1.3.2 奇 偶 性
[提出问题]
已知函数(1)f (x )=x 2
-1,(2)f (x )=-1x
,(3)f (x )=2x 的图象分别如图所示:
问题1:各个图象有怎样的对称性?
提示:题图(1)关于y 轴对称;题图(2)(3)关于坐标原点对称.
问题2:对于以上三个函数,分别计算f (-x ),观察对定义域内的每一个x ,f (-x )与
f (x )有怎样的关系?
提示:(1)f (-x )=f (x );(2)f (-x )=-f (x );(3)f (-x )=-f (x ).
[导入新知]
理解函数的奇偶性应注重四点
(1)函数的单调性是函数的“局部”性质,而奇偶性是函数的“整体”性质,只有对其定义域内的每一个x ,都有f (-x )=-f (x )[或f (-x )=f (x )],才能说f (x )是奇(偶)函数.
(2)函数y =f (x )是奇函数或偶函数的一个必不可少的条件:定义域关于原点对称.换言之,若所给函数的定义域不关于原点对称,则这个函数一定不具有奇偶性.例如,函数y =x 2
在区间(-∞,+∞)上是偶函数,但在区间[-1,2]上却无奇偶性可言.
(3)若奇函数在原点处有定义,则必有f (0)=0.
(4)若f (-x )=-f (x ),且f (-x )=f (x ),则f (x )既是奇函数又是偶函数,既奇又偶的函数有且只有一类,即f (x )=0,x ∈D ,D 是关于原点对称的实数集.
[例1] (1)f (x )=x +1;
(2)f (x )=x 3
+3x ,x ∈[-4,4); (3)f (x )=|x -2|-|x +2|; (4)f (x )=?????
12x 2
+1,x >0,
-1
2x 2
-1,x <0.
[解] (1)函数f (x )=x +1的定义域为实数集R ,关于原点对称.
因为f (-x )=-x +1=-(x -1),-f (x )=-(x +1),即f (-x )≠-f (x ),f (-
x )≠f (x ),
所以函数f (x )=x +1既不是奇函数又不是偶函数.
(2)因为函数的定义域不关于原点对称,即存有-4∈[-4,4),而4?[-4,4),所以函数f (x )=x 3
+3x ,x ∈[-4,4)既不是奇函数又不是偶函数.
(3)函数f (x )=|x -2|-|x +2|的定义域为实数集R ,关于原点对称.
因为f (-x )=|-x -2|-|-x +2|=|x +2|-|x -2|=-(|x -2|-|x +2|)=-
f (x ),
所以函数f (x )=|x -2|-|x +2|是奇函数.
(4)函数的定义域为(-∞,0)∪(0,+∞),关于原点对称. 当x >0时,-x <0,
f (-x )=-1
2
(-x )2-1=-? ??
??12
x 2+1=-f (x );
当x <0时,-x >0,f (-x )=12(-x )2
+1=12x 2+1=-? ????-12x 2-1=-f (x ).
综上可知,函数f (x )=?????
12x 2
+1,x >0,
-1
2x 2
-1,x <0
是奇函数.
[类题通法]
判断函数奇偶性的方法
(1)定义法:
根据函数奇偶性的定义实行判断.步骤如下:
①判断函数f (x )的定义域是否关于原点对称.若不对称,则函数f (x )为非奇非偶函数,若对称,则实行下一步.
②验证.f (-x )=-f (x )或f (-x )=f (x ). ③下结论.若f (-x )=-f (x ),则f (x )为奇函数; 若f (-x )=f (x ),则f (x )为偶函数;
若f (-x )≠-f (x ),且f (-x )≠f (x ),则f (x )为非奇非偶函数. (2)图象法:
f (x )是奇(偶)函数的等价条件是f (x )的图象关于原点(y 轴)对称.
(3)性质法:
①偶函数的和、差、积、商(分母不为零)仍为偶函数; ②奇函数的和、差仍为奇函数;
③奇(偶)数个奇函数的积、商(分母不为零)为奇(偶)函数; ④一个奇函数与一个偶函数的积为奇函数. [活学活用]
判断下列函数的奇偶性: (1)f (x )=|x -2|+|x +2|;
(2)f (x )=?????
x 2+x +4
x
,x >0,-x 2
-x +4
x
,x <0.
