的值域或最值的方法
(1)利用奇、偶函数的对称性:对于奇(偶)函数,若在[a,b]上,f(x)的最大值是f(x0),在图象上表现为点(x0,f(x0))是函数图象在[a,b]上的最高点,由图象的对称性可知,(-x0,-f(x0))((-x0,f(x0)))一定是图象在[-b,-a]上的最低(高)点,结合图象即可得出最值;
(2)利用结论:①若f(x)为奇函数,则f(x)max+f(x)min=0;②若g(x)为奇函数,f(x)=g(x)+m,则f(x)max+f(x)min=2m.
训练2 已知偶函数f(x)在区间[0,+∞)上单调递增,且图象经过点(-1,0)和(3,5),则当x∈[-3,-1]时,函数f(x)的值域是(  )
A.[0,5] B.[-1,5]
C.[1,3] D.[3,5]
解析:A 因为偶函数f(x)在区间[0,+∞)上单调递增,则函数f(x)在[-3,-1]上单调递减,且f(-3)=f(3)=5,f(-1)=0,故当x∈[-3,-1]时,函数f(x)的值域为[0,5].
三、函数性质的综合应用
【例3】 函数y=f(x)在区间(0,2)上单调递增,函数y=f(x+2)是偶函数,则下列结论正确的是(  )
A.f(1)<f<f
B.f<f(1)<f
C.f<f<f(1)
D.f<f(1)<f
解析:B 因为y=f(x+2)是偶函数,所以f(2-x)=f(2+x),所以y=f(x)的图象关于直线x=2对称,f(1)=f(3).又f(x)在区间(0,2)上单调递增,所以f(x)在(2,4)上单调递减.又2<<3<<4,所以f>f(3)>f,即f<f(1)<f.
【规律方法】
函数性质综合应用中的等价转化
(1)奇函数与单调性的等价结论
①若奇函数f(x)在R上单调递增,则a+b≥0 f(a)+f(b)≥0;
②若奇函数f(x)在R上单调递减,则a+b≥0 f(a)+f(b)≤0;
③偶函数的一个重要性质:f(|x|)=f(x),它能使自变量化归到[0,+∞)上,避免分类讨论.
(2)奇偶性与对称性的等价结论
①若f(x+a)为奇函数 f(x)的图象关于点(a,0)成中心对称;
②若f(x+a)为偶函数 f(x)的图象关于直线x=a对称;
③函数y=f(|x-a|)的图象关于直线x=a对称.
训练3 已知f(x),g(x)是定义域为R的函数,且f(x)是奇函数,g(x)是偶函数,满足f(x)+g(x)=ax2+x+2,若对任意的1<x1<x2<2,都有>-3成立,求实数a的取值范围.
解:由题意可得f(-x)+g(-x)=ax2-x+2,
因为f(x)是奇函数,g(x)是偶函数,
所以-f(x)+g(x)=ax2-x+2,
联立解得g(x)=ax2+2,
又因为对于任意的1<x1<x2<2,都有>-3成立,
所以g(x1)-g(x2)<-3x1+3x2,
所以g(x1)+3x1<g(x2)+3x2成立,
构造h(x)=g(x)+3x=ax2+3x+2,
所以由上述过程可得h(x)=ax2+3x+2在x∈(1,2)单调递增,
(1)若a<0,则对称轴x0=-≥2,解得-≤a<0;
(2)若a=0,则h(x)=3x+2在x∈(1,2)单调递增,满足题意;
(3)若a>0,则对称轴x0=-≤1恒成立;
综上,a∈.
  函数y=f(x)图象关于点P(a,b)成中心对称的充要条件及其推广
  教材P87习题13题的结论及其推广.
1.(1)函数F(x)=f(x+a)-b为奇函数 f(-x+a)-b=-[f(x+a)-b] f(-x+a)+f(x+a)=2b;
(2)几何解析:将奇函数y=f(x+a)-b的图象向上平移b个单位长度,得到函数y=f(x+a)的图象,再向右平移a个单位长度,得到函数y=f(x)的图象.因此函数y=f(x)的图象关于点P(a,b)成中心对称图形.
