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《函数的单调性和奇偶性》经典例题

2023-04-28 来源:个人技术集锦
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

∵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故,即f(x1)-f(x2)>0

∴x1f(x2) 总结升华:可以用同样的方法证明此函数在

上是减函数.

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.

1

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

举一反三:

【变式1】求下列函数的单调区间:

∴f(x)在上递增.

(1)y=|x+1|; (2) (3).

解:(1)

∴函数的减区间为

画出函数图象,

,函数的增区间为(-1,+∞);

(2)定义域为, 其中u=2x-1为增函数,

2

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:

4. 求下列函数值域:

又f(x)在(0,+∞)上是减函数,则.

(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)图

2个单位,再上移2个单位得到,如

1)f(x)在[5,10]上单增,;

3

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)

4

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)已知函数不同的实根,则实数k的取值范围是________.

,若关于x的方程有两个

解:

由图象知,若

单调递减且值域(0,1],单调递增且值域为,

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 (2)∵x-1≥0,∴f(x)定义域

,不关于原点对称,因此f(x)为非奇非偶函数;

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

(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)

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;

,∴f(x)为奇函数.

(4).

思路点拨:利用函数奇偶性的定义进行判断. 解:(1) 数.

(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>0 f(-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.

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举一反三:

【变式1】(2011 湖南文12)已知 解:

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)

为奇函数,,又

为奇函数,所以

,则

为: .

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).

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)g(b)-g(-a); ④f(a)-f(-b)11. 求下列函数的值域:

(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.

7

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

8

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

00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.

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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]

[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:

. 10

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