3.2.2 奇偶性
人教 A 版 · 本节 7 页原书扫描(原文)+ 本站重写的讲解与习题详解考过 16 题 ↓
原书扫描页(人教 A 版原文)







本节的知识树
2 概念 · 最深 1 层。根是引本节作教材出处的实体,长链由 `prereqs` 构建期派生——源里只有最小一步。
考过本节的真题
共 16 道
- 浙江 2008 · q04五个一次因式相乘求 的系数 · 数取法、逐步递推,或平移到对称中心经由 奇函数
- 浙江 2011 · q11 本来就对称——偶不偶,全看 的折点落在哪经由 偶函数
- 浙江 2013 · q04一个点被一整串点真包含 · 「 是奇函数」比「」宽得多经由 奇函数
- 浙江 2013 · q22切线方程与含参 |f(x)| 最大值 · 求导按 a 分类,或配立方看奇对称经由 奇函数
- 浙江 2015 · q07内层把哪两点折到一起,外层就必须在那两点取同一个值经由 偶函数
- 浙江 2018 · q05 认图 · 先判奇函数砍掉轴对称,再看 处有没有零点经由 偶函数、奇函数
- 浙江 2019 · q07三点等概率、中间那个点会动 · 把 D(X) 配成 a 的二次函数,或先用 a↔1−a 的对称性砍掉两个选项经由 偶函数
- 浙江 2019 · q18平移成偶就是 · 相位差恒为 定死了振幅经由 偶函数
- 浙江 2020 · q04由解析式认图象 · 奇偶性砍掉一半再用一个端点的符号定生死,或求导把图象自己画出来经由 偶函数、奇函数
- 浙江 2020 · q18锐角三角形里 cosA+cosB+cosC 的取值范围 · 一个条件定角,一个「锐」字定区间经由 偶函数
- 浙江 2021 · q07由图象选函数 · 奇偶性刷掉 A、B,导数单调性刷掉 C经由 偶函数、奇函数
- 浙江 2023 · q11抽象函数 f(xy)=y²f(x)+x²f(y) · 赋值法或化归 Cauchy 方程(多选 ABC)经由 偶函数
- 浙江 2024 · q18中心对称的对数函数三问 · 换元后按 b 分档讨论,或把第三问退回第一问经由 奇函数
- 浙江 2025 · q04正切函数的对称中心 · 套现成通式,或从定义自己推经由 奇函数
- 浙江 2025 · q05周期偶函数求值 · 把待求点搬进有解析式的那一段经由 偶函数、奇函数
- 浙江 2025 · q19三角函数压轴 · 借第 (2) 问造点,或把 cos 5x 化成 cos x 的多项式经由 偶函数
讲解
本站对这一节的重写(不是原书转写):顺序可重组、推导可补全,目标是易读易学 + 与真题关联。原文以上方扫描图为准。
奇偶性是对称性的符号版本:图象关于 轴对称叫偶函数,图象关于原点对称叫奇函数。 上一小节的单调性说的是”沿着 轴走,函数值怎么变”,这一小节说的是”把 换成 ,函数值怎么变”。 两件事都是整体性质,但整体的范围不同:单调性对区间说,奇偶性对整个定义域说。
这一小节的讲法按”怎么用”排:先把定义的两句话拆开(其中一句最常被漏),再给判断的三步流程, 最后讲奇偶性真正的价值——把研究范围砍掉一半,以及它与单调性合用时的那条结论。
一、定义:两句话,漏了第一句就全错
设函数 的定义域为 。
偶函数:如果 都有 ,且
那么 叫做偶函数。
奇函数:如果 都有 ,且
那么 叫做奇函数。
两个定义都由两句话组成,第二句人人记得,第一句常被跳过:
都有 ——定义域必须关于原点对称。
这一句是前提,不是附注:只要定义域不对称, 里的 就可能压根不在定义域里, 后面那个等式无从谈起。所以 ()不是偶函数—— 取 ,而 ,第一句就没过。
为什么定义写成 而不是”图象关于 轴对称”? 因为后者是几何语言、 没法拿来算。两者其实等价(这正是第 92 页练习第 3 题要证的事),但符号版本能直接代数字、 能参与推导,几何版本只能看。几何给直觉,符号给证明,两个都要有。
二、判断奇偶性:三步,顺序不能换
- 求定义域,并检查它是否关于原点对称。 不对称就立刻下结论:既不是奇函数也不是偶函数。
- 算 ,把 代进解析式并化简。
- 与 和 比对:等于 是偶函数,等于 是奇函数, 两个都不等于就是非奇非偶,两个都等于则 (在对称定义域上)。
课本例 6 的四个函数正好把四种典型形状走了一遍:
| 函数 | 定义域 | 结论 | |
|---|---|---|---|
| 偶函数 | |||
| 奇函数 | |||
| 奇函数 | |||
| 偶函数 |
从这四个可以读出一条实用的速判规律:只由 的偶次幂(含常数项)搭成的函数是偶函数, 只由奇次幂搭成的函数是奇函数,奇次幂与偶次幂混在一起(如 )一般非奇非偶。 “奇函数""偶函数”这两个名字就是从 中 的奇偶来的。
