《函数的单调性和奇偶性》经典例题.docx

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《函数的单调性和奇偶性》经典例题

经典例题透析

类型一、函数的单调性的证明

  

1.证明函数

上的单调性.

  证明:

在(0,+∞)上任取x1、x2(x1≠x2),令△x=x2-x1>0

     则

     ∵x1>0,x2>0,∴

     ∴上式<0,∴△y=f(x2)-f(x1)<0

     ∴

上递减.

  总结升华:

  [1]证明函数单调性要求使用定义;

  [2]如何比较两个量的大小?

(作差)

  [3]如何判断一个式子的符号?

(对差适当变形)

  举一反三:

  【变式1】用定义证明函数

上是减函数.

  思路点拨:

本题考查对单调性定义的理解,在现阶段,定义是证明单调性的唯一途径.

  证明:

设x1,x2是区间

上的任意实数,且x1

     

           

           

           

     ∵0

     ∵0

     故

,即f(x1)-f(x2)>0

     ∴x1f(x2)

     

上是减函数.

  总结升华:

可以用同样的方法证明此函数在

上是增函数;在今后的学习中经常会碰到这个函数,在此可以尝试利用函数的单调性大致给出函数的图象.

类型二、求函数的单调区间

  

2.判断下列函数的单调区间;

  

(1)y=x2-3|x|+2;

(2)

  解:

(1)由图象对称性,画出草图

      

     ∴f(x)在

上递减,在

上递减,在

上递增.

    

(2)

     ∴图象为

          

     ∴f(x)在

上递增.

  举一反三:

  【变式1】求下列函数的单调区间:

  

(1)y=|x+1|;

(2)

    (3)

.

  解:

(1)

画出函数图象,

     ∴函数的减区间为

,函数的增区间为(-1,+∞);

    

(2)定义域为

     其中u=2x-1为增函数,

     

在(-∞,0)与(0,+∞)为减函数,则

上为减函数;

    (3)定义域为(-∞,0)∪(0,+∞),

单调增区间为:

(-∞,0),单调减区间为(0,+∞).

  总结升华:

  [1]数形结合利用图象判断函数单调区间;

  [2]关于二次函数单调区间问题,单调性变化的点与对称轴相关.

  [3]复合函数的单调性分析:

先求函数的定义域;再将复合函数分解为内、外层函数;利用已知函数的单调性解决.关注:

内外层函数同向变化→复合函数为增函数;内外层函数反向变化→复合函数为减函数.

类型三、单调性的应用(比较函数值的大小,求函数值域,求函数的最大值或最小值)

  

3.已知函数f(x)在(0,+∞)上是减函数,比较f(a2-a+1)与

的大小.

  解:

    又f(x)在(0,+∞)上是减函数,则

.

  

4.求下列函数值域:

  

(1)

;1)x∈[5,10];2)x∈(-3,-2)∪(-2,1);

  

(2)y=x2-2x+3; 1)x∈[-1,1];2)x∈[-2,2].

  思路点拨:

(1)可应用函数的单调性;

(2)数形结合.

  解:

(1)

2个单位,再上移2个单位得到,如图

                 

     1)f(x)在[5,10]上单增,

     2)

    

(2)画出草图

       

     1)y∈[f

(1),f(-1)]即[2,6];

     2)

.

举一反三:

  【变式1】已知函数

.

  

(1)判断函数f(x)的单调区间;

  

(2)当x∈[1,3]时,求函数f(x)的值域.

  思路点拨:

这个函数直接观察恐怕不容易看出它的单调区间,但对解析式稍作处理,即可得到我们相对熟悉的形式.

,第二问即是利用单调性求函数值域.

  解:

(1)

     

上单调递增,在

上单调递增;

    

(2)

故函数f(x)在[1,3]上单调递增

     ∴x=1时f(x)有最小值,f

(1)=-2

     x=3时f(x)有最大值

     ∴x∈[1,3]时f(x)的值域为

.