解:(1)函数f (x )=|x -2|+|x +2|的定义域为R.
因为对于任意的x ∈R ,都有f (-x )=|-x -2|+|-x +2|=|x +2|+|x -2|=f (x ), 所以函数f (x )=|x -2|+|x +2|是偶函数.
(2)函数的定义域为(-∞,0)∪(0,+∞),关于原点对称.当x >0时,-x <0,则f (-
x )=-
-x
2
--x +4-x =x 2
+x +4
x
=f (x );
当x <0时,-x >0,则f (-x )=
-x
2
+-x +4-x =-x 2
-x +4
x
=f (x ).
综上可知,函数f (x )=????
?
x 2+x +4
x
,x >0,-x 2
-x +4
x
,x <0是偶函数.
[例2] (1)若函数f (x )=x +
x -a
为奇函数,则a =( )
A.1
2 B.2
3 C.34
D .1
(2)若函数f (x )=ax 2
+bx +3a +b 是偶函数,定义域为[a -1,2a ],则a =________,b =________;
(3)已知函数f (x )=ax 2
+2x 是奇函数,则实数a =________.
[解析] (1)要使函数式有意义,则x ≠-1
2,且x ≠a ,而函数f (x )为奇函数,所以其定
义域应关于原点对称,由此得a =12,经验证当a =1
2
时,函数f (x )是奇函数.
(2)因为偶函数的定义域关于原点对称, 所以a -1=-2a ,解得a =1
3
.
又函数f (x )=13x 2
+bx +b +1为二次函数,结合偶函数图象的特点,易得b =0.
(3)由奇函数定义有f (-x )+f (x )=0,
得a (-x )2
+2(-x )+ax 2
+2x =2ax 2
=0,故a =0. [答案] (1)A (2)1
3 0 (3)0
[类题通法]
由函数的奇偶性求参数应注重两点
(1)函数奇偶性的定义既是判断函数的奇偶性的一种方法,也是在已知函数奇偶性时能够使用的一个性质,要注意函数奇偶性定义的正用和逆用.
(2)利用常见函数如一次函数、反比例函数、二次函数具有奇偶性的条件也可求得参数. [活学活用]
已知函数f (x )=?
????
-x 2
+x ,x >0,ax 2
+x ,x <0是奇函数,则a =________.
解析:当x <0时,-x >0,f (-x )=-(-x )2
+(-x )=-x 2
-x .
又∵f (x )为奇函数,∴f (x )=-f (-x )=x 2
+x ,即ax 2
+x =x 2
+x ,∴a =1. 答案:1
[例3] 2x .
(1)求出函数f (x )在R 上的解析式; (2)画出函数f (x )的图象.
[解] (1)因为函数f (x )是定义域为R 的奇函数,则f (0)=0. 当x <0时,-x >0.
∵f (x )是奇函数,∴f (-x )=-f (x ), ∴f (x )=-f (-x )=-[(-x )2
-2(-x )] =-x 2
-2x .
综上,f (x )=????
?
x 2
-2x , x >0,0, x =0,
-x 2-2x , x <0.
(2)f (x )的图象如图所示.
[类题通法]
利用奇偶性求解析式的方法
首先设出所求区间上的自变量,利用奇、偶函数的定义域关于原点对称的特点,把它转化到已知的区间上,代入已知的解析式,然后再次利用函数的奇偶性求解即可.
[活学活用]
已知f (x )是R 上的偶函数,当x ∈(0,+∞)时,f (x )=x 2
+x -1,求x ∈(-∞,0) 时,f (x )的解析式. 解:设x <0,则-x >0, ∴f (-x )=(-x )2
+(-x )-1. ∴f (-x )=x 2
-x -1. ∵函数f (x )是偶函数, ∴f (-x )=f (x ). ∴f (x )=x 2
-x -1.
∴当x ∈(-∞,0)时,f (x )=x 2
-x -1.