但速判只能用来猜,写答案仍要按三步走——尤其是第一步,形如 、、 的函数定义域常常不对称,速判看不出来。
三、奇偶性的用处:研究范围砍掉一半
这是这一小节真正的价值,也是课本”思考”第 (3) 问的答案:
如果知道 是奇函数或偶函数,那么只研究 那一半就够了, 另一半由对称性直接得到。
具体地:
- 求解析式:知道 上的表达式, 时取 代进去,再按 (偶)或 (奇)翻回来。
- 画图象:画好 轴右边,偶函数把它沿 轴翻折,奇函数把它绕原点旋转 。
- 求函数值: 就是 (偶)或 (奇)。
- 判单调性:偶函数在对称的两个区间上单调性相反,奇函数在对称的两个区间上单调性相同。 这一条是第 94 页习题第 12 题,值得当结论记住: 在 上递增、 在 上递减(偶,相反); 两边都递增(奇,相同)。
还有一条常被单独考的小结论:若奇函数 在 处有定义,则 。 证明只有一行:在 里取 得 ,故 ,。 含参数的题目里,这一行常常就是定参数的那个方程。
四、推广:换一个对称中心
第 94 页习题第 13 题给出了一个值得记住的推广:
读法很直白:把对称中心平移到原点,就回到了奇函数。 换成 是把图象左移 , 减去 是把图象下移 ,两步合起来正好把 搬到原点。 与之对称的一条是:图象关于直线 成轴对称 为偶函数。
这条推广不是花招,它是高考里”求对称中心”这一类题的通用做法, 也是把三次函数、对数型函数的对称性问题一次性解决的工具。
五、易错清单
按失分频率排:
- 不看定义域就代 。 定义域不关于原点对称时,函数既不是奇函数也不是偶函数, 哪怕解析式看起来很”偶”。
- 把”既不是奇函数也不是偶函数”写成”非奇非偶函数”以外的说法,或者忘了还有第三种可能。
- 认为 是奇函数的充分条件。 它只是必要条件(在 处有定义时), 也满足 。
- 偶函数两侧单调性记反。 偶函数两侧相反、奇函数两侧相同—— 用 与 各验一次就不会记反。
- 分段函数只写了一半的解析式。 用奇偶性求解析式时,最后要把两段(有时是三段,含 ) 合起来写成分段函数,并核对分界点。
- 在不对称的区间上谈奇偶性。 奇偶性是整个定义域上的性质,不能说” 在 上是偶函数”。
六、这一节考过的真题(怎么用它们)
页面下方”考过本节的真题”那一段是构建期从知识图谱派生出来的完整清单,这里只说读的顺序:
- 先做 2025 年第 5 题(周期偶函数求值):它就是第三节”求函数值”那一条的直接使用—— 用偶性与周期性把待求的那个点搬进有解析式的那一段。这道题是本节最标准的一道;
- 接着做 2020 年第 4 题( 在 上的图象大致为哪一张): 它练的是本节的另一种读法——把 直接读成”图象关于原点中心对称”, 拿去和四张备选图比。四个选项正是两张中心对称、两张轴对称,判一次奇偶就砍掉一半。 这道题也是”奇偶性记反”的现场:记成”奇函数关于 轴对称”,会精确地选中被排掉的那两张;
- 再看 2023 年第 11 题(抽象函数 的多选题): 其中一个选项要判断 的奇偶性,做法是赋特殊值——取 之类, 直接从函数方程里挤出 与 的关系。没有解析式时,奇偶性靠赋值挤;
- 最后是 2025 年第 19 题(三角函数压轴):其中一问要用到函数的对称性来造点。 它是本节的上限:奇偶性在压轴题里从不是问题本身,而是把复杂对象的研究范围减半的那一步。
习题详解(本站解答,无官方答案可核)
人教 A 版学生用书不含答案,教师用书与全解不在本站语料里——因此本节习题的解答无官方答案可核,它们是本站写的。每一道都过了独立 verifier 的 refute 优先复核(默认它有问题,找不出问题才放行),但那不等于官方标准答案:拿它对思路,别拿它对分。
本节页面覆盖第 89–95 页,课本习题共 16 道:第 92 页「练习」3 道,第 92–94 页「习题 3.2」13 道 (复习巩固 5 道、综合运用 6 道、拓广探索 2 道),逐题全做。本节没有开放式的实习作业或方案设计, 因此没有不收的题。
「习题 3.2」是给整个 §3.2 配的一组,题面整组印在本节页面上,所以一并在这里做: 其中第 5、11、12、13 题考的是本小节的奇偶性,第 1–4、6–10 题考的是上一小节 §3.2.1 的单调性与最大(小)值。
有五道题要求”画出图象”。本站的详解不代画,而是把该画成什么样逐段说清楚 (哪一段升、哪一段降、顶点与零点在哪、端点取不取得到),并把题目真正要的那个结论写出来。
每道题先逐字引课本的题面(引用块),再写解答。
练习(第 92 页)第 1 题
- 已知 是偶函数, 是奇函数,试将下图补充完整.