  

5.已知二次函数f(x)=x2-(a-1)x+5在区间

上是增函数,求:

(1)实数a的取值范围;

(2)f

(2)的取值范围.

  解:

(1)∵对称轴

是决定f(x)单调性的关键,联系图象可知

     只需

    

(2)∵f

(2)=22-2(a-1)+5=-2a+11又∵a≤2,∴-2a≥-4

     ∴f

(2)=-2a+11≥-4+11=7

     

.

  举一反三:

  【变式1】(2011北京理13)已知函数

,若关于x的方程

有两个不同的实根,则实数k的取值范围是________.

  解:

单调递减且值域(0,1],

单调递增且值域为

    由图象知,若

有两个不同的实根,则实数k的取值范围是(0,1).

类型四、判断函数的奇偶性

  

6.判断下列函数的奇偶性:

  

(1)

          

(2)

  (3)f(x)=x2-4|x|+3             (4)f(x)=|x+3|-|x-3|   (5)

  (6)

        (7)

  思路点拨:

根据函数的奇偶性的定义进行判断.

  解:

(1)∵f(x)的定义域为

,不关于原点对称,因此f(x)为非奇非偶函数;

    

(2)∵x-1≥0,∴f(x)定义域

不关于原点对称,∴f(x)为非奇非偶函数;

    (3)对任意x∈R,都有-x∈R,且f(-x)=x2-4|x|+3=f(x),则f(x)=x2-4|x|+3为偶函数;

    (4)∵x∈R,f(-x)=|-x+3|-|-x-3|=|x-3|-|x+3|=-f(x),∴f(x)为奇函数;

    (5)

     

     

,∴f(x)为奇函数;

    (6)∵x∈R,f(x)=-x|x|+x∴f(-x)=-(-x)|-x|+(-x)=x|x|-x=-f(x),∴f(x)为奇函数;

    (7)

,∴f(x)为奇函数.

  举一反三:

  【变式1】判断下列函数的奇偶性:

  

(1)

(2)f(x)=|x+1|-|x-1|;(3)f(x)=x2+x+1;

  (4)

.

  思路点拨:

利用函数奇偶性的定义进行判断.

  解:

(1)

    

(2)f(-x)=|-x+1|-|-x-1|=-(|x+1|-|x-1|)=-f(x)∴f(x)为奇函数;

    (3)f(-x)=(-x)2+(-x)+1=x2-x+1

     ∴f(-x)≠-f(x)且f(-x)≠f(x)∴f(x)为非奇非偶函数;

    (4)任取x>0则-x<0,∴f(-x)=(-x)2+2(-x)-1=x2-2x-1=-(-x2+2x+1)=-f(x)

     任取x<0,则-x>0f(-x)=-(-x)2+2(-x)+1=-x2-2x+1=-(x2+2x-1)=-f(x)

     x=0时,f(0)=-f(0)∴x∈R时,f(-x)=-f(x)∴f(x)为奇函数.

  举一反三:

  【变式2】已知f(x),g(x)均为奇函数,且定义域相同,求证:

f(x)+g(x)为奇函数,f(x)·g(x)为偶函数.

  证明:

设F(x)=f(x)+g(x),G(x)=f(x)·g(x)则

     F(-x)=f(-x)+g(-x)=-f(x)-g(x)=-[f(x)+g(x)]=-F(x)

     G(-x)=f(-x)·g(-x)=-f(x)·[-g(x)]=f(x)·g(x)=G(x)

     ∴f(x)+g(x)为奇函数,f(x)·g(x)为偶函数.

类型五、函数奇偶性的应用(求值,求解析式,与单调性结合)

  

7.已知f(x)=x5+ax3-bx-8,且f(-2)=10,求f

(2).

