第4讲 抽象函数的基本题型与解法探究.pdf
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1、第 4 讲 抽象函数的基本题型与解法探究 一、抽象函数的单调性 性质 1若函数 yf(x)是单调递增的,则以下三个式子成立且等价:(1)如果对于定义域 I 内某个区间 D 上的任意两个值 x1,x2,当 x1x2 时,都有 f(x1)0;(3)对任意 x1,x2a,b且21xx,都有0)x(f-)x(f()x-x(2121性质 2若函数 yf(x)是单调递减的,则以下三个式子成立且等价:(1)如果对于定义域 I 内某个区间 D 上的任意两个值 x1,x2,当 x1f(x2);(2)对任意 x1,x2a,b且21xx,都有1212()()f xf xxx0;(3)对任意 x1,x2a,b且21x
2、x,都有0)x(f-)x(f()x-x(2121二、抽象函数的对称性(内反表示对称性)性质若函数 yf(x)关于直线 xa 轴对称(自身对称),则以下三个式子成立且等价:(1)f(ax)f(ax);(2)f(2ax)f(x);(3)f(2ax)f(x)推论:若函数 yf(x)关于直线 xa 轴对称(自身对称),设个不同的实数根,则有nxf0)(=naxaxxaxxaxxxxnnn=+=+)2()2()2(22221121.抽象函数是指没有给出具体的函数解析式,只给出它的一些特征、性质或一些特殊关系式的函数,对学生思维能力考查的起点较高,使得此类问题成为函数内容的难点之一,使多数学生感觉无从下手
3、,望而生畏研究抽象函数需要有严谨的逻辑思维能力、丰富的想象力以及函数知识灵活运用的能力.近几年高考也在重点考查,但部分老师引导学生复习重视不够,本专题系统归纳抽象函数相关的基本题型与解法探究,供同仁们教学参考,学生备战 2024 高考的培优专题.),212(111axxaxkn=+=时,必有当性质 2若函数 yf(x)关于点(a,0)中心对称(自身对称),则以下三个式子成立且等价:(1)f(ax)f(ax);(2)f(2ax)f(x);(3)f(2ax)f(x)推论:cxbfxaf2)()(=+)(xfy=的图象关于点),2(cba+对称性质 3复合函数 yf(ax)与 yf(bx)关于直线
4、x(ba)/2 轴对称推论 复合函数 yf(ax)与 yf(ax)关于 y 轴轴对称推论 函数)(xafy+=与)(xafy=图象关于直线0=x对称推论 函数)(xfy=与)2(xafy=图象关于直线ax=对称推论 函数)(xfy=与)2(xafy+=图象关于直线ax=对称推论 函数)(xfy=与()yf x=图象关于 X 轴对称推论 互为反函数)(xfy=与函数1()yfx=图象关于直线 yx=对称性质 4复合函数 yf(ax)与 yf(bx)关于点(ba)/2,0)中心对称推论:复合函数 yf(ax)与 yf(ax)关于原点中心对称性质 5 中心对称为(a,b),则以下五类情况成立:推论
5、点对称;关于点与),()2,2(),(baybxaByxA推论对称;关于与点),(),(),(baybxaBybxaA+推论成中心对称;关于点与函数),()2(2)(baxafybxfy=(即bxafxf2)2()(=+)推论成中心对称;关于点与函数),()()(baxafybxafyb+=+=(即bxafxaf2)()(=+)推论成中心对称。关于点与(函数),(0)2,2(0),baybxaFyxF=推论bxafxf2)2()(=+)(xfy=的图象关于点),(ba对称 例如 1)1()(2121)(=+=xfxfaaaxfxx)对称:,关于点(;2)()(1012214)(1=+=+xfx