题面里的”下图”是本节页面上方第 92 页扫描图里第 1 题的两幅小图。 先把图上读到的条件列出来(读者可对着那张图核):
- 两幅图给出的都是 轴右边()的同一条曲线,一幅标着 、一幅标着 ;
- 曲线从原点出发(即 处函数值为 ),先较快上升到一个高峰;
- 再下降到一个低谷,低谷仍在 轴上方;
- 之后又缓慢上升,直到图的右端;整条右半支都在 轴上方或与之相接。
要补的是 轴左边那一半。注意:下面的做法与右半支具体长什么样无关—— 无论那条曲线是什么形状,补法只由”偶函数”与”奇函数”这两个条件决定, 上面四条读数只用来把补出来的形状说得具体些。
补 (偶函数):把右半支沿 轴翻折过去。
依据是 :右边横坐标为 的点 , 在左边对应的点是 ——横坐标取相反数、纵坐标不变。 所以左半支与右半支关于 轴成轴对称。从左往右读补出来的左半支: 先由较高处缓慢下降(对应右半支最右端那段缓慢上升的镜像),到达一个低谷( 轴上方), 再上升到一个高峰,最后下降回到原点。整条曲线呈”两峰夹一谷再夹一谷两峰”的左右对称形状, 两个高峰等高、两个低谷等深,且都在 轴上方。
补 (奇函数):把右半支绕原点旋转 。
依据是 :右边的点 在左边对应 —— 横、纵坐标同时取相反数。因为右半支整条都在 轴上方(), 所以左半支整条都在 轴下方。从左往右读补出来的左半支: 先由较低处缓慢上升,到达一个局部最高点(仍在 轴下方,是右半支低谷的相反数), 再下降到一个局部最低点(是右半支高峰的相反数),最后上升回到原点。 整条曲线关于原点成中心对称。
核一处细节:两条曲线在 处的取值都是 (图上右半支从原点出发), 偶函数这一侧左右两支在原点相接、奇函数这一侧也在原点相接,补出来的图都是连贯的一条曲线。 顺带印证了那条小结论:奇函数在 处有定义时必有 。
练习(第 92 页)第 2 题
- 判断下列函数的奇偶性:
(1) ; (2) .
两小问都按三步走:定义域 → 算 → 比对。
(1) 偶函数。 是多项式,定义域为 , 显然 都有 ,定义域关于原点对称。又
(这里用到 、,偶次幂把负号吃掉。) 所以 是偶函数。
(2) 奇函数。 定义域为 ,关于原点对称。又
(这里用到 ,奇次幂保留负号。) 所以 是奇函数。
核一遍具体数:(1) 取 ,,,相等 ✓; (2) 取 ,,,互为相反数 ✓。
这道题印证了那条速判规律:全是偶次幂 → 偶函数,全是奇次幂 → 奇函数。 但写答案时第一步”定义域关于原点对称”仍要交代,它是定义的一半。
练习(第 92 页)第 3 题
3.(1)从偶函数的定义出发,证明函数 是偶函数的充要条件是它的图象关于 轴对称;
(2) 从奇函数的定义出发,证明函数 是奇函数的充要条件是它的图象关于原点对称.