2.(1)函数F(x)=f(x+a)为偶函数 f(-x+a)=f(x+a);
(2)几何解析:将偶函数y=f(x+a)的图象向右平移a个单位长度得到函数y=f(x)的图象,因此函数y=f(x)的图象关于直线x=a成轴对称图形.
【典例】 〔多选〕对于定义在R上的函数f(x),下列结论正确的有(  )
A.若f(x)是奇函数,则f(x-1)的图象关于点A(1,0)对称
B.若f(x+1)=f(x-1),则f(x)的图象关于直线x=1对称
C.若函数f(x-1)的图象关于直线x=1对称,则f(x)为偶函数
D.函数y=f(1+x)与函数y=f(1-x)的图象关于直线x=1对称
解析:AC ∵f(x)是奇函数,∴f(x)的图象关于原点对称,而f(x-1)的图象是将f(x)的图象向右平移1个单位长度得到的,∴f(x-1)的图象关于点A(1,0)对称,故A正确.令t=x-1,则由f(x+1)=f(x-1)可知,f(t)=f(t+2),即f(x)=f(x+2),其图象不一定关于直线x=1对称.如图所示,函数图象不关于直线x=1对称,故B不正确.若g(x)=f(x-1)的图象关于直线x=1对称,则有g(x+1)=g(-x+1),即f(x)=f(-x),故C正确.易知函数y=f(x+1)的图象与函数y=f(1-x)的图象关于y轴对称,故D不正确.
【迁移应用】
设f(x)是定义在R上的奇函数,且y=f(x)的图象关于直线x=对称,则f(1)+f(2)+f(3)+f(4)+f(5)=0.
解析:因为f(x)是R上的奇函数,所以f(0)=0,f(-x)=-f(x).因为f(x)的图象关于直线x=对称,所以f(x)=f(1-x),所以f(1)=f(0)=0,f(2)=f(-1)=-f(1)=0,f(3)=f(-2)=-f(2)=0,f(4)=f(-3)=-f(3)=0,f(5)=f(-4)=-f(4)=0,所以f(1)+f(2)+f(3)+f(4)+f(5)=0.
1.已知函数f(x)是定义域为R的奇函数,且f(x)=f(4-x),当-2≤x<0时,f(x)=,则f()=(  )
A.-2    B.- C.    D.2
解析:D ∵f(x)=f(4-x),∴f(x)的图象关于直线x=2对称,∴f()=f().又∵函数f(x)为奇函数,∴f()=-f(-)=-(-2)=2,即f()=2.
2.已知定义在R上的奇函数f(x),且当x∈[0,+∞)时,f(x)单调递增,则不等式f(2x+1)+f(1)≥0的解集是(  )
A.(-∞,1) B.(-1,+∞)
C.[-1,+∞) D.(-∞,1]
解析:C 因为函数f(x)是奇函数,所以不等式f(2x+1)+f(1)≥0等价于f(2x+1)≥f(-1).又当x≥0时,函数f(x)单调递增,所以函数f(x)在R上为增函数,所以f(2x+1)≥f(-1)等价于2x+1≥-1,解得x≥-1.
3.已知定义在R上的偶函数y=f(x),其图象关于点对称,且当x∈[0,1]时,f(x)=-x+,则f=(  )
A.-1 B.0
C.1 D.
解析:B ∵y=f(x)的图象关于点对称,∴f+f=0,即f(1+x)+f(-x)=0.又∵y=f(x)为偶函数,∴f(-x)=f(x),∴f(1+x)+f(x)=0,即f(1+x)=-f(x),∴f=-f=0.