6、fxxfxx)对称:,关于(1)1()2121)0,(11)(=+=xfxfxRxxf()对称:,关于(性质 6 若kyyhxxkhxfy2,2),)(/=+=+=对称,则关于点(,即推论kxhfxfxfxf2)2()()()(/=+=+推论nkxhfxhfxhfxfxfxfnnn2)2()2()2()()()(1121=+三、抽象函数的奇偶性 1、奇偶函数:设 baabxbaxxfy,),(=或,或者定义域关于原点对称定义 若为奇函数;则称)(),()(xfyxfxf=定义 若为偶函数则称)()()(xfyxfxf=易知 yf(x)为偶(或奇)函数分别为抽象函数的性质 1(或 2),当 a0
7、 时的特例。推论偶函数)(xfy=与)(xfy=图象关于 Y 轴对称推论 奇函数)(xfy=与)(xfy=图象关于原点对称函数推论y=f(x+a)是偶函数函数 y=f(x)关于直线 x=a 对称;推论y=f(x+a)是奇函数函数 y=f(x)关于点(a,0)对称.2、复合函数的奇偶性(内偶则偶,内奇同外)定义若对于定义域内的任一变量 x,均有 fg(x)fg(x),则复数函数 yfg(x)为偶函数。定义 若对于定义域内的任一变量 x,均有 fg(x)fg(x),则复合函数 yfg(x)为奇函数。说明:(1)复数函数 fg(x)为偶函数,则 fg(x)fg(x)而不是 fg(x)fg(x),复合
8、函数 yfg(x)为奇函数,则 fg(x)fg(x)而不是 fg(x)fg(x)。(2)两个特例:yf(xa)为偶函数,则 f(xa)f(xa);yf(xa)为奇函数,则 f(xa)f(ax)(3)yf(xa)为偶(或奇)函数,等价于单层函数 yf(x)关于直线 xa 轴对称(或关于点(a,0)中心对称)四、抽象函数的周期性(内同表示周期性)1、周期函数的定义:对于()f x 定义域内的每一个 x,都存在非零常数T,使得()()f xTf x+=恒成立,则称函数()f x 具有周期性,T 叫做()f x 的一个周期,则 kT(,0kZ k)也是()f x 的周期,所有周期中的最小正数叫()f
9、x 的最小正周期2、()()f xaf xb+=+)(xfy=的周期为abT=3、)()(xfaxf=+)(xfy=的周期为aT2=4、)(1)(xfaxf=+)(xfy=的周期为aT2=5、)(1)(xfaxf=+)(xfy=的周期为aT2=6、)(1)(1)(xfxfaxf+=+)(xfy=的周期为aT3=7、1)(1)(+=+xfaxf )(xfy=的周期为aT2=8、)(1)(1)(xfxfaxf+=+)(xfy=的周期为aT4=9、)()()2(xfaxfaxf+=+)(xfy=的周期为aT6=10、若.2,)2()(,0pTppxfpxfp=则11、)(xfy=有两条对称轴ax=和
10、bx=()ba)(xfy=周期)(2abT=推论:偶函数)(xfy=满足)()(xafxaf=+)(xfy=周期aT2=12、)(xfy=有两个对称中心)0,(a和)0,(b()ba)(xfy=周期)(2abT=推论:奇函数)(xfy=满足)()(xafxaf=+)(xfy=周期aT4=13、)(xfy=有一条对称轴ax=和一个对称中心)0,(b()ba()f x 的)(4abT=14、分段函数的周期:设)(xfy=是周期函数,在任意一个周期内的图像为 C:),(xfy=abTbax=,。把)()(abKKTxxfy=轴平移沿个单位即按向量)()0,(xfykTa=平移,即得在其他周期的图像:
11、bkTakTxkTxfy+=,),(。即+=bkTa,kT x)(ba,x)()(kTxfxfxf五、抽象函数的具体模型化(即具体代替抽象,简称具象化)类型函数方程解析函数模型拟合抽象函数的性质1()()()f mnf mf n+=+型或者 f(x-y)=f(x)-f(y)型正 比 例 函 数()0ykx k=设 函 数()f x定 义 在 R 上,满 足()()()f mnf mf n+=+,若0 x 时,()f x 恒大于0,则()f x 有如下性质:(0)0f=;()f x 是 R 上的奇函数;()f x 在 R 上单调递增2()()()()()f m f nf mnf mf n+=+(