先把两个几何说法写成点的语言。记 的定义域为 ,图象为点集
- ” 关于 轴对称”的意思是: 上任一点 关于 轴的对称点 也在 上;
- ” 关于原点对称”的意思是: 上任一点 关于原点的对称点 也在 上。
还要用到一条图象与函数的对应关系:点 当且仅当 且 。 (这正是”函数图象”的定义,下面两问反复用它。)
先认清题面里谁是”条件”:题目说” 是偶函数的充要条件是它的图象关于 轴对称”, 所以,“图象关于 轴对称”是条件、” 是偶函数”是结论。于是
(读成”有了条件就够了”是充分性,“没有条件就没有结论”是必要性。标签与方向必须对上, 写反了等于把这一对概念用反。)
(1) 偶函数 图象关于 轴对称。
必要性(偶函数 图象关于 轴对称):设 是偶函数。 任取 上一点 ,则 且 。由偶函数定义的第一句, ;由第二句,。于是点 。 而 正是 关于 轴的对称点,所以 关于 轴对称。
充分性(图象关于 轴对称 偶函数):设 关于 轴对称。 任取 ,则 ;由对称性,它关于 轴的对称点 也在 上。由上面那条对应关系, 意味着 且 。由于 是任取的, 这两句正好就是偶函数定义的两句,所以 是偶函数。
(2) 奇函数 图象关于原点对称。 证法与 (1) 逐句平行,只把对称点换掉; 两段的名称也照 (1):充分性是”图象关于原点对称 奇函数”, 必要性是”奇函数 图象关于原点对称”。
必要性:设 是奇函数。任取 ,则 、。 由定义 且 ,故 。 而 正是 关于原点的对称点,所以 关于原点对称。
充分性:设 关于原点对称。任取 ,则 , 其关于原点的对称点 也在 上,于是 且 。 两句合起来即 是奇函数。
这道题真正要注意的是”充分性”那一半(图象对称 奇偶函数)为什么能把定义域也带出来: 点 在函数图象上,本身就蕴含” 在定义域里”。 所以几何上的一句”关于 轴对称”,同时管住了定义的两句——这也说明定义里那句 ” 都有 “不是多余的。
习题 3.2 第 1 题
- 根据下图说出函数的单调区间及在每一单调区间上的单调性.
题面里的”下图”就是本节页面上方第 92 页扫描图里第 1 题那一幅。 先把图上读到的条件逐条列出来,读者可以对着那张图一条一条核。先交代两条坐标轴: 横轴上写出的刻度是 ,原点另标作 (所以 也在轴上); 纵轴的刻度一路标到 ,但那只是坐标框留的高度——曲线本身最高只到 附近(见读数 2、6), 与 这两格图上是空的。
- 图象画在 上,是一条连续曲线;
- 左端有一条竖直虚线,底脚在横轴刻度 上,顶端连到曲线左端、略低于刻度 ,故左端坐标 ;
- 曲线从左端一路下降,在原点 处触到 轴:接触点就是原点本身,横、纵坐标一次定死,;
- 从原点起上升,在 处到达一个高点:那里有一条竖直虚线,底脚在横轴刻度 上定横坐标,顶端正对纵轴刻度 定纵坐标,故高点 ;
- 从高点起下降,在 处再次触到 轴:接触点正落在横轴刻度 的正上方(与刻度水平对齐),故横坐标为 ;触到轴则纵坐标为 ,即 ;
- 从接触点起上升,右端又有一条竖直虚线,底脚在刻度 上,顶端同样略低于 ,故右端 。
结论只用到三个单调性分界点的横坐标 、、,三者的依据都能在图上指认:左分界点是原点 本身, 中分界点靠虚线底脚对着刻度 ,右分界点是正落在刻度 上方的接触点。注意”触到 轴”只定纵坐标 , 横坐标要靠接触点与刻度的水平对齐来读,两件事不能混。两端点的纵坐标 只描述图形有多高, 不参与单调性的判断——它读成 还是 ,答案都一样。
以下解答只用这六条读数,不再另加条件。按读数 3–6,图象被 三点分成四段。
即:函数在 上单调递减,在 上单调递增,在 上单调递减, 在 上单调递增。
两点提醒:① 四个区间要分别列出,不能把两个递减区间写成并集 ( 上函数并不递减:取 、 就反了); ② 分界点 、、 归给相邻哪一段都可以,按闭区间写时四段正好拼成整个定义域 。
习题 3.2 第 2 题
- 画出下列函数的图象,并根据图象说出函数 的单调区间及在每一单调区间上的单调性.
(1)
(2) .
(1) 先配方定出顶点:
图象该画成什么样:开口向上的抛物线,顶点 , 对称轴是直线 ;与 轴的交点由 得 与 ; 与 轴交于 。
单调区间:
(2) 。
图象该画成什么样:开口向下的抛物线,顶点 (也是最高点), 对称轴是 轴;与 轴交于 与 。
单调区间:
通用结论:二次函数 的单调分界点就是对称轴 ; 时”左减右增”, 时”左增右减”。两小问各是一个方向。
习题 3.2 第 3 题
- 证明:
(1) 函数 是减函数;
(2) 函数 在 上单调递增;
(3) 函数 在 上单调递增.
三小问都按”取点 → 作差 → 变形 → 定号 → 结论”五步写。
(1) “是减函数”指在定义域 上单调递减。
,且 。作差:
由 得 ;又 ,两负相乘得
由定义, 在 上单调递减,即它是减函数。
(2) ,且 。作差并分解:
由 得 ;由 、 得 。所以
由定义, 在 上单调递增。
(3) ,且 。作差并通分:
由 得分子 ;由 、 得分母 。所以
由定义, 在 上单调递增。
核一遍 (3):取 、,,, 确实 ,相符。
习题 3.2 第 4 题
- 某汽车租赁公司的月收益 (单位: 元)与每辆车的月租金 (单位: 元)间的关系为 ,那么,每辆车的月租金为多少元时,租赁公司的月收益最大?最大月收益是多少?
