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函数的奇偶性【初级和中阶辅导】

时间:2018-10-05 16:05:56      阅读:132      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:rac   red   sqrt   alt   逻辑   .com   gif   https   构造   

一、函数奇偶性还可能以什么形式给出?

1、直接给出;

如函数\(f(x)\)在某区间\(D\)上是奇函数。

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2、以定义式给出;

\(\forall x \in D,f(-x)= - f(x)\),则它是奇函数。如函数\(f(x)=x^3\)

3、定义的变形式给出;

\(\forall x \in D,f(-x)+ f(x)=0\)\(\cfrac{f(-x)}{f(x)}=\pm 1(f(x)\neq0)\).

【应用①】

比如函数\(f(x)=ln(\sqrt{x^2+1}-x)\)

则可知\(f(-x)=ln(\sqrt{x^2+1}+x)\)

\(f(x)+f(-x)=ln1=0\),即函数\(f(x)\)为奇函数;

那么函数\(f(x)=ln(\sqrt{x^2+1}-x)+1\)呢?

同理可得,\(f(x)+f(-x)=2\)

即函数\(f(x)\)关于点\((0,1)\)对称。

【应用②】

比如函数\(g(x)=lg(\sqrt{sin^2x+1}+sinx)\)

则可知\(g(-x)=lg(\sqrt{sin^2x+1}-sinx)\)

\(g(x)+g(-x)=lg1=0\),即函数\(g(x)\)为奇函数;

4、以图像的形式给出;

比如某函数图像关于原点对称,某函数图像关于\(y\)轴对称。

5、以奇偶性的性质应用的结论形式给出;

在公共定义域上,以下结论是成立的,也是可以证明的;

\(“奇+奇”\)是奇,

\(f(x)=x+sinx\)\(g(x)=x^3+2sinx\)\(h(x)=x+\cfrac{1}{x}\)\(h(x)=2x+\cfrac{3}{x}\)

\(“奇-奇”\)是奇,

\(f(x)=x^3-sinx\)\(h(x)=x-\cfrac{2}{x}\)

\(“奇\cdot奇”\)是偶,

\(f(x)=x\cdot sinx\)\(f(x)=x^3sinx\)

\(“奇÷奇”\)是偶;

\(f(x)=\cfrac{sinx}{x}\)

\(“偶+偶”\)是偶,\(“偶-偶”\)是偶;
\(“偶\cdot 偶”\)是偶,\(“偶÷偶”\)是偶;
\(“奇\cdot偶”\)是奇,\(“奇÷偶”\)是奇;

\(f(x)\)为偶函数,则可知函数\(g(x)=xf(x)\)为奇函数。

  • 特例,原来没有奇偶性的函数,进行四则运算后,又有了奇偶性。

\(f(x)=e^x+\cfrac{1}{e^x}=e^x+e^{-x}\),偶函数;

\(f(x)=e^x-\cfrac{1}{e^x}=e^x-e^{-x}\),奇函数;

补充简单的证明模式,
已知$f(x)、g(x)$都是奇函数,证明$H(x)=f(x)+g(x)$为奇函数;
分析:$f(x)、g(x)$都是奇函数,则函数$H(x)$的定义域必关于原点对称,
且满足$f(-x)=-f(x)$,$g(-x)=-g(x)$,
则$H(-x)=f(-x)+g(-x)=-[f(x)+g(x)]=-H(x)$,
故$H(x)$为奇函数。

6、以图像变换为依托给出,

\(f(x-1)\)的对称轴是\(x=1\),则可知\(f(x)\)的对称轴是\(y\)轴,即\(f(x)\)是偶函数;

7、以周期性和对称性结合给出奇偶性;

已知函数\(f(x)\)的周期是2,且满足\(f(2+x)=f(-x)\),则可推知函数\(f(x)\)为偶函数。

具体变形如下:

\(f(x+2)=f(x)\)\(f(2+x)=f(-x)\)

得到\(f(-x)=f(x)\)

故函数\(f(x)\)为偶函数。

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8、以结合赋值法给出;

已知函数\(f(x)\)满足\(f(1)=\cfrac{1}{2}\),且\(f(x+y)+f(x-y)=2f(x)f(y)\),则可推知函数\(f(x)\)为偶函数。

具体变形如下:

\(x=y=0\),则有\(2f(0)=2f^2(0)\),得到\(f(0)=0\)\(f(0)=1\)

