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【高中数学】学习笔记
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专题2 函数的性质
二级结论:1奇函数最值性质【结论阐述】已知函数f(x)是定义在区间D 上的奇函数,则对任意的x∈D,都有f(x)+f(-x)=0.特别地,若奇函数f(x)在D 上有最值,则f(x)max+f(x)min=0,且若0∈D,则f(0)=0.
【应用场景】这个结论通过奇函数的图象的对称性可以得到,因图象关于原点对称,其最大值和最小值对应的点关于原点必对称,利用中点坐标公式即可得到结论.适合与函数解析复杂且不易判断函数单调性,通过构造函数后,借助新的函数的奇偶性来求解原函数的最值.
【典例指引1】
1.函数f= x3+x+在区间[m,n]上的最大值为10,则函数f(x)在区间[–n,–m]上的最小值为 ( )A.-10 B.-8 C.-26 D.与a 有关【答案】C先设g= x3+x+利用关系f(x) = g(x)–8 ,求g(x)在区间[m,n]上的最大值18,再利用g(x) 是奇函数,判断g(x)在区间[-n,–m]上的最小值-18,再利用关系f(x) = g(x)–8 ,得到f(x)在区间[-n,–m]上的最小值即可.设g= x3+x+-8,即g+8,故g在区间[m,n]上的最大值为g(x)max=f(x)max+8 =18 ,又易见g(–x) = –g(x) ,即g(x) 是奇函数,图象关于原点中心对称,故g(x)在区间[-n,–m]上的最小值为g(x)min = –18 =f(x)min+8,故f(x)在区间[-n,–m]上的最小值为f(x)min=–26 .故选:C.【点睛】有关奇函数最值问题的解决方法:
(1)奇函数关于原点中心对称,因此在对称区间上最大值与最小值互为相反数;
(2)一个函数f(x)有部分是奇函数,可以先令这部分为g(x) ,有f(x) = g(x)+c ,利用g(x) 是奇函数,其在对称区间上最值的特征,推出f(x)在对称区间上的最值的关系f(x)min+f(x)max=2c .
【典例指引2】
2.已知函数f(x) =的最大值为M,最小值为m ,则M +m =
【答案】2
【分析】对函数进行化简可得f(x)= 1+— ,构造函数
可判断g(x)为奇函数,则f(x)=g(x)+1,由奇函数的对称性即可求解.
【详解】Q f(x) === 1+—,
即g(x)为奇函数,图象关于原点对称,:g(x)=f(x)—1,
:g(x)max=M —1,g(x)min= m—1,且g(x)max+g(x)min=0 ,:M —1+m—1= 0 ,则M +m =2 .故答案为:2.
【点睛】关键点点睛:本题主要考查了利用奇函数的对称性求解函数的最值,解题的关键是构造函数g(x)并灵活利用奇函数的对称性,属于中档题.
【针对训练】
3.若对任意x,y ∈R,有f(x+y)=f(x)+f(y),则函数g(x)=+f(x)+3在
[—2019,2019]上的最大值M 与最小值m 的和M+m=()A.—6 B.6 C.—3 D.5【答案】B【分析】首先根据题中对函数的性质计算出特殊值f(0),再判断f(x) 的奇偶性,由此判断出h(x) =+f(x)为奇函数,最后根据奇函数关于原点对称的性质得出结果.【详解】在f(x+y)=f(x)+f(y)中,令x=y=0 得f(0+0)= 2f(0),即f(0)=0 ,令y =—x得f(x)+f(—x)= 0,即f(—x) = —f(x),∴f(x) 是奇函数,则是奇函数,∴在对称区间上h(x)max+h(x)min =0,当x ∈[—2019,2019]时,g (x)max =M= h(x)max +3,g(x)min=M= h(x)min+3 ,∴M+m=h(x)max+h(x)min+6=6 .故选:B
4.已知f(x)= ax3+bx9+2 在区间(0,+∞)上有最大值5,那么f(x)在(—∞,0)上的最小
值为()
A.–5B.–1 C.–3 D.5
【答案】B【分析】f(x)=ax3+bx9+2 中ax3 +bx9 为奇函数,故分析f(x)的对称点,再根据对称性判断即可.【详解】因为f(x)=ax3+bx9+2 中ax3 +bx9 为奇函数关于(0,0) 对称,故f(x)=ax3+bx9+2 关于(0,2) 对称,又f(x)在区间(0,+∞)上有最大值5,故f(x)在(—∞,0)上的最小值为2×2—5 = —1故选B
【点睛】本题主要考查奇函数的对称性与运用,属于基础题型.
