专题:单调奇偶
一.知识
总结
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1.函数的奇偶性(首先定义域必须关于原点对称)
(1)
为奇函数;
为偶函数;
(2)奇函数
在原点有定义
(3)任一个定义域关于原点对称的函数
一定可以表示成一个奇函数和一个偶函数之和
即
(奇)
(偶).
2.函数的单调性(注:①先确定定义域;②单调性证明一定要用定义)
(1)定义:区间
上任意两个值
,若
时有
,称
为
上增函数,若
时有
,称
为
上减函数.
(2)奇函数在关于原点对称的区间上单调性相同;偶函数在关于原点对称的区间上单调性相反.判断函数单调性的方法:①定义法,即比差法;②图象法;③单调性的运算性质(实质上是不等式性质);④复合函数单调性判断法则.
3.周期性:周期性主要运用在三角函数及抽象函数中,是化归
思想
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的重要手段.求周期的重要方法:①定义法;②公式法;③图象法;④利用重要结论:若函数f(x)满足f(a-x)=f(a+x),f(b-x)=f(b+x),a≠b,则T=2|a-b|.
二.例题精讲
【例1】已知定义域为
的函数
是奇函数.
(Ⅰ)求
的值;
(Ⅱ)若对任意的
,不等式
恒成立,求
的取值范围.
解析:(Ⅰ)因为
是奇函数,所以
=0,
即
又由f(1)= -f(-1)知
(Ⅱ)由(Ⅰ)知
.又由题设条件得:
,
即 :
,
整理得
上式对一切
均成立,
从而判别式
【例2】设函数
在
处取得极值-2,试用
表示
和
,并求
的单调区间.
解:依题意有
而
故
解得
从而
。
令
,得
或
。
由于
在
处取得极值,
故
,即
。
(1) 若
,即
,则当
时,
;
(2) 当
时,
;当
时,
;
从而
的单调增区间为
;
单调减区间为
若
,即
,同上可得,
的单调增区间为
;单调减区间为
【例3】(理)设函数
,若对所有的
,都有
成立,求实数
的取值范围.
(文)讨论函数
的单调性
(理) 解法一:令g(x)=(x+1)ln(x+1)-ax,对函数g(x)求导数:g′(x)=ln(x+1)+1-a
令g′(x)=0,解得x=ea-1-1,
(i)当a≤1时,对所有x>0,g′(x)>0,所以g(x)在[0,+∞)上是增函数,又g(0)=0,所以对x≥0,都有g(x)≥g(0),即当a≤1时,对于所有x≥0,都有 f(x)≥ax.
(ii)当a>1时,对于0<x<ea-1-1,g′(x)<0,所以g(x)在(0,ea-1-1)是减函数,
又g(0)=0,所以对0<x<ea-1-1,都有g(x)<g(0),即当a>1时,不是对所有的x≥0,都有f(x)≥ax成立.综上,a的取值范围是(-∞,1].
解法二:令g(x)=(x+1)ln(x+1)-ax,于是不等式f(x)≥ax成立即为g(x)≥g(0)成立.
对函数g(x)求导数:g′(x)=ln(x+1)+1-a令g′(x)=0,解得x=ea-1-1,
当x>ea-1-1时,g′(x)>0,g(x)为增函数,当-1<x<ea-1-1,g′(x)<0,g(x)为减函数,
所以要对所有x≥0都有g(x)≥g(0)充要条件为ea-1-1≤0.由此得a≤1,即a的取值范围是(-∞,1].
(文)解:设
,
则
∵
∴
,
,
,
当
时,
,则
为增函数
当
时,
,则
为减函数
当
时,
为常量,无单调性
【例4】(理)已知函数
,其中
为常数.
(Ⅰ)若
,讨论函数
的单调性;
(Ⅱ)若
,且
=4,试证:
.
(文)已知
为定义在
上的奇函数,当
时,
,求
的表达式.
(理)
(文)解:∵
为奇函数, ∴
当
时,
∵
为奇函数 ∴
∴
∴
【例5】设函数
在
上满足
,
,且在闭区间[0,7]上,只有
.
(Ⅰ)试判断函数
的奇偶性;
(Ⅱ)试求方程
=0在闭区间[-2005,2005]上的根的个数,并证明你的结论.
解:由f(2-x)=f(2+x),f(7-x)=f(7+x)得函数
的对称轴为
,
从而知函数
不是奇函数,
由
,
从而知函数
的周期为
又
,
故函数
是非奇非偶函数;
(II)由
(II) 又
故f(x)在[0,10]和[-10,0]上均有有两个解,从而可知函数
在[0,2005]上有402个解,在[-2005.0]上有400个解,
所以函数
在[-2005,2005]上有802个解.
【例6】 (理)已知
,函数
(1)当
为何值时,
取得最小值?证明你的结论;(2)设
在[ -1,1]上是单调函数,求
的取值范围.
(文)已知
为偶函数且定义域为
,
的图象与
的图象关于直线
对称,当
时,
,
为实常数,且
.
(1)求
的解析式;(2)求
的单调区间;(3)若
的最大值为12,求
.
(理) 解:(I)对函数
求导数得
令
得[
+2(1-
)
-2
]
=0从而
+2(1-
)
-2
=0
解得
当
变化时,
、
的变化如下表
+
0
-
0
+
递增
极大值
递减
极小值
递增
∴
在
=
处取得极大值,在
=
处取得极小值。
当
≥0时,
<-1,
在
上为减函数,在
上为增函数,
而当
时
=
,
当x=0时,
.
所以当
时,
取得最小值
(II)当
≥0时,
在
上为单调函数的充要条件是
,
即
,解得
,
于是
在[-1,1]上为单调函数的充要条件是
,
即
的取值范围是
(文)解: (1) 先求
在
上的解析式
设
是
上的一点,
则点
关于
的对称点为
且
所以
得
.
再根据偶函数的性质, 求当
上的解析式为
所以
(2) 当
时,
因
时, 所以
因
, 所以
, 所以
而
.
所以
在
上为减函数.
当
时,
因
,
所以
因
所以
, 所以
, 即
所以
在
上为增函数
(3) 由(2)知
在
上为增函数,在
上为减函数,
又因
为偶函数, 所以
所以
在
上的最大值
由
得
.
【例7】已知函数
的图象过点
(0,2),且在点
处的切线方程为
.
(1) 求函数
的解析式;(2)求函数
的单调区间.
解:(Ⅰ)由
的图象经过P(0,2),知d=2,
所以
由在
处的切线方程是
,
知
故所求的解析式是
(Ⅱ)
解得
当
当
故
内是增函数,
在
内是减函数,在
内是增函数.
【例8】已知向量
若函数
在区间(-1,1)上是增函数,求
的取值范围.
解法1:依定义
开口向上的抛物线,
故要使
在区间(-1,1)上恒成立
.
解法2:依定义
的图象是开口向下的抛物线,
【例9】(理)已知函数
,
,
.若
,且
存在单调递减区间,求
的取值范围.
(文)已知函数
在区间
上是减函数,且在区间
上是增函数,求实数
的值.
(理) 解:
,
则
因为函数h(x)存在单调递减区间,
所以
<0有解.又因为x>0时,则ax2+2x-1>0有x>0的解.
①当a>0时,y=ax2+2x-1为开口向上的抛物线,ax2+2x-1>0总有x>0的解;
②当a<0时,y=ax2+2x-1为开口向下的抛物线,而ax2+2x-1>0总有x>0的解;
则△=4+4a>0,且方程ax2+2x-1=0至少有一正根.此时,-1
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