3.函数的单调性与奇偶性的综合问题
[典例] (12分)设定义在[-2,2]上的奇函数f (x )在区间[0,2]上单调递减,若f (m )+
f (m -1)>0,求实数m 的取值范围.
[解题流程]
[活学活用]
设函数f (x )在R 上是偶函数,在区间(-∞,0)上递增,且f (2a 2
+a +1) -2a +3),求a 的取值范围. 解:由f (x )在R 上是偶函数,在区间(-∞,0)上递增,可知f (x )在(0,+∞)上递减. ∵2a 2 +a +1=2? ????a +142+78>0, 2a 2 -2a +3=2? ????a -122+52 >0, 且f (2a 2 +a +1) -2a +3), ∴2a 2+a +1>2a 2 -2a +3, 即3a -2>0,解得a >2 3 , ∴a 的取值范围为??? a ???? ? ? a >23. [随堂即时演练] 1.函数f (x )= 3-x 2 x 的图象关于( ) A .x 轴对称 B .原点对称 C .y 轴对称 D .直线y =x 对称 解析:选B 由题意知f (x )=3-x 2 x 的定义域为[-3,0)∪(0,3], ∴定义域关于原点对称, 又∵f (-x )=3-x 2 -x =-f (x ), ∴f (x )是奇函数,其图象关于原点对称. 2.定义在R 上的偶函数f (x )在(0,+∞)上是增函数,则( ) A .f (3)>f (-4) 解析:选C ∵f (x )在R 上是偶函数, ∴f (-π)=f (π),f (-4)=f (4). 而3<π<4,且f (x )在(0,+∞)上是增函数, ∴f (3) x 2 +nx +1 是定义在(-1,1)上的奇函数,则常数m ,n 的值分别为 ________. 解析:由题意知f (0)=0,故得m =0.由f (x )是奇函数知f (-x )=-f (x ),即-x x 2 -nx +1 =- x x 2 +nx +1 , ∴x 2-nx +1=x 2 +nx +1, ∴n =0. 答案:0,0 4.设偶函数f (x )的定义域为[-5,5],若当x ∈[0,5]时,f (x )的图象如图所示,则不等式f (x )<0的解集是________. 解析:因为偶函数的图象关于y 轴对称,所以可根据对称性确定不等式f (x )<0的解集. ∵当x ∈[0,5]时,f (x )<0的解集为{x |2 (1)f (x )=1x 2+x 2 ,x ∈(-1,0)∪(0,1]; (2)f (x )=1-x 2 |x +2|-2 . 解:(1)因为函数f (x )的定义域为(-1,0)∪(0,1],不关于原点对称,故此函数为非奇非偶函数. (2)由1-x 2 ≥0,得-1≤x ≤1, 又∵|x +2|-2≠0, ∴x ≠0, ∴-1≤x ≤1且x ≠0, ∴定义域关于原点对称,且x +2>0, ∴f (x )=1-x 2 x +2-2=1-x 2 x . ∵f (-x )= 1--x 2 -x =- 1-x 2 x =-f (x ), ∴f (x )为奇函数. [课时达标检测] 一、选择题 1.下列函数中,既是偶函数,又是在区间(0,+∞)上单调递减的函数为( ) A .y =1 x 2 B .y =1x C .y =x 2 D .y =x 13 解析:选A 易判断A,C为偶函数,B,D为奇函数,但函数y=x2在(0,+∞)上单调递增,所以选A. 2.若y=f(x)(x∈R)是奇函数,则下列坐标表示的点一定在y=f(x)图象上的是( ) A.(a,-f(a)) B.(-a,-f(a)) C.(-a,-f(-a)) D.(a,f(-a)) 解析:选B ∵f(x)为奇函数,∴f(-a)=-f(a), ∴点(-a,-f(a))在函数y=f(x)图象上. 3.奇函数f(x)在区间[3,6]上是增函数,在区间[3,6]上的最大值为8,最小值为-1,则f(6)+f(-3)的值为( ) A.10 B.-10 C.9 D.15 解析:选C 由已知得,f(6)=8,f(3)=-1, 又∵f(x)是奇函数, ∴f(6)+f(-3)=f(6)-f(3)=8-(-1)=9,故选C. 4.已知f(x)=x5+ax3+bx-8,且f(-2)=10,则f(2)等于( ) A.