这是一个二次函数求最大值的问题。二次项系数 ,开口向下,顶点即最高点。
顶点横坐标:
顶点纵坐标(直接代入求,比套公式稳):,故
核实际意义:,月租金为正,合乎实际;,收益为正。
所以每辆车的月租金为 元时租赁公司的月收益最大,最大月收益是 元。
核一遍:把 挪动一点看收益是否变小。取 : ; 取 :, 。 两侧都更小,与”顶点是最高点”相符。
习题 3.2 第 5 题
- 判断下列函数的奇偶性:
(1)
(2)
(1) 偶函数。 定义域为 ,关于原点对称。
故 是偶函数。
(2) 奇函数。 先定定义域:分母 对任意实数都有 , 故 ,分母恒不为零,定义域为 ,关于原点对称。
故 是奇函数。
(2) 的定义域这一步不能省:分式函数要先确认分母不为零。这里恰好分母恒正, 所以定义域是全体实数、关于原点对称;若分母换成 ,定义域就成了 ——它仍然关于原点对称,但必须核过才能往下走。
习题 3.2 第 6 题
- 一名心率过速患者服用某种药物后心率立刻明显减慢,之后随着药力的减退,心率再次慢慢升高。画出自服药那一刻起,心率关于时间的一个可能的图象(示意图)。
图象该画成什么样。 以服药那一刻为时间原点,横轴是时间 ()、 纵轴是心率 ,画一条连续曲线,分两段:
- :下降,而且下降得快。 起点 处的 要画得偏高 (患者心率过速),曲线陡峭地降到 处的最低点——题目说的”立刻明显减慢”, 要用”陡”体现出来。
- :上升,而且上升得慢。 从最低点开始平缓地回升—— 题目说的”随着药力的减退……慢慢升高”,要用”缓”体现出来。
整条曲线呈先降后升的谷形,谷底在 。
单调区间与最值:在 上单调递减,在 上单调递增; 处取得最小值,即药效最强的那一刻心率最低。
这只是”一个可能的图象”:题目没有给出任何数值, 的高低、 的早晚、 两段的陡缓都可以自己定,只要”先陡降、后缓升”这个次序与快慢对比对上就行。 如果还想画得更贴近实际,可以让上升那一段逐渐趋于平缓、最后接近患者服药前的水平—— 药力退尽后心率回到原状。
习题 3.2 第 7 题
- 已知函数 ,,
(1) 求 , 的单调区间;
(2) 求 , 的最小值.
两个函数的解析式完全相同,定义域不同——这正是本题的考点。 没写定义域,按约定取使解析式有意义的最大范围,即 ; 的定义域是 。
先配方:
所以两条抛物线开口向上、对称轴都是 、顶点都是 。
(1) 单调区间。
- (定义域 ):以对称轴 为界, 单调递减区间 ,单调递增区间 。
- (定义域 ):因为 ,整个定义域都落在递增的那一侧, 所以 的单调递增区间是 ,没有单调递减区间。
(顺带一验:,, ,其中 、 ,故差为负,确实递增。)
(2) 最小值。
- :开口向上,顶点是最低点,且 在定义域 内,故 最小值是 ,在 处取到。
- :在 上单调递增,故最小值在左端点取到:
即 的最小值是 ,在 处取到。
注意 的最小值不是 :顶点 根本不在 的定义域里。 求最值必须先看定义域与对称轴的相对位置——这是二次函数在区间上求最值的固定第一步。
习题 3.2 第 8 题
8.(1)根据函数单调性的定义证明函数 在区间 上单调递增.
(2)讨论函数 在区间 上的单调性.
(3)讨论函数 在区间 上的单调性.
