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05【数学】高中数学竞赛讲义-函数的基本性质
2025-09-29 17:13:43 责编:小OO
文档
§4函数的基本性质

函数的性质通常是指函数的定义域、值域、解析式、单调性、奇偶性、周期性、对称性等等,在解决与函数有关的(如方程、不等式等)问题时,巧妙利用函数及其图象的相关性质,可以使得问题得到简化,从而达到解决问题的目的.

I.函数的定义

   设A,B都是非空的数集,f是从A到B的一个对应法则.那么,从A到B的映射f:A→B就叫做从A到B的函数.记做y=f(x),其中x∈A,y∈B,原象集合,A叫做函数f(x)的定义域,象的集合C叫做函数的值域,显然CB.

II.函数的性质

  (1)奇偶性 设函数f(x)的定义域为D,且D是关于原点对称的数集.若对任意的x∈D,都有f(-x)=-f(x),则称f(x)是奇函数;若对任意的x∈D,都有f(-x)=f(x),则称f(x)是偶函数.

   (2)函数的增减性  设函数f(x)在区间D′上满足:对任意x1, x2∈D′,并且x1f(x2)),则称f(x)在区间D′上的增函数(减函数),区间D′称为f(x)的一个单调增(减)区间.

III.函数的周期性

对于函数 f(x),如果存在一个不为零的正数T,使得当x取定义域中的每个数时,f(x+T)=f(x)总成立,那么称f(x)是周期函数,T称做这个周期函数的周期.如果函数f(x)的所有周期中存在最小值T0,称T0为周期函数f(x)的最小值正周期.

例题讲解

1.已知f(x)=8+2x-x2,如果g(x)=f(2-x2),那么g(x)(    )

A.在区间(-2,0)上单调递增    B.在(0,2)上单调递增

C.在(-1,0)上单调递增    D.在(0,1)上单调递增

2.设f(x)是R上的奇函数,且f(x+3)=-f(x),当0≤x≤时,f(x)=x,则f(2003)=(    )

A.-1    B.0    C.1    D.2003

3.定义在实数集上的函数f(x),对一切实数x都有f(x+1)=f(2-x)成立,若f(x)=0仅有101个不同的实数根,那么所有实数根的和为(    )

A.150    B.    C.152    D.

4.实数x,y满足x2=2xsin(xy)-1,则x1998+6sin5y=______________.

5.已知x=是方程x4+bx2+c=0的根,b,c为整数,则b+c=__________.

6.已知f(x)=ax2+bx+c(a>0),f(x)=0有实数根,且f(x)=1在(0,1)内有两个实数根,求证:a>4.

7.已知f(x)=x2+ax+b(-1≤x≤1),若|f(x)|的最大值为M,求证:M≥.

8.⑴解方程:(x+8)2001+x2001+2x+8=0

⑵解方程:

9.设f(x)=x4+ax3+bx2+cx+d,f⑴=1,f⑵=2,f⑶=3,求[f⑷+f(0)]的值.

10.设f(x)=x4-4x3+x2-5x+2,当x∈R时,求证:|f(x)|≥

例题答案:

1.提示:可用图像,但是用特殊值较好一些.选C

2.解:f(x+6)=f(x+3+3)=-f(x+3)=f(x)

∴ f(x)的周期为6

f(2003)=f(6×335-1)=f(-1)=-f⑴=-1

选A

3.提示:由已知,函数f(x)的图象有对称轴x=

于是这101个根的分布也关于该对称轴对称.

即有一个根就是,其余100个根可分为50对,每一对的两根关于x=对称

利用中点坐标公式,这100个根的和等于×100=150

所有101个根的和为×101=.选B

4.解:如果x、y不是某些特殊值,则本题无法(快速)求解

注意到其形式类似于一元二次方程,可以采用配方法

(x-sin(xy))2+cos2(xy)=0

∴ x=sin(xy)  且  cos(xy)=0

∴ x=sin(xy)=±1

∴ siny=1  xsin(xy)=1

原式=7

5.解:(逆向思考:什么样的方程有这样的根?)

由已知变形得x-

∴ x2-2x+19=99

即 x2-80=2x

再平方得x4-160x2+00=76x2

即 x4-236x2+00=0

∴ b=-236,c=00

b+c=61

6.证法一:由已知条件可得

        △=b2-4ac≥0             ①

        f⑴=a+b+c>1            ②

        f(0)=c>1                 ③

        0<-<1                ④

        b2≥4ac

        b>1-a-c

        c>1

        b<0(∵ a>0)

于是-b≥2

所以a+c-1>-b≥2

∴ ()2>1

∴ >1

于是+1>2

∴ a>4

证法二:设f(x)的两个根为x1,x2,

则f(x)=a(x-x1)(x-x2)

  f⑴=a(1-x1)(1-x2)>1

  f(0)=ax1x2>1

由基本不等式

x1(1-x1)x2(1-x2)≤[(x1+(1-x1)+x2+(1-x2))]4=()2

∴ ≥a2x1(1-x1)x2(1-x2)>1

∴ a2>16

∴ a>4

7.解:M=|f(x)|max=max{|f⑴|,|f(-1)|,|f(-)|}

⑴若|-|≥1  (对称轴不在定义域内部)

则M=max{|f⑴|,|f(-1)|}

而f⑴=1+a+b

  f(-1)=1-a+b

|f⑴|+|f(-1)|≥|f⑴+f(-1)|=2|a|≥4

则|f⑴|和|f(-1)|中至少有一个不小于2

∴ M≥2>

⑵|-|<1

M=max{|f⑴|,|f(-1)|,|f(-)|}

 =max{|1+a+b|,|1-a+b|,|-+b|}

 =max{|1+a+b|,|1-a+b|,|-+b|,|-+b|}

 ≥(|1+a+b|+|1-a+b|+|-+b|+|-+b|)

 ≥[(1+a+b)+(1-a+b)-(-+b)-(-+b)]

 =

 ≥

综上所述,原命题正确.

8.⑴解:原方程化为(x+8)2001+(x+8)+x2001+x=0

    即(x+8)2001+(x+8)=(-x)2001+(-x)

构造函数f(x)=x2001+x

原方程等价于f(x+8)=f(-x)

而由函数的单调性可知f(x)是R上的单调递增函数

于是有x+8=-x

x=-4为原方程的解

⑵两边取以2为底的对数得

于是f(2x)=f(x2+1)

易证:f(x)世纪函数,且是R上的增函数,

所以:2x=x2+1

解得:x=1

9.解:由已知,方程f(x)=x已知有三个解,设第四个解为m,

记 F(x)=f(x)-x=(x-1)(x-2)(x-3)(x-m)

∴ f(x)=(x-1)(x-2)(x-3)(x-m)+x

f⑷=6(4-m)+4

f(0)=6m

∴ [f⑷+f(0)]=7

10.证明:配方得:

f(x)=x2(x-2)2+(x-1)2-

    =x2(x-2)2+(x-1)2-1+

    =(x2-2x)2+(x-1)2-1+

    =[(x-1)2-1]2+(x-1)2-1+

    =(x-1)4-2(x-1)2+1+(x-1)2-1+

    =(x-1)4+(x-1)2+

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