5.解决抽象函数的七大视角
1.抽象函数的单调性与奇偶性
2.抽象函数的对称性与周期性
3.赋值法解决抽象函数问题
4.图像法解决抽象函数问题
5.求导公式(积分法)还原抽象函数
6.抽象函数还原具体模型
7.抽象函数求解析式
1.抽象函数的单调性与奇偶性
下面的例子将分析抽象函数模型的单调性与奇偶性,其所使用的方法就是赋值法,这是处理函数方程问题中最常见的手法.
例1.定义在R上的单调函数满足对任意x,y均有,试判断的奇偶性.
解:,故令,有
又令,为奇函数.
例2.已知函数对任意,总有,且对,都有.
判断并用定义证明函数的单调性.
解析:函数是上的减函数,证明如下:
由题意,令,有,解得,任取,不妨设,
则,
因为,则,所以,即,所以函数是上的减函数.
例3.设是定义在的函数,并且满足,且当时,.判断的单调性并证明.
解析:,故令,有
又令,.
令,故,,为单调减函数.
例4.设函数的定义域是R,对任意恒有,且当时,.
(1)求证:,且当时,;
(2)判断在R上的单调性.
解:(1),故令,有或者,当时,,这与当时,矛盾,故只有;
又令,当时,,故当时,,,对时恒成立.
(2)令,,为单
调减函数.
2.抽象函数的单调性与奇偶性
函数对称性主要有轴对称和中心对称两种情况.函数对称性研究的是一个函数本身所具有的性质.
性质1.轴对称:函数图象关于一条垂直于轴的直线对称,则当函数图象上任意两个点到直线的距离相等且函数值时.我们就称函数关于对称.
代数表示:(1).
(2).
即当两个自变量之和为一个定值,函数值相等时,则函数图像都关于直线对称.
一般地,若函数满足,则函数的图象关于直线对称.
特别地,偶函数(关于轴对称),,即当横坐标到原点的距离相等(横坐标互为相反数),函数值相等.
性质2.中心对称:函数上任意一点()关于点对称的点()也在函数图像上,此时我们就称函数为关于点()对称的中心对称图像,点()为对称中心.
用代数式表示:(1).
(2).
一般地,若函数满足,则函数的图象关于点对称.
特别地,奇函数(关于原点对称),,即当横坐标到原点的距离相等(横坐标互为相反数),函数值相反.
性质3.函数周期性有关结论:
设是非零常数,若对于函数定义域内的任一变量有下列条件之一成立,
则函数是周期函数,且是它的一个周期.
(1).(2).
(3).(4).
3.函数的对称性与周期性
性质4已知是定义在上的函数,若是奇函数,则的图像关于点对称.
性质5.已知是定义在上的函数,若是偶函数,则的图像关于直线对称.
性质6.若函数同时关于直线与轴对称,则函数必为周期函数,且.
性质7.若函数同时关于点与点中心对称,则函数必为周期函数,且.
性质8.若函数既关于对称,又关于直线轴对称,则函数必为周期函数,且.
性质9.已知函数的定义域为,,且,若与均为奇函数,则是周期函数,且为其一个周期.
性质10.已知函数的定义域为,,且,若与均为偶函数,则是周期函数,且是其一个周期.
性质11.已知函数的定义域为,,且,若是奇函数,是偶函数,则是周期函数,且为其一个周期.
性质12.周期性的应用:
(1).函数周期性的作用:简而言之“窥一斑而知全豹”,只要了解一个周期的性质,则得到
整个函数的性质.
(2).图像:只要做出一个周期的函数图象,其余部分的图像可利用周期性进行复制粘贴.
(3).单调性:
由于间隔的函数图象相同,所以若函数在上单调增(减),则在上单调增(减).
二.典例分析
例5.(2021新高考2卷)已知函数的定义域为R,为偶函数,为奇函数,则(???)
A. B. C. D.
解析:因为函数为偶函数,则,可得,
因为函数为奇函数,则,所以,,
所以,,即,
故函数是以为周期的周期函数,因为函数为奇函数,则,故,其它三个选项未知.故选:B.
例6.(2021全国甲卷)设函数的定义域为R,为奇函数,为偶函数,当时,.若,则(??)
A. B. C. D.
解析:因为是奇函数,所以①;
因为是偶函数,所以②.
令,由①得:,由②得:,
因为,所以,令,由①得:,所以.由两个对称性可知,函数的周期.所以.故选:D.
3.赋值法解决抽象函数问题
例7.已知函数的定义域为,,则(????).
A. B.
C.是偶函数 D.为的极小值点
解析:因为,
对于A,令,,故正确.
对于B,令,,则,故B正确.
对于C,令,,则,
令,
又函数的定义域为,所以为偶函数,故正确,
对于D,不妨令,显然符合题设条件,此时无极值,故错误.
例8.(2021全国乙卷)已知函数的定义域均为R,且.若的图像关于直