12、()f m,()f n,()f mn+均不为零)型反 比 例 函 数()af xx=()0a 设函数()f x 满足()()()()()f m f nf mnf mf n+=+,()f m,()f n,()f mn+都恒不为 0,则()f x 有如下性质:()f x 有对称中心;()f x 是对称区间上单调性相同3()()()f mnf mf nb+=+型一次函数()0ykxb k=已知函数()f x 定义域为 R,对任意,m nR都有()()()f mnf mf nb+=+,且()0f b=,当 xb时,()0f x,则()f x 在 R 上单调递增4()()()f xyf xfykx+=+
13、(或()()()f xyf xfykxy+=+)(0k)型二次函数()2f xaxbx=+(xN+)(2ka=,()12kbf=)设函数()f x满足()()()f xyf xfykx+=+,则()f x 有如下性质:()f x 有对称轴;()f x 是对称区间上单调性相反5()()()f mnf mf n+=型或 f(x-y)=f(x)f(y)型指数函数()0,1xyaaa=已知定义在 R 上的函数()f x 满足对任意,m nR都有()()()f mnf mf n+=,且当0 x 时,()1f x ,则有如下性质:()01f=;()()1f xfx=;当0 x 时,()01f x;()f
14、x 在 R 上单调递增6()()()f m nf mf n=+型f(xy)=f(x)-f(y)对数函数logayx=()0,1aa若函数()f x 定义域为()0,+,当1x 时,()0f x,且对任意 0m,0n 都有()()()f m nf mf n=+,则()f x 有如下性质:()10f=;()()xff xfyy=;()f x 在()0,+上单调递增;当01x 时,()0f x 7()()()f m nf mf n=型幂函数nyx=若函数()f x 满足对任意,m nR都有()()()f m nf mf n=,且()f x 不恒为0,当1x 时()1f x ,则有如下性质:()11f
15、=;当01x 时,()01f x;()f x 在()0,+上单调递增8()()()()2f mnf mnf mf n+=型余弦函数cosyx=设()f x 是定义在 R 上不恒为零的函数,对一切实数,m n 都满足()()()()2f mnf mnf mf n+=,则有如下性质:()01f=;()f x 是偶函数;若()0f t=,则()f x 是以 4t 为周期的函数9()()()()()1f mf nf mnf m f n+=()()1f m f n )型正切函数()tanf xx=设()f x 是定义在 R 上的函数,对一切实数,m n 都满足()()()()()1f mf nf mnf
16、 m f n+=()()1f m f n ),则有如下性质:()00f=;()f x 是奇函数;若()1f t=,则()f x 是以 4t 为周期的函数10()()1mnf mf nfmn+=+型复合函数()1ln1xf xx=+定义在()1,1上的函数()f x 满足对实数,m n 都有 ()()1mnf mf nfmn+=+,且()0,1x时()0f x,则有如下性质:()00f=;()f x 为奇函数;()f x 是()1,1上的减函数 【典例 1】已知函数 f(x)的定义域为(1,1),则函数 g(x)f x2f(x1)的定义域为()A(2,0)B(2,2)C(0,2)D12,0 解析
17、:由题意得1x21,1x11,2x2,0 x2,0 x2,函数 g(x)f x2f(x1)的定义域为(0,2).【说明】求解复合型抽象函数 yf(g(x)的定义域,常常通过换元设 tg(x),根据函数 yf(t)的定义域,得到 g(x)的范围,从而解出 x 的范围同时,在求函数的定义域时要兼顾函数的整体结构,要使函数各部分都有意义能力达标训练 1.若函数 f(x)的定义域为1,8,则函数f(2x)x3的定义域为()A(0,3)B1,3)(3,8 C1,3)D0,3)解析:题型一 抽象函数的定义域抽象函数的定义域是根据已知函数的定义域,利用代换法得到不等式(组)进行求解的,另外,还要满足分式的分