  解:

法一:

∵f(-2)=(-2)5+(-2)3a-(-2)b-8=-32-8a+2b-8=-40-8a+2b=10

       ∴8a-2b=-50∴f

(2)=25+23a-2b-8=8a-2b+24=-50+24=-26

    法二:

令g(x)=f(x)+8易证g(x)为奇函数

       ∴g(-2)=-g

(2)∴f(-2)+8=-f

(2)-8

       ∴f

(2)=-f(-2)-16=-10-16=-26.

  举一反三:

  【变式1】(2011湖南文12)已知

为奇函数,

,则

为:

  解:

,又

为奇函数,所以

  

8.f(x)是定义在R上的奇函数,且当x<0时,f(x)=x2-x,求当x≥0时,f(x)的解析式,并画出函数图象.

  解:

∵奇函数图象关于原点对称,∴x>0时,-y=(-x)2-(-x)

    即y=-x2-x又f(0)=0,

,如图

        

9.设定义在[-3,3]上的偶函数f(x)在[0,3]上是单调递增,当f(a-1)

  解:

∵f(a-1)

    而|a-1|,|a|∈[0,3]

    

.

类型六、综合问题

  

10.定义在R上的奇函数f(x)为增函数,偶函数g(x)在区间

的图象与f(x)的图象重合,设a>b>0,给出下列不等式,其中成立的是_________.

  ①f(b)-f(-a)>g(a)-g(-b);②f(b)-f(-a)

  ③f(a)-f(-b)>g(b)-g(-a);④f(a)-f(-b)

  答案:

①③.

 

11.求下列函数的值域:

  

(1)

(2)

(3)

  思路点拨:

(1)中函数为二次函数开方,可先求出二次函数值域;

(2)由单调性求值域,此题也可换元解决;(3)单调性无法确定,经换元后将之转化为熟悉二次函数情形,问题得到解决,需注意此时t的范围.

  解:

(1)

    

(2)

经观察知,

    (3)令

.

  

12.已知函数f(x)=x2-2ax+a2-1.

  

(1)若函数f(x)在区间[0,2]上是单调的,求实数a的取值范围;

  

(2)当x∈[-1,1]时,求函数f(x)的最小值g(a),并画出最小值函数y=g(a)的图象.

  解:

(1)∵f(x)=(x-a)2-1∴a≤0或a≥2

    

(2)1°当a<-1时,如图1,g(a)=f(-1)=a2+2a

      

     2°当-1≤a≤1时,如图2,g(a)=f(a)=-1

        

     3°当a>1时,如图3,g(a)=f

(1)=a2-2a

        

,如图

       

  

13.已知函数f(x)在定义域(0,+∞)上为增函数,f

(2)=1,且定义域上任意x、y都满足f(xy)=f(x)+f(y),解不等式:

f(x)+f(x-2)≤3.

  解:

令x=2,y=2,∴f(2×2)=f

(2)+f

(2)=2∴f(4)=2

    再令x=4,y=2,∴f(4×2)=f(4)+f

(2)=2+1=3∴f(8)=3

    ∴f(x)+f(x-2)≤3可转化为:

f[x(x-2)]≤f(8)

    

.

  

14.判断函数

上的单调性,并证明.

  证明:

任取0

     

            

     ∵00

     

(1)当

      0

      ∴f(x1)-f(x2)>0即f(x1)>f(x2)

      

上是减函数.

     

(2)当x1,x2∈(1,+∞)时,

      

      

上是增函数.

  难点:

x1·x2-1的符号的确定,如何分段.

 

15.设a为实数,函数f(x)=x2+|x-a|+1,x∈R,试讨论f(x)的奇偶性,并求f(x)的最小值.

  解:

当a=0时,f(x)=x2+|x|+1,此时函数为偶函数;

    当a≠0时,f(x)=x2+|x-a|+1,为非奇非偶函数.

    

(1)当x≥a时,

     [1]

     且

     [2]

上单调递增,

     

上的最小值为f(a)=a2+1.

    

(2)当x

     [1]

上单调递减,

     

上的最小值为f(a)=a2+1

     [2]

上的最小值为

     综上:

     

.

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