4.已知函数f(x)的定义域为R,f(x)的图象关于(1,0)中心对称,f(2x+2)是偶函数,则(  )
A.f(0)=0 B.f=0
C.f(2)=0 D.f(3)=0
解析:D f(x)的图象关于(1,0)中心对称,则f(x)=-f(-x+2)①;f(2x+2)是偶函数,则f(2x+2)=f(-2x+2),则f(x)的图象关于x=2轴对称,则f(x)=f(-x+4)②;令x=1代入①得,f(1)=-f(1),解得f(1)=0,代入②得到f(1)=f(3)=0.
5.若函数y=f(x)是奇函数,且函数g(x)=af(x)+b+2在(0,+∞)上有最大值10,则函数y=g(x)在(-∞,0)上有(  )
A.最大值-8 B.最小值-8
C.最小值-6 D.最小值-4
解析:C 由题意知f(x)为奇函数,所以af(x)+b为奇函数.因为g(x)=af(x)+b+2在(0,+∞)上有最大值10,即af(x)+b在(0,+∞)上有最大值8,则af(x)+b在(-∞,0)上有最小值-8,故函数y=g(x)在(-∞,0)上有最小值-6,故选C.
6.〔多选〕若函数f(x)是定义域为R的偶函数,且该函数图象与x轴的交点有3个,则下列说法正确的是(  )
A.3个交点的横坐标之和为0
B.3个交点的横坐标之和不是定值,与函数解析式有关
C.f(0)=0
D.f(0)的值与函数解析式有关
解析:AC 因为函数f(x)是定义域为R的偶函数,所以其图象关于y轴对称,所以当函数图象与x轴的交点有3个时,则必有一个交点是原点,另两个交点关于y轴对称,所以3个交点的横坐标之和为0,且f(0)=0,故A、C正确,B、D错误.
7.〔多选〕设y=f(x)是定义在R上的偶函数,满足f(x+1)=-f(x),且在[-1,0]上单调递增,给出下列关于函数y=f(x)的判断正确的是(  )
A.f(x+2)=f(x)
B.y=f(x)的图象关于直线x=1对称
C.y=f(x)在[0,1]上单调递增
D.f=0
解析:ABD 因为y=f(x)是定义在R上的偶函数,满足f(x+1)=-f(x),f(x+2)=f(x+1+1)=-f(x+1)=-(-f(x))=f(x),所以A正确;因为f(-x)=f(x),所以f(-x)=f(x+2),所以对称轴x==1,即关于x=1对称,所以B正确;由函数f(x)为偶函数,图象关于y轴对称,又在[-1,0]上单调递增,所以在[0,1]上单调递减,故C不正确;因为f(x+1)=-f(x),令x=-可得f()=-f(-),即f()=-f(),所以f()=0,所以D正确.故选A、B、D.
8.已知函数f(x)=若f(x-1)<f(2x+1),则x的取值范围为(-∞,-2)∪(0,+∞).
解析:若x>0,则-x<0,f(-x)=(-x)2+2x=x2+2x=f(x),同理可得,当x<0时,f(-x)=f(x),且x=0时,f(0)=0,所以f(x)是偶函数.因为当x>0时,函数f(x)单调递增,所以不等式f(x-1)<f(2x+1)等价于|x-1|<|2x+1|,整理得x(x+2)>0,解得x>0或x<-2.
9.已知定义域为R的函数f(x)在(-∞,-1)上单调递增,且f(x-1)为偶函数,给出下列结论:①f(x)的图象关于直线x=1对称;②f(x)在(-1,+∞)上单调递减;③f(-1)为f(x)的最大值;④f(-3)<f(0)<f.正确的为②④(填序号).
解析:因为f(x-1)为偶函数,且函数f(x)在(-∞,-1)上单调递增,所以f(x)的图象关于直线x=-1对称,且f(x)在(-1,+∞)上单调递减,①错误,②正确;因为f(x)在(-∞,-1)上单调递增,在(-1,+∞)上单调递减,但没有明确函数是否连续,不能确定f(-1)的值,所以③错误;因为f(0)=f(-2),f=f,且f(x)在(-∞,-1)上单调递增,所以f(-3)<f(-2)<f,即f(-3)<f(0)<f,所以④正确.