三小问共用同一个作差结果,先把它算出来。
设 ( 为常数),、 是同一个区间里的两点且 :
符号完全由 与 的大小决定(因为在 上 , 而取点时总有 )。
(1) 取 。,且 。 则 、,于是
又 、。所以
由定义, 在 上单调递增。
(2) 仍取 ,在 上分两段看:
- 在 上单调递减。 且 , 则 ,于是 ,即 ; 又 、,故 ,即 ,单调递减。
- 在 上单调递增,即 (1) 已证。
所以 在 上先减后增,分界点是 , 并在 处取得最小值 。
(这与基本不等式给出的结论一致: 时 , 取等条件 即 。两条路互相印证。)
(3) 把 换成任意的 ,推理一字不改,只把分界点换成使 变号的那个位置。 因为 , 的正根是 ,所以:
- 在 上单调递减: 时 ,故 ,;
- 在 上单调递增: 时 ,故 ,。
所以 ()在 上先减后增, 分界点是 ,最小值是 。
第 (1)(2) 问只是 (3) 在 时的样子()。 这个函数就是常说的”对勾函数”,分界点在 、最小值 值得记住。
习题 3.2 第 9 题
- 设函数 的定义域为 ,区间 ,记 ,。证明:
(1) 函数 在区间 上单调递增的充要条件是:,都有 ;
(2) 函数 在区间 上单调递减的充要条件是:,都有 。
先说清 有意义:题设 ,故 , 分母不为零。又两个数的商为正当且仅当它们同号,商为负当且仅当它们异号—— 下面两问全靠这一句。
(1)
必要性(单调递增 ):设 在 上单调递增。 任取 且 ,分两种情形:
- 若 :则 ;由单调递增得 , 即 。两者同为负,商为正。
- 若 :则 ;把定义用在 上得 , 即 。两者同为正,商为正。
两种情形穷尽( 只有这两种),都得 。
充分性( 单调递增):设对任意 都有 。要按定义验单调递增,任取 且 。 此时 ,而商 要求分子与分母同号, 故 ,即 ,。 由单调递增的定义, 在 上单调递增。
(2) 把上面每一处”同号”换成”异号”即可。
必要性:设 在 上单调递减,任取 。 若 ,则 而 给出 ,一负一正,商为负; 若 ,则 而 给出 ,一正一负,商为负。 两种情形都得 。
充分性:设对任意 都有 。 任取 ,则 ;商为负要求分子与分母异号,故 , 即 。由定义, 在 上单调递减。
这道题的意义:它把” 时 “这条带方向的定义, 换成了一条不带方向的判据—— 的正负与谁大谁小无关, 所以用起来不必再声明”不妨设 ”。 就是图象上两点连线的斜率, 这条判据读作:递增等价于任意两点连线的斜率都为正。
习题 3.2 第 10 题
- 如图所示,动物园要建造一面靠墙的两间面积相同的矩形熊猫居室,如果可供建造围墙的材料总长是 ,那么宽 x (单位:m)为多少时才能使所建造的每间熊猫居室面积最大?每间熊猫居室的最大面积是多少?
题面里的”如图”是本节页面上方第 93 页扫描图里第 10 题那一幅。 先把图上读到的条件列出来(读者可对着那张图核):
- 整块场地是一个矩形,上边靠墙(图上用一条木色的墙表示),这一边不需要围墙材料;
- 场地被一道隔墙从中间竖着分成左右两间,两间大小相同;
- 图上标注的 是垂直于墙的那个方向的边长(图右侧的箭头标着 ),即题面所说的”宽”。
由读数 1–3,要用材料建的墙一共是四段:与墙平行的那一条,左右两条边,中间的隔墙。 以下解答只用这三条读数。
设与墙平行的那条边长为 ,则 、。 需要用材料建造的墙有:与墙平行的那一条(长 )、左右两条边(各长 )、中间的隔墙(长 ), 一共
由 得 ,所以 。
每间居室的面积是整块场地面积的一半:
求最大值。在 上 、(一正),且两者之和 是常数(二定),由 得
于是
取等(三相等):取等条件是 ,即 ,它落在 内,取得到。 此时 ,方案可行。
所以当宽 时每间熊猫居室的面积最大,每间的最大面积是 (此时与墙平行的边长 ,整块场地 )。
核一遍:取 ,,每间面积 ; 取 ,,每间面积 。两侧都更小,相符。
这道题最容易错的一处是数错要建几道墙:靠墙那一边不算,中间的隔墙要算, 所以是 而不是 或 。先在图上把要花材料的每一段描一遍再列式。
习题 3.2 第 11 题
- 已知函数 是定义域为 的奇函数,当 时,. 画出函数 的图象,并求出函数的解析式.
求 那一半的解析式。 这是”用奇偶性把研究范围减半”的标准操作:
设 ,则 ,可以用已知的那一段公式算 :
再用奇函数的定义 ,即 :
合起来写成分段函数:
核分界点: 时按第一段算 ; 把 代进第二段的公式也得 ,两段在 处接得上。 这也符合”奇函数在 处有定义则 ”。
再核一组具体值:,, 两者互为相反数 ✓;, ✓。
图象该画成什么样。 分两段:
- : 的右半部分。 抛物线开口向上、顶点在 ,但那个顶点在 一侧, 所以在 上这一段是从原点 出发单调递增的一支,过 、。
- : 的左半部分。 抛物线开口向下、顶点在 (在 一侧), 所以在 上这一段是单调递增的一支,从左下方升到原点,过 、。
两段拼起来是一条关于原点中心对称的连续曲线,整体在 上单调递增。 把 那一支绕原点转 ,得到的正是 那一支—— 这就是奇函数图象的画法。
习题 3.2 第 12 题
- 已知函数 是偶函数,而且在 上单调递减,判断 在 上单调递增还是单调递减,并证明你的判断.