-26 B.-18 C.-10 D.10 解析:选A 令g(x)=x5+ax3+bx, 则g(-x)=-g(x), ∴g(x)为奇函数. 又∵f(x)=g(x)-8, ∴f(-2)=g(-2)-8=10?g(-2)=18. ∴g(2)=-18. ∴f(2)=g(2)-8=-18-8=-26. 5.设f(x)为定义在R上的奇函数.当x≥0时,f(x)=2x+2x+b(b为常数),则f(-1)=( ) A.3 B.1 C.-1 D.-3 解析:选D 因为f(x)为定义在R上的奇函数, 所以有f(0)=20+2×0+b=0,解得b=-1, 所以当x≥0时,f(x)=2x+2x-1, 所以f(-1)=-f(1)=-(21+2×1-1)=-3. 二、填空题 6.已知y=f(x)是定义在R上的奇函数,当x≥0时,f(x)=x2-2x,则f(x)在R上的 解析式为________. 解析:令x <0,则-x >0. ∴f (-x )=(-x )2 +2x =x 2 +2x . 又∵f (x )为奇函数, ∴f (x )=-f (-x )=-x 2 -2x , ∴f (x )=????? x 2 -2x , x ≥0, -x 2 -2x , x <0. 答案:f (x )=? ???? x 2 -2x , x ≥0 -x 2 -2x , x <0 7.已知偶函数f (x )在区间[0,+∞)上单调增加,则满足f (2x -1) ??13的x 取值范围是________. 解析:偶函数f (x )在区间[0,+∞)上单调增加,所以函数f (x )在区间(-∞,0]上单 调递减.因为f (x )是偶函数,所以f (-x )=f (x ),则f ? ????-13=f ? ?? ??13. 由f (2x -1) ??13, 得? ???? 2x -1≥0,2x -1<1 3 ①或? ??? ? 2x -1<0,2x -1>-1 3②, 解①得12≤x <2 3, 解②得13 . 综上,得13 ??13,23. 答案:? ?? ??13,23 8.设函数f (x )(x ∈R)为奇函数,f (1)=1 2,f (x +2)=f (x )+f (2),则f (5)=________. 解析:令x =-1, 得f (1)=f (-1)+f (2)=-f (1)+f (2). 故12=-1 2 +f (2),则f (2)=1. 令x =1,得f (3)=f (1)+f (2)=12+1=32 . 令x =3,得f (5)=f (3)+f (2)=32+1=5 2. 答案:5 2 三、解答题 9.已知函数f (x )=x 2 +|x -a |+1,a ∈R. (1)试判断f (x )的奇偶性; (2)若a =0时,求f (x )的最小值. 解:(1)当a =0时,f (-x )=(-x )2 +|-x |+1=x 2 +|x |+1=f (x ). 当a ≠0时,f (a )=a 2 +1,f (-a )=a 2+2|a |+1, 此时f (a )≠f (-a ),f (a )≠-f (a ). ∴当a =0时,f (x )为偶函数,当a ≠0时,f (x )为非奇非偶函数. (2)当a =0时,f (x )=x 2+|x |+1为偶函数, ∴x ≥0时,f (x )=x 2 +x +1, x =0时,f (x )min =1, ∴f (x )min =1. 10.函数f (x )= ax +b 1+x 是定义在(-1,1)上的奇函数,且f ? ????12=2 5 . (1)确定函数f (x )的解析式; (2)用定义证明:f (x )在(-1,1)上是增函数; (3)解不等式:f (t -1)+f (t )<0. 解:(1)由题意知???? ? f =0,f ? ????12=2 5 ,即????? b 1+02 =0, a 2+b 1+14 =2 5, 解得??? ?? a =1, b =0, ∴f (x )=x 1+x 2. (2)证明:任取x 1,x 2且满足-1 f (x 2)-f (x 1)= x 21+x 22-x 1 1+x 21 =x 2-x 1 -x 1x 2 +x 21+x 2 2 . ∵-1 ∴-1 2 . 11.