5.已知函数f(x)和g(x)均为奇函数, h(x)= a.(f(x))3 —b.g(x)—2 在区间(0,+∞)上 有最大值5 ,那么h(x)在(—∞,0)上的最小值为 ( )
A.—5 B.—9 C.—7 D.—1【答案】B【分析】根据条件构造函数φ(x)=h(x)+2 ,判断函数φ(x)的奇偶性,结合函数奇偶性和最值之间的关系建立方程进行求解即可.【详解】由h(x)=a (f (x ))3—bg(x )—2 得h(x)+2 =a (f(x ))3 —bg(x),令φ(x)= h(x)+ 2=a(f(x))3—bg(x),则φ(—x)= a(f(—x))3—bg (—x)=—「La(f(x))3 —bg (x)= —φ(x),∴函数φ(x)为奇函数.∵h(x)= a.(f(x))3—b.g(x) —2在区间(0,+∞)上有最大值5, ∴h(x)max=5,∴h(x)max +2 = 7 ,即φ(x)max= 7.∵φ(x)= h(x)+2 是奇函数, ∴φ(x)min= —7 = h(x)min +2,∴h(x)min= —9 .
故选:B.
6.定义:函数f(x)满足f(x)+f(—x) = C (x∈R ,C 为常数),则称f(x)为中心对称
函数,已知中心对称函数f(x在上的最大值和最小值分别为
M,m,则M+m=()
A.—2 B.—1 C.—3 D.2
【答案】D
【分析】变形给定的函数式,再借助奇函数最大值与最小值的关系计算作答.
【详解】函数f(x) == +1,令g(x) =,则
函数g(x) 是R 上的奇函数,而g(x) =f(x) —1 ,依题意,g(x)max= M —1,g(x)min= m—1,又g(x)max+g(x)min=0,所以M +m =2.故选:D
二级结论2:函数周期性问题
【结论阐述】已知函数f(x)是定义在区间D 上的奇函数,则对任意的x∈D,都有f(x)+f(-x)=0.特别地,若奇函数f(x)在D 上有最值,则f(x)max+f(x)min=0,且若0∈D,则f(0)=0.已知定义在R 上的函数f(x),若对任意x∈R,总存在非零常数T,使得f(x+T)=f(x),则称f(x)是周期函数,T为其一个周期.除周期函数的定义外,还有一些常见的与周期函数有关的结论如下:(1)如果f(x+a)=-f(x)(a≠0),那么f(x)是周期函数,其中的一个周期T=2a.如果f,那么f是周期函数,其中的一个周期T=2a.(3)如果f(x+a)+f(x)=c(a≠0),那么f(x)是周期函数,其中的一个周期T=2a.(4)如果f(x)=f(x+a)+f(x–a)(a≠0),那么f(x)是周期函数,其中的一个周期T=6a.【应用场景】这个结论通过周期函数的定义得到,用x +a 代换等式中的x 构造出来f(x)= f(x +T) 的形式,然后利用周期函数的定义即可得到结论.解题时,要注意观察给定的抽象等式和函数的奇偶性,对称性等性质,结合图象明确函数的周期性.【典例指引1】8.定义在R偶函数f(x)满足f(x—2)= —f(x+2),对丫x1,x2∈[0,4],x1 ≠ x2 ,都有
> 0 ,则有
A.f(1921)= f(2021)< f(1978) B.f(1921)< f(1978)< f(2021)
C.f(1921)< f(2021)< f(1978) D.f(2021)< f(1978)< f(1921)
【答案】B
【解析】首先判断函数的周期,并利用周期和偶函数的性质化简选项中的函数值,再比较大小.【详解】:f(x—2)=—f(x+2),:f(x+4)=—f(x),即f(x +8)= f(x), \f (x)的周期T = 8,由条件可知函数在区间[0,4]单调递增,f(1921)=f(240×8+1)=f(1),f(2021)=f(252×8+5)=f(5)=f(—3)=f(3),f(1978)=f(247×8+2)=f(2),:函数在区间[0,4]单调递增,:f(1)<f(2)<f(3),即f(1921)< f(1978)< f(2021).故选:B【点睛】结论点睛:本题的关键是判断函数是周期函数,一般涉及周期的式子包含f(x+a)=f(x),则函数的周期是ai,若函数f(x+a)=—f(x),或,
则函数的周期是2a,或是f(x—a)=f(x+b),则函数的周期是b+a.
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