判断: 在 上单调递增。
证明。 ,且 。
第一步:把两点搬到正半轴上。 由 ,两边同乘 (不等号反向)得
即 、 都属于 ,且 。
第二步:在正半轴上用已知的单调性。 在 上单调递减, 把定义用在 这一对上,得
第三步:用偶性翻回来。 由 是偶函数,、,代入上式得
对 内任意两点 都有 ,由定义, 在 上单调递增。
记成一条结论:偶函数在关于原点对称的两个区间上单调性相反,奇函数则相同。 用两个熟悉的例子各验一次就不会记反—— 是偶函数,在 上递增、 在 上递减(相反); 是奇函数,两边都递增(相同)。
(奇函数那一半的证法完全平行:第三步把 代进去, 不等号会再翻一次,于是单调性保持不变。)
习题 3.2 第 13 题
- 我们知道,函数 的图象关于坐标原点成中心对称图形的充要条件是函数 为奇函数,有同学发现可以将其推广为:函数 的图象关于点 成中心对称图形的充要条件是函数 为奇函数.
(1) 求函数 图象的对称中心;
(2) 类比上述推广结论,写出“函数 的图象关于 y 轴成轴对称图形的充要条件是函数 为偶函数”的一个推广结论.
(1) 按题目给的推广结论:设对称中心为 ,则
必须是奇函数。先把 展开成 的多项式。
逐项展开:, 。相减得
于是
是定义域为 的多项式函数,定义域关于原点对称,故只需 。 把 代入:
而
两式对一切 相等,比较偶次项( 项与常数项)的系数得
(奇次项 与 的系数在两式中本来就自动相反,不给出新条件。)
把 代入第二式:。所以
核一遍:、 时
而 ,确实是奇函数 ✓。 另外 ,对称中心落在曲线上,也符合中心对称图形的常识。
(2) 推广结论:
函数 的图象关于直线 成轴对称图形的充要条件是函数 为偶函数。
为什么是这个形状。 把两条推广并排看就清楚了:
| 对称对象 | 平移的动作 | 平移后的条件 |
|---|---|---|
| 关于点 中心对称 | 左移 、下移 ,把 搬到原点 | 为奇函数 |
| 关于直线 轴对称 | 左移 ,把这条直线搬到 轴 | 为偶函数 |
轴对称这一行不需要竖直方向的平移:对称轴是一条竖直直线,上下移动不改变它与 轴是否重合, 所以只用把 换成 。这也是两条推广形状不同的原因。
顺带给一个直接的等价说法: 的图象关于直线 对称, 等价于对定义域内任意 都有 ——把它记成”离对称轴一样远的两点函数值相等”, 用起来比换元更快。
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3.2.2 奇偶性
前面我们用符号语言精确地描述了函数图象在定义域的某个区间上“上升”(或“下降”)的性质. 下面继续研究函数的其他性质.
画出并观察函数 和 的图象(图3.2-6),你能发现这两个函数图象有什么共同特征吗?


可以发现,这两个函数的图象都关于 y 轴对称.
探究
类比函数单调性,你能用符号语言精确地描述“函数图象关于 轴对称”这一特征吗?
不妨取自变量的一些特殊值,观察相应函数值的情况,如表 3.2-1.
可以发现,当自变量取一对相反数时,相应的两个函数值相等.
例如,对于函数 ,有
实际上, ,都有 ,这时称函数 为偶函数.
请你仿照这个过程,说明函数 也是偶函数.
一般地,设函数 的定义域为 ,如果 ,都有 ,且 ,那么函数 就叫做偶函数(even function).
例如,函数 , 都是偶函数,它们的图象分别如图3.2-7(1)(2)所示.


探究
观察函数 和 的图象(图3.2-8),你能发现这两个函数图象有什么共同特征吗?你能用符号语言精确地描述这一特征吗?


可以发现, 两个函数的图象都关于原点成中心对称图形. 为了用符号语言描述这一特征, 不妨取自变量的一些特殊值, 看相应函数值的情况, 请完成表 3.2-2.
可以发现,当自变量 x 取一对相反数时,相应的函数值 也是一对相反数.
例如,对于函数 ,有
实际上,,都有 。这时称函数 为奇函数。
一般地,设函数 的定义域为 ,如果 ,都有 ,且 ,那么函数 就叫做奇函数(odd function).
例 6 判断下列函数的奇偶性:
(1) ; (2) ;
(3) ; (4) .
解:(1)函数 的定义域为 R.
