第 14 课:函数性质初步

初升高数学衔接课程 · 不等式与函数模块
⏱ 90 分钟 ⭐⭐⭐⭐ 难度 📝 知识梳理 + 典例 + 作业

目录

  1. 一、知识梳理
  2. 二、典例精讲
  3. 三、课后作业

一、知识梳理

1. 函数的单调性

初中:通过图象"看"增减性。高中:用精确的数学语言描述。

单调递增:对任意 x₁ < x₂ ∈ I,f(x₁) < f(x₂)

单调递减:对任意 x₁ < x₂ ∈ I,f(x₁) > f(x₂)

定义法证明单调性(四步法)

1. 任取 x₁, x₂ ∈ I,且 x₁ < x₂

2. 作差 f(x₁) − f(x₂)

3. 变形(因式分解、配方、通分)

4. 判断差式符号,得出结论

2. 函数的奇偶性

定义域 D 必须关于原点对称

类型条件图象特征
偶函数f(−x) = f(x)关于 y 轴对称
奇函数f(−x) = −f(x)关于原点对称

⚠️ 奇函数若 f(0) 有定义,则 f(0) = 0。

3. 幂函数(五种基本幂函数)

函数定义域单调性奇偶性
y = xRR 上 ↗
y = x²R(−∞,0] ↘,[0,+∞) ↗
y = x³RR 上 ↗
y = 1/xx ≠ 0(−∞,0) ↘,(0,+∞) ↘
y = √x[0,+∞)[0,+∞) 上 ↗非奇非偶

二、典例精讲

【例 1】用定义法证明单调性

(1)证明 f(x) = 2x+1 在 R 上单调递增。(2)证明 f(x) = 1/x 在 (0,+∞) 上单调递减。

解析:

(1)任取 x₁ < x₂。f(x₁)−f(x₂) = 2(x₁−x₂) < 0。f(x₁) < f(x₂)。单调递增。

(2)f(x₁)−f(x₂) = (x₂−x₁)/(x₁x₂)。分子 > 0,分母 > 0。差式 > 0。f(x₁) > f(x₂)。单调递减。

【例 2】求单调区间

(1)f(x) = x²−4x+3(2)f(x) = |x−1|

解析:

(1)f(x) = (x−2)²−1,顶点 x=2,开口向上。(−∞,2] ↘,[2,+∞) ↗。

(2)f(x) = { 1−x (x<1); x−1 (x≥1) }。(−∞,1] ↘,[1,+∞) ↗。

【例 3】判断奇偶性

(1)f(x)=x³+x(2)f(x)=x²+1(3)f(x)=x³+x²(4)f(x)=x²,x∈[−1,2]

解析:

(1)f(−x)=−x³−x=−f(x)。奇函数。

(2)f(−x)=x²+1=f(x)。偶函数。

(3)f(−x)=−x³+x²,既不等于 f(x) 也不等于 −f(x)。非奇非偶。

(4)定义域 [−1,2] 不关于原点对称。非奇非偶。

【例 4】利用奇偶性求函数值

(1)f(x) 是奇函数,f(2)=5,求 f(−2)。(2)f(x) 是偶函数,在 (−∞,0] 上单调递减,比较 f(−3) 与 f(2)。

解析:

(1)f(−2) = −f(2) = −5。

(2)f(−3)=f(3)(偶函数)。偶函数在对称区间单调性相反 → 在 [0,+∞) 上单调递增。3 > 2,f(3) > f(2)。即 f(−3) > f(2)。

【例 5】幂函数比较大小

(1)1.5³ 与 1.7³(2)0.8⁻¹ 与 1.2⁻¹(3)(−2.5)^{2/3} 与 (−3.1)^{2/3}

解析:

(1)y=x³ 在 R 上 ↗,1.5 < 1.7 → 1.5³ < 1.7³。

(2)y=1/x 在 (0,+∞) 上 ↘,0.8 < 1.2 → 0.8⁻¹ > 1.2⁻¹。

(3)x^{2/3} 是偶函数,化为正数比较。2.5 < 3.1,y=x^{2/3} 在 [0,+∞) ↗。

(−2.5)^{2/3} < (−3.1)^{2/3}

三、课后作业

A 组 · 基础题(共 8 题)
  1. 用定义法证明:f(x) = 3x−2 在 R 上单调递增。
  2. 用定义法证明:f(x) = 1/x² 在 (0,+∞) 上单调递减。
  3. 求 f(x) = x²+2x−3 的单调区间。
  4. 判断 f(x) = x⁴ 的奇偶性。
  5. 判断 f(x) = x+1/x 的奇偶性。
  6. 判断 f(x) = x²+x 的奇偶性。
  7. 已知 f(x) 是偶函数,f(3)=7,求 f(−3)。
  8. 已知 f(x) 是奇函数,f(0) 有定义,求 f(0)。
B 组 · 提高题(共 4 题)
  1. 用定义法证明:f(x) = x+1/x 在 (1,+∞) 上单调递增。
  2. 已知 f(x) = { x+1 (x≥0); x² (x<0) },判断奇偶性。
  3. 已知 f(x) 是 R 上的奇函数,x>0 时 f(x)=x²−2x,求完整解析式。
  4. 已知 f(x) = (m−1)x²+2mx+3 是偶函数,求 m。
C 组 · 挑战题(共 3 题)
  1. 已知 f(x) 是 R 上的偶函数,在 [0,+∞) 上单调递减,若 f(a) > f(2a−1),求 a 的范围。
  2. 已知 f(x) = x²−2ax+3 在 (−∞,2] 上单调递减,求 a 的范围。
  3. 设 f(x) 是 R 上的奇函数,f(x+2)=f(x),x∈(0,1) 时 f(x)=2ˣ,求 f(7/2)。