18、母不为 0、被开方数非负、对数的真数大于 0 等一些常规的要求详见求函数的定义域名师导航 f(x)的定义域为1,8,若函数f(2x)x3有意义,则12x8,x30,解得 0 x3.故选 D.2.已知函数 yf(x21)的定义域为 3,3 ,则函数 yf(x)的定义域为_解析:因为 yf(x21)的定义域为 3,3 ,所以 x 3,3 ,x211,2,所以 yf(x)的定义域为1,2.答案:1,2【典例 2】设对满足10 xx,的所有实数 x,函数)(xf满足xxxfxf+=+1)1()(,求f(x)的解析式解析:在)1(1)1()(xxxfxf+=+以xx1代换其中 x,得:)2(12)11(
19、)1(xxxfxxf=+再在(1)中以11 x代换 x,得)3(12)()11(=+xxxfxf题型二 抽象函数的函数解析式一般赋值构方程组,消元求解析式,在求函数解析式时,通常情况下,给某些变量适当赋值,使之在关系中“消失”,进而保留一个变量,是实现这种转化的重要策略详见求函数的解析式名师导航)3()2()1(+化简得:)1(21)(23=xxxxxf能力达标训练 1.已知函数 f(x)满足 f(x)2f(x)2x,则 f(x)_解析:(解方程组法)由 f(x)2f(x)2x,得 f(x)2f(x)2x,2,得 3f(x)2x12x即 f(x)2x12x3故 f(x)的解析式是 f(x)2x
20、12x3(xR)2.定义在(1,1)内的函数 f(x)满足 2f(x)f(x)lg(x1),则 f(x)_解析:当 x(1,1)时,有 2f(x)f(x)lg(x1)将 x 换成x,则x 换成 x,得 2f(x)f(x)lg(x1)由消去 f(x)得,f(x)23lg(x1)13lg(1x)(1x1)3.已知 f(x)满足 2f(x)f 1x 3x,则 f(x)_微信公众号:钻研数学解析:2f(x)f 1x 3x,把中的 x 换成1x,得 2f 1x f(x)3x联立可得2f(x)f 1x 3x,2f 1x f(x)3x,解此方程组可得 f(x)2x1x(x0)【典例 3】已知定义在 R 上的
21、函数 f(x)满足 f(x)f(x),f(3x)f(x),f(2)1,则 f(2 023)()A3 B0 C1 D3解析:用x 替代 x,得到 f(x3)f(x)f(x),T6,f(2 023)f(33761)f(1).f(3x)f(x),f(3)f(0)0.f(2 023)0.【典例 4】(2021 年全国高考甲卷数学(理)试题)设函数()f x 的定义域为 R,()1f x+为奇函数,()2f x+为偶函数,当1,2x时,2()f xaxb=+若()()036ff+=,则92f =()A94B32C 74D 52 题型三 抽象函数的函数值赋值法是抽象函数求函数值的重要方法,通过观察与分析抽
22、象函数问题中已知与未知的关系,寻找合适的特殊有用的值,赋给抽象函数的变量,进而解决抽象函数的求值.一般需要挖掘出函数的性质,特别是借助函数的奇偶性(对称性)和周期性来转化解答赋值主要从以下方面考虑:令 x=、2、1、0、1、2等特殊值求抽象函数的函数值;令 x=x2,y=x1 或 y=1x1,且 x1x2,判定抽象函数的单调性;令 y=x,判定抽象函数的奇偶性;换 x 为 x+T,确定抽象函数的周期;用 x=x2+x2或换 x 为1x等来解答有关抽象函数的一些其它问题.名师导航解析:微信公众号:钻研数学 因为()1f x+是奇函数,所以()()11fxf x+=+因为()2f x+是偶函数,所
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