已知函数f (x )是定义在R 上的不恒为零的函数,且对于任意的a ,b ∈R 都满足f (ab )=af (b )+bf (a ). (1)求f (0),f (1)的值; (2)判断f (x )的奇偶性,并证明你的结论. 解:(1)令a =b =0, 则f (0×0)=0×f (0)+0×f (0)=0, ∴f (0)=0. 令a =b =1,则f (1×1)=f (1)=f (1)+f (1), ∴f (1)=0. (2)f (x )是奇函数.证明如下: ∵f (1)=f ((-1)2 )=-f (-1)-f (-1)=0, ∴f (-1)=0. 令a =-1,b =x , 则f (-x )=f (-1·x )=-f (x )+xf (-1)=-f (x ). 故f (x )为奇函数. 12.已知函数f (x )=mx 2+23x +n 是奇函数,且f (2)=53 . (1)求实数m 和n 的值; (2)判断函数f (x )在(-∞,0)上的单调性,并加以证明. 解:(1)∵f (x )是奇函数, ∴f (-x )=-f (x ), 即mx 2+2-3x +n =-mx 2+23x +n =mx 2+2 -3x -n . 比较得n =-n ,则n =0. 又∵f (2)=53 , ∴ 4m +26=5 3 , 解得m =2,故实数m 和n 的值分别是2和0. (2)函数f (x )在(-∞,-1]上为增函数,在(-1,0)上为减函数. 证明如下:由(1)可知f (x )=2x 2 +23x =2x 3+23x . 设x 1 则f (x 1)-f (x 2)=23(x 1-x 2)? ????1-1x 1x 2= 23(x 1-x 2)·x 1x 2-1 x 1x 2 . 当x 1 故函数f (x )在(-∞,-1]上为增函数; 当-1 x 1-x 2<0,x 1x 2>0,x 1x 2-1<0. 则f (x 1)-f (x 2)>0,即f (x 1)>f (x 2). 故函数f (x )在(-1,0)上为减函数. (A 卷 学业水平达标) (时间120分钟,满分150分) 一、选择题(本大题共10小题,每小题6分,共60分) 1.设全集U ={x ∈Z|-1≤x ≤5},A ={1,2,5},B ={x ∈N|-1 D .{0,3,4} 解析:选B ∵U ={-1,0,1,2,3,4,5},B ={0,1,2,3}, ∴?U A ={-1,0,3,4}. ∴B ∩(?U A )={0,3}. 2.设集合A ={-1,3,5},若f :x →2x -1是集合A 到集合B 的映射,则集合B 能够是 ( ) A .{0,2,3} B .{1,2,3} C .{-3,5} D .{-3,5,9} 解析:选D 将A 中的元素-1代入得-3,A 中的元素3代入得5,A 中的元素5代入得9,故选D. 3.已知f (x )=????? 2x 2 +3,x ∈-6,- , 1 x ,x ∈[-1,, x ,x ∈[1,6], 则f (2)等于( ) A.2 2 B. 2 C .7 D .无法确定 解析:选B ∵1<2<6, ∴f (2)= 2. 4.若f (x )为R 上的奇函数,给出下列结论:①f (x )+f (-x )=0;②f (x )-f (-x )=2f (x );③f (x )·f (-x )≤0;④ f x f -x =-1.其中不准确的结论有( ) A .1个 B .2个 C .3个 D .0个 解析:选A 由奇函数的性质可知①②③准确,④错误,故选A. 5.已知函数f ? ?? ??x -1x =x 2+1 x 2,则f (3)=( ) A .8 B .9 C .11 D .10 解析:选C ∵f ? ????x -1x =? ?? ??x -1x 2 +2, ∴f (3)=9+2=11. 6.已知函数f (x )是定义在R 上的奇函数,且满足f (x +2)=-f (x ),则f (6)的值为( ) A .-1 B .0 C .1 D .2 解析:选B ∵f (x )是定义在R 上的奇函数, ∴f (0)=0.又∵f (x +2)=-f (x ), ∴f (x +4)=-f (x +2)=f (x ),f (x )是周期为4的奇函数,∴f (6)=f (2)=f (0+2)=-f (0)=0. 