10.定义在R上的函数y=f(x)与y=g(x)的图象关于直线x=1对称,且函数y=g(2x-1)+1为奇函数,则函数y=f(x)图象的对称中心是(3,-1).
解析:因为y=g(2x-1)+1为奇函数,所以g(-2x-1)+1=-g(2x-1)-1,即g(-2x-1)+g(2x-1)=-2,故g(x)的对称中心为,即(-1,-1),由于函数y=f(x)与y=g(x)的图象关于直线x=1对称,且(-1,-1)关于x=1的对称点为(3,-1),故y=f(x)的对称中心为(3,-1).
11.已知函数f(x)是R上的增函数,设F(x)=f(x)-f(a-x).
(1)用函数单调性的定义证明F(x)是R上的增函数;
(2)证明:函数y=F(x)的图象是关于点成中心对称的图形.
证明:(1) x1,x2∈R,且x1<x2,
则F(x1)-F(x2)
=[f(x1)-f(a-x1)]-[f(x2)-f(a-x2)]
=[f(x1)-f(x2)]+[f(a-x2)-f(a-x1)].
∵函数f(x)是R上的增函数,x1<x2,
∴a-x2<a-x1,
∴f(x1)<f(x2),f(a-x2)<f(a-x1),
∴[f(x1)-f(x2)]+[f(a-x2)-f(a-x1)]<0,
∴F(x1)<F(x2),
∴F(x)是R上的增函数.
(2)设点M(x0,F(x0))是函数F(x)图象上的任意一点,则点M(x0,F(x0))关于点对称的点为M'(a-x0,-F(x0)).
∵F(a-x0)=f(a-x0)-f[a-(a-x0)]
=f(a-x0)-f(x0)
=-[f(x0)-f(a-x0)]
=-F(x0),
∴点M'(a-x0,-F(x0))也在函数F(x)的图象上.
又∵点M(x0,F(x0))是函数F(x)的图象上任意一点,
∴函数y=F(x)的图象是关于点成中心对称的图形.
12.定义在(-∞,0)∪(0,+∞)上的函数y=f(x)满足f(xy)=f(x)-f,且函数f(x)在(-∞,0)上单调递减.
(1)求f(-1),并证明函数y=f(x)是偶函数;
(2)若f(2)=1,解不等式f-f≤1.
解:(1)令y=≠0,则f=f(x)-f(x),得f(1)=0,
再令x=1,y=-1,可得f(-1)=f(1)-f(-1), 
得2f(-1)=f(1)=0,所以f(-1)=0,
令y=-1,可得f(-x)=f(x)-f(-1)=f(x),
又该函数的定义域关于原点对称,所以f(x)是偶函数.
(2)因为f(2)=1,又该函数为偶函数,所以f(-2)=1.
因为函数f(x)在(-∞,0)上单调递减,所以函数f(x)在(0,+∞)上单调递增.
又f-f=f=f(2x-4),
所以f(|2x-4|)≤f(2),即
解得1≤x<2或2<x≤3.
所以不等式f-f≤1的解集为[1,2)∪(2,3].
13.设a为实数,函数f(x)=x2+|x-a|+1.
(1)讨论f(x)的奇偶性;
(2)求f(x)的最小值.
解:(1)当a=0时,函数f(-x)=(-x)2+|-x|+1=f(x),此时f(x)为偶函数;
当a≠0时,f(a)=a2+1,f(-a)=a2+2|a|+1,
则f(-a)≠f(a),f(-a)≠-f(a),
此时函数f(x)既不是奇函数,也不是偶函数.
(2)①当x<a时,f(x)=x2-x+a+1=(x-)2+a+.
