偶函数性质的推广

前言

如果函数(f(x))为偶函数,则其必然满足,(f(-x)=f(x)),且有(f(x)=f(-x)=f(|x|)=f(|x-0|));其实在涉及偶函数的考查中,用到最多见的变形是使用(f(x)=f(-x)=f(|x|)=f(|x-0|))

应用举例

已知函数(y=f(x)=e^x+e^{-x}),求解不等式(f(x)>f(2-x))(x)的取值范围。

法1:[分类讨论,很繁琐的思路]

先判断函数的定义域为(R),且为偶函数;

又由于(x>0)时,(e^x>1)(0<cfrac{1}{e^x}<1),则(f'(x)=e^x-cfrac{1}{e^x}>0)

则可知在((-infty,0])上单调递减,在([0,+infty))上单调递增。

若针对两个自变量(x)(2-x)分类讨论,则得到以下四种情形:

Ⅰ.(left{egin{array}{l}{x>0}\{2-xge 0}\{x>2-x}end{array} ight.)(quad)Ⅱ.(left{egin{array}{l}{x<0}\{2-xleq 0}\{x<2-x}end{array} ight.)

或Ⅲ.(left{egin{array}{l}{x>0}\{2-xleq 0}\{-x<2-x}end{array} ight.)(quad)Ⅳ.(left{egin{array}{l}{x<0}\{2-xge 0}\{-x>2-x}end{array} ight.)

解Ⅰ得到,(1<xleq 2);解Ⅱ得到,(xin varnothing)

解Ⅲ得到,(xge 2);解Ⅳ得到,(xin varnothing)

求并集得到(x)的取值范围为(x>1),即(xin (1,+infty))

法2:[利用偶函数的性质,简洁明快]

先判断函数的定义域为(R),在((-infty,0])上单调递减,在([0,+infty))上单调递增,且为偶函数;

故由(f(x)>f(2-x))变形得到,(f(|x|)>f(|2-x|))对于偶函数而言,(f(x))(=)(f(-x))(=)(f(|x|))(=)(f(|x-0|)),故由(f(x))(>)(f(2-x))得到,即(f(|x|))(>)(f(|2-x|)),也即(f(|x-0|))(>)(f(|2-x-0|)) (quad)

又由于(|x|)(|2-x|)都位于区间([0,+infty))上,且已知函数(f(x))([0,+infty))上单调递增,

故得到(|x|>|2-x|),则(x^2>(2-x)^2),解得(x>1)。即(xin (1,+infty))

总结推广

若函数(f(x))为偶函数,对称轴为直线(x=0);其满足(f(x)=f(-x)=f(|x|));如果求解(f(x_1)>f(x_2)),往往首先转化为(f(|x_1-0|)>f(|x_2-0|)),其中(|x_1-0|)(|x_2-0|)的意义分别表示自变量(x_1)(x_2)到对称轴(x=0)的距离,然后利用单调性去掉符号法则(f)求解即可;

引申,函数(g(x))非偶函数,对称轴为直线(x=2);如果求解(g(x_1)>g(x_2)),则利用单调性可以得到(|x_1-2|)(>)(|x_2-2|)【或(|x_1-2|)(<)(|x_2-2|)】,其中(|x_1-2|)(|x_2-2|)的意义分别表示自变量(x_1)(x_2)到对称轴(x=2)的距离,再两边平方求解即可;

二者统一

若函数(f(x))为偶函数,则有对称轴为直线(x=0),在([0,+infty))上单调递增;如果求解(f(x_1)>f(x_2)),则得到(|x_1-0|>|x_2-0|)

函数(g(x))非偶函数,对称轴为直线(x=2),在([2,+infty))上单调递增;;如果求解(g(x_1)>g(x_2)),则得到(|x_1-2|)(>)(|x_2-2|)

典例剖析

已知函数(f(x+2))是定义域为(R)的偶函数,(f(x))((2, +infty))上单调递减,则不等式(f(ln x)-f(1)<0)的解集是 【(quad)

$A.(0,1)cup (3,+infty)$ $B.(1,3)$ $C.(0,e)cup (e^3,+infty)$ $D.(e,e^3)$

法1:利用示意图图像求解;

由于(f(x+2)) 的图象关于(y) 轴对称,故 (f(x)) 的图象关于直线 (x=2) 对称,

则有(f(1)=f(3)),由(f(ln x)-f(1)<0)得到,(f(ln x)<f(1))

又由于(f(x))((2,+infty)) 上单调递减,可得 (f(x))((-infty, 2)) 上单调递增,

故得到即(ln x<1=ln e)(ln x>3=ln e^3)

解得 (0<x<e)(x>e^{3}),故选:(C).

法2:类比偶函数的性质求解;

(f(x+2)) 的图象关于 (y) 轴对称,故(f(x))的图象关于直线 (x=2) 对称,

(f(x))在在((-infty, 2))上单调递增,((2,+infty))上单调递减,

(f(ln x)-f(1)<0)先变形为 (f(ln x)<f(1))

则结合绝对值的定义,得到(|ln x-2|>|1-2|=1)故自变量的值(x)距离对称轴(x=2)越远,则函数值(f(x))越小;由(f(ln x))(<)(f(1)),则得到(|ln x-2|)(>)(|1-2|)

(|ln x-2|>1)

所以(ln x-2>1)(ln x-2<-1),即(ln x<1=ln e)(ln x>3=ln e^3)

解得 (0<x<e)(x>e^{3}),故选:(C).

原文地址:https://www.cnblogs.com/wanghai0666/p/13672411.html