因为 ,都有 ,且
所以,函数 为偶函数.
(2) 函数 的定义域为 R.
因为 ,都有 ,且
所以,函数 为奇函数.
(3) 函数 的定义域为 .
因为 ,都有 ,且
所以,函数 为奇函数.
(4) 函数 的定义域为 .
因为 ,都有 ,且
所以,函数 为偶函数.
•
请你仿照这个过程, 说明函数 也是奇函数.
• •
奇偶性是函数在它的定义域上的整体性质,所以判断函数的奇偶性应先明确它的定义域.
思考
(1) 判断函数 的奇偶性.
(2) 图 3.2-9 是函数 图象的一部分,你能根据 的奇偶性画出它在 y 轴左边的图象吗?
(3)一般地,如果知道 为偶(奇)函数,那么我们可以怎样简化对它的研究?

练习
- 已知 是偶函数, 是奇函数,试将下图补充完整.


- 判断下列函数的奇偶性:
(1) ; (2) .
3.(1)从偶函数的定义出发,证明函数 是偶函数的充要条件是它的图象关于 轴对称;
(2) 从奇函数的定义出发,证明函数 是奇函数的充要条件是它的图象关于原点对称.
习题3.2

复习巩固
- 根据下图说出函数的单调区间及在每一单调区间上的单调性.

-
画出下列函数的图象,并根据图象说出函数 的单调区间及在每一单调区间上的单调性. (1) (2) .
-
证明:
(1) 函数 是减函数;
(2) 函数 在 上单调递增;
(3) 函数 在 上单调递增.
-
某汽车租赁公司的月收益 (单位: 元)与每辆车的月租金 (单位: 元)间的关系为 ,那么,每辆车的月租金为多少元时,租赁公司的月收益最大?最大月收益是多少?
-
判断下列函数的奇偶性: (1) (2)

综合运用
-
一名心率过速患者服用某种药物后心率立刻明显减慢,之后随着药力的减退,心率再次慢慢升高。画出自服药那一刻起,心率关于时间的一个可能的图象(示意图)。
-
已知函数 ,,
(1) 求 , 的单调区间;
(2) 求 , 的最小值.
8.(1)根据函数单调性的定义证明函数 在区间 上单调递增.
(2)讨论函数 在区间 上的单调性.
(3)讨论函数 在区间 上的单调性.
-
设函数 的定义域为 ,区间 ,记 ,。证明: (1) 函数 在区间 上单调递增的充要条件是:,都有 ; (2) 函数 在区间 上单调递减的充要条件是:,都有 。
-
如图所示,动物园要建造一面靠墙的两间面积相同的矩形熊猫居室,如果可供建造围墙的材料总长是 ,那么宽 x (单位:m)为多少时才能使所建造的每间熊猫居室面积最大?每间熊猫居室的最大面积是多少?

- 已知函数 是定义域为 的奇函数,当 时,. 画出函数 的图象,并求出函数的解析式.

拓广探索
-
已知函数 是偶函数,而且在 上单调递减,判断 在 上单调递增还是单调递减,并证明你的判断.
-
我们知道,函数 的图象关于坐标原点成中心对称图形的充要条件是函数 为奇函数,有同学发现可以将其推广为:函数 的图象关于点 成中心对称图形的充要条件是函数 为奇函数.
(1) 求函数 图象的对称中心;
(2) 类比上述推广结论,写出“函数 的图象关于 y 轴成轴对称图形的充要条件是函数 为偶函数”的一个推广结论.
信息技术应用
用计算机绘制函数图象
利用计算机软件可以便捷、迅速地绘制各种函数图象。不同的计算机软件绘制函数图象的具体操作不尽相同,但都是基于我们熟悉的描点作图,即给自变量赋值,用计算法则算出相应的函数值,再由这些对应值生成一系列的点,最后连接这些点描绘出函数图象。下面以软件《GeoGebra》为例,介绍用计算机软件绘制函数图象的方法。
一、直接输入函数绘制函数 的图象
打开软件《GeoGebra》,在下方的输入框内直接输入“ ”,回车,在代数区就会显示该函数的解析式“ ”,而在绘图区就会自动显示相应函数 的图象(如图1).

二、绘制含参数 的函数 的图象
(1) 打开软件《GeoGebra》,在输入框内输入参数 “b”,回车,创建滑动条 b,选择 b 的 “属性”,依图 2 提示可自由设置其最小值、最大值、增量等后关闭.
(2) 在输入框内直接输入函数 “ ”,回车,在绘图区直接显示出当时参数 b 的值对应的函数 的图象(图 2).
当你左右移动滑动条中点 的位置时, 函数 的图象就会 “动” 起来, 如图 2.

如果有条件,请你绘制函数 的图象,并探究系数 a,b,c 对函数图象的影响.