若a≤,则函数f(x)在(-∞,a]上单调递减,从而函数f(x)在(-∞,a]上的最小值为f(a)=a2+1;
若a>,则函数f(x)在(-∞,a]上的最小值为f()=+a,且f()<f(a).
②当x≥a时,f(x)=x2+x-a+1=(x+)2-a+.
若a≤-,则函数f(x)在[a,+∞)上的最小值为f(-)=-a,且f(-)≤f(a);
若a>-,则函数f(x)在[a,+∞)上单调递增,从而函数f(x)在[a,+∞)上的最小值为f(a)=a2+1.
综上所述,当a≤-时,函数f(x)的最小值是-a;
当-<a≤时,函数f(x)的最小值是a2+1;
当a>时,函数f(x)的最小值是a+.
1 / 9培优课 函数性质的综合问题
1.已知函数f(x)是定义域为R的奇函数,且f(x)=f(4-x),当-2≤x<0时,f(x)=,则f()=(  )
A.-2 B.-
C. D.2
2.已知定义在R上的奇函数f(x),且当x∈[0,+∞)时,f(x)单调递增,则不等式f(2x+1)+f(1)≥0的解集是(  )
A.(-∞,1) B.(-1,+∞)
C.[-1,+∞) D.(-∞,1]
3.已知定义在R上的偶函数y=f(x),其图象关于点对称,且当x∈[0,1]时,f(x)=-x+,则f=(  )
A.-1 B.0
C.1 D.
4.已知函数f(x)的定义域为R,f(x)的图象关于(1,0)中心对称,f(2x+2)是偶函数,则(  )
A.f(0)=0 B.f=0
C.f(2)=0 D.f(3)=0
5.若函数y=f(x)是奇函数,且函数g(x)=af(x)+b+2在(0,+∞)上有最大值10,则函数y=g(x)在(-∞,0)上有(  )
A.最大值-8 B.最小值-8
C.最小值-6 D.最小值-4
6.〔多选〕若函数f(x)是定义域为R的偶函数,且该函数图象与x轴的交点有3个,则下列说法正确的是(  )
A.3个交点的横坐标之和为0
B.3个交点的横坐标之和不是定值,与函数解析式有关
C.f(0)=0
D.f(0)的值与函数解析式有关
7.〔多选〕设y=f(x)是定义在R上的偶函数,满足f(x+1)=-f(x),且在[-1,0]上单调递增,给出下列关于函数y=f(x)的判断正确的是(  )
A.f(x+2)=f(x)
B.y=f(x)的图象关于直线x=1对称
C.y=f(x)在[0,1]上单调递增
D.f=0
8.已知函数f(x)=若f(x-1)<f(2x+1),则x的取值范围为    .
9.已知定义域为R的函数f(x)在(-∞,-1)上单调递增,且f(x-1)为偶函数,给出下列结论:①f(x)的图象关于直线x=1对称;②f(x)在(-1,+∞)上单调递减;③f(-1)为f(x)的最大值;④f(-3)<f(0)<f.正确的为   (填序号).
10.定义在R上的函数y=f(x)与y=g(x)的图象关于直线x=1对称,且函数y=g(2x-1)+1为奇函数,则函数y=f(x)图象的对称中心是    .
11.已知函数f(x)是R上的增函数,设F(x)=f(x)-f(a-x).
(1)用函数单调性的定义证明F(x)是R上的增函数;
(2)证明:函数y=F(x)的图象是关于点成中心对称的图形.
12.定义在(-∞,0)∪(0,+∞)上的函数y=f(x)满足f(xy)=f(x)-f,且函数f(x)在(-∞,0)上单调递减.
(1)求f(-1),并证明函数y=f(x)是偶函数;
(2)若f(2)=1,解不等式f-f≤1.
13.设a为实数,函数f(x)=x2+|x-a|+1.
(1)讨论f(x)的奇偶性;
(2)求f(x)的最小值.
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