7.函数y =f (x )与y =g (x )的图象如下图,则函数y =f (x )·g (x )的图象可能是( ) 解析:选A 因为函数y =f (x )·g (x )的定义域是函数y =f (x )与y =g (x )的定义域的交集 (-∞,0)∪(0,+∞),所以函数图象在x =0处是断开的,故能够排除C ,D ; 因为当x 为很小的正数时,f (x )>0且g (x )<0,故f (x )·g (x )<0,可排除B ,故选A. 8.偶函数f (x )的定义域为R ,当x ∈[0,+∞)时,f (x )是增函数,则不等式f (x )>f (1)的解集是( ) A .(1,+∞) B .(-∞,1) C .(-1,1) D .(-∞,-1)∪(1,+∞) 解析:选D 因为f (x )是偶函数,所以f (|x |)=f (x ),所以f (x )>f (1)可转化为f (|x |)>f (1),又因为x ∈[0,+∞)时,f (x )是增函数,所以|x |>1,即x <-1或x >1. 9.设奇函数f (x )在(0,+∞)上为增函数,且f (1)=0,则不等式f x -f -x x <0 的解集为( ) A .(-1,0)∪(1,+∞) B .(-∞,-1)∪(0,1) C .(-∞,-1)∪(1,+∞) D .(-1,0)∪(0,1) 解析:选D 由f (x )为奇函数可知, f x -f -x x =2f x x <0. 而f (1)=0,则f (-1)=-f (1)=0. 当x >0时,f (x )<0=f (1); 当x <0时,f (x )>0=f (-1). 又∵f (x )在(0,+∞)上为增函数, ∴奇函数f (x )在(-∞,0)上为增函数. 所以0 10.设奇函数f (x )在[-1,1]上是增函数,且f (-1)=-1,若对所有的x ∈[-1,1]及任意的a ∈[-1,1]都满足f (x )≤t 2 -2at +1,则t 的取值范围是( ) A .[-2,2] B.???? ??-12,12 C .(-∞,-2]∪{0}∪[2,+∞) D.? ????-∞,-12∪{0}∪???? ??12,+∞ 解析:选C 由题意,得f (1)=-f (-1)=1. 又∵f (x )在[-1,1]上是增函数, ∴当x ∈[-1,1]时,有f (x )≤f (1)=1. ∴t 2 -2at +1≥1在a ∈[-1,1]时恒成立. 得t ≥2,或t ≤-2,或t =0. 二、填空题(本大题共4小题,每小题5分,共20分) 11.当A ,B 是非空集合,定义运算A -B ={x |x ∈A ,且x ?B },若M ={x |y =1-x },N ={y |y =x 2,-1≤x ≤1},则M -N =________. 解析:集合M :{x |x ≤1},集合N :{y |0≤y ≤1}, ∴M -N ={x |x ∈M 且x ?N }={x |x <0}. 答案:{x |x <0} 12.已知f (x )=ax 3 +bx -4,其中a ,b 为常数,若f (-2)=2,则f (2)=________. 解析:设g (x )=ax 3+bx ,显然g (x )为奇函数, 则f (x )=ax 3 +bx -4=g (x )-4, 于是f (-2)=g (-2)-4=-g (2)-4=2, 所以g (2)=-6, 所以f (2)=g (2)-4=-6-4=-10. 答案:-10 13.函数f (x )=? ???? 2x -x 2 ,0≤x ≤3, x 2 +6x ,-2≤x ≤0的值域是________. 解析:设g (x )=2x -x 2,0≤x ≤3,结合二次函数的单调性可知:g (x )min =g (3)=-3, g (x )max =g (1)=1; 同理,设h (x )=x 2 +6x ,-2≤x ≤0, 则h (x )min =h (-2)=-8,h (x )max =h (0)=0. 所以f (x )max =g (1)=1,f (x )min =h (-2)=-8. 答案:[-8,1] 14.若函数f (x )是定义在R 上的偶函数,在(-∞,0]上是减函数,且f (2)=0,则不等式f (x )<0的解集为________.