再令\(x=1,y=0\),则有\(2f(1)=2f(1)f(0)\),得到\(f(0)=1\)

又题目已知\(f(1)=\cfrac{1}{2}\),得到\(f(0)=1\)[\(f(0)=0\)舍去];

再令\(x=0\),则得到\(f(y)+f(-y)=2f(0)f(y)=2f(y)\)

所以\(f(-y)=f(y)\),可知函数是偶函数。

9、以构造函数的形式给出或者得到奇偶性【难度大】;

具体例题请参见:例2

二、 函数的奇偶性的常用结论:

1、二次函数\(y=ax^2+bx+c(a\neq0)\) 为偶函数的充要条件是\(b=0\)

证明:对称轴为\(x=-\cfrac{b}{2a}\)

充分性:由\(b=0\),得到对称轴为\(x=0\),即就是\(y\)轴。

必要性:由函数为偶函数,对称轴是\(x=-\cfrac{b}{2a}\), 得到\(b=0\)

由此推广得到以下结论:

2、多项式函数\(y=f(x)=ax^4+bx^3+cx^2+dx+e\) 为奇函数的充要条件是\(a=c=e=0\)

说明: \(f(-x)+f(x)=0\)恒成立,

\([a(-x)^4+b(-x)^3+c(-x)^2+d(-x)+e]+(ax^4+bx^3+cx^2+dx+e)\)
\(=2ax^4+2cx^2+2e=0\)

\(ax^4+cx^2+e=0\)\(\forall x\in R\)都成立,故\(a=c=e=0\)

比如,已知函数\(f(x)=x^3+(a-1)x^2+ax\)为奇函数,则\(a=1\)

3、多项式函数\(y=ax^4+bx^3+cx^2+dx+e\) 为偶函数的充要条件是\(b=d=0\)

仿上例可说明。

4、奇函数的导函数为偶函数;

文科:举例说明,比如函数\(f(x)=sinx\)为奇函数,其导函数为\(f'(x)=cosx\)为偶函数;

理科:逻辑证明,设函数\(f(x)\)为奇函数,其导函数\(f'(x)\)

\(f'(x)=g(x)\),由函数\(f(x)\)为奇函数,

则有\(f(-x)+f(x)=0\),对其两边求导得到,

\(-f'(-x)+f'(x)=0\),即\(-g(-x)+g(x)=0\)

\(g(-x)=g(x)\)

即函数\(g(x)\)为偶函数;

5、偶函数的导函数为奇函数;

文科:举例说明,比如函数\(f(x)=cosx\)为偶函数,其导函数为\(f'(x)=-sinx\)为奇函数;

理科:逻辑证明,设函数\(f(x)\)为偶函数,其导函数为\(f'(x)\)

\(f'(x)=g(x)\),由函数\(f(x)\)为偶函数,

则有\(f(-x)-f(x)=0\),对其两边求导得到,

\(-f'(-x)-f'(x)=0\),即\(-g(-x)-g(x)=0\)

\(g(-x)=-g(x)\)

即函数\(g(x)\)为奇函数;

6、若函数为奇函数,则在其关于原点对称的两点处的导函数的值相等。

文科:如\(f(x)=x^3\),则\(f'(x)=3x^2\),故\(f'(-1)=f'(1)=3\)

理科:如函数\(f(x)\)满足\(f(-x)+f(x)=0\),则给两边求导得到,

\(-f'(-x)+f'(x)=0\),则有\(f'(x_0)-f'(-x_0)=0\)

引申:对称性,若函数\(f(x)+f(2-x)=2\),则函数\(f(x)\)关于点\((1,1)\)对称,

\(f'(x_0)=f'(2-x_0)\),比如\(f'(0)=f'(2)\)

7、若函数为偶函数,则在其关于原点对称的两点处的导函数的值互为相反数。

文科:如\(f(x)=x^2\),则\(f'(x)=2x\),故\(f'(-1)=-2,f'(1)=2\)

理科:如函数\(f(x)\)满足\(f(-x)-f(x)=0\),则给两边求导得到,

\(-f'(-x)-f'(x)=0\),则有\(f'(x_0)+f'(-x_0)=0\)

引申:对称性,若函数\(f(x)=f(2-x)\),则函数\(f(x)\)关于直线\(x=1\)对称,

\(f'(x_0)=-f'(2-x_0)\),比如\(f'(0)=-f'(2)\)

函数的奇偶性【初级和中阶辅导】

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