[例1]
设函数
满足
,且
(
)=0
,
、
∈R;求证:
为周期函数,并指出它的一个周期。
分析与简证:由
[来源:]
想:
=2cos
cos![]()
原型:
=![]()
,为周期函数且2π为它的一个周期。
猜测:
为周期函数,2π为它的一个周期
令
=
+
,
=
则
=0
∴![]()
∴
为周期函数且2
π是它的一个周期。
[例2]
已知函数
满足
,若
,试求
(2005)。
分析与略解:由![]()
想:
(
+
)=![]()
原型:
=![]()
为周期函数且周期为4×
=π。
猜测:
为周期函数且周期为4×1=4
∵
=
=-![]()
∴![]()
![]()
(
+4)=![]()
∴
是以4为周期的周期函数
又∵f(2)=2004
∴
=
=
=-![]()
∴f(2005)=-
![]()
[例3]
已知函数
对于任意实数
、
都有
,且当
>0时,
>0,![]()
(-1)=-2,求函数
在区间[-2,1]上的值域。
分析与略解:由:![]()
想:
(
+
)=![]()
+![]()
![]()
原型:
=![]()
(
为常数)为奇函数。
<0时为减函数,
>0时为增函数。
猜测:
为奇函数且
为R上的单调增函数,且![]()
在[-2,1]上有
∈[-4,2]
设
<
且
,
∈R 则
-
>0 ∴
(
-
)>0
∴
=
=
>0
∴
,∴
为R上的单调增函数。
令
=
=0,则
(0)=0,令
=-
,则
(-
)=-
[来源:ZXXK]
∴
为R上的奇函数。
∴
(-1)=-
(1)=-2 ∴
(1)=2,
(-2)=2
(-1)=-4
∴-4≤
≤2(x∈[-2,1])
故
在[-2,
1]上的值域为[-4,2]
[例4]
已知函数
对于一切实数
、
满足
(0)≠0,
,且当
<0时,
>1
(1)当
>0时,求
的取值范围
(2)判断
在R上的单调性
分析与略解:由:![]()
想:![]()
原型:
=
(
>0,
≠1),
=1≠0。当
>1时为单调增函数,且
>
0时,
>1,
<0时,0<
<1;0<
<1时为单调减函数,且
<0时,
>1,
>0时,0<
<1。
猜测:
为减函数,且当
>0时,0<
<1。
(1)对于一切
、
∈R,
且
(0)≠0![]()
令
=
=0,则
(0)=1,现设
>0,则-
<0,∴f(-
) >1
又
(0)=
(
-
)= ![]()
=1 ∴
=
>1
∴0<
<1
(2)设
<
,
、
∈R,则
-
<0,
(
-
)>1且
>1
∴
, ∴f(x)在R上为单调减函数
[例5]
已知函数
定义域为(0,+∞)且单调递增,满足
(4)=1,
[例6]
![]()
(1)证明:
(1)=0;(2)求
(16);(3)若
+
(
-3)≤1,求
的范围;
(4)试证
(
)=![]()
(n∈N)
分析与略解:由:![]()
想:
(
、
∈R+)
原型:
(
>0,
≠0)
猜测:
有
(1)=0,
(16)=2,……
(1)令
=1,
=4,则
(4)=
(1×4)=
(1)+
(4)∴
(1)=0
(2)
(16)=
(4×4)=
(4)+
(4)=2
(3)
+
(
-3)=
[
(
-3)]≤1=
(4)
在(0,+∞)上单调递增
∴
![]()
∴
∈(3,4]
(4)∵![]()
∴![]()
[例7]
已知函数
对于一切正实数
、
都有
且
>1时,
<1,
(2)=![]()
(1)求证:
>0;(2)求证:![]()
(3)求证:
在(0,+∞)上为单调减函数
(4)若
=9,试求
的值。
分析与简证:由
,
想:![]()
原型:
(
为常数(
=
)
猜测:
>0,在(0,+∞)上为单调减函数,……
(1)对任意
>0,
=
)=
≥0
假设存在
>0,使
=0,则对任意
>0
=f(
=
=0,这与已知矛盾
故对任意
>0,均有
>0
(2)∵
,
>0, ∴
(1)=1
∴![]()
(
)=
(
·
)=
(1)=1 ∴![]()
(3)
、
∈(0,+∞),且
<
,则
>1,∴
(
)<1,
∴
即![]()
∴
在(0,+∞)上为单调减函数。
(4)∵
(2)=
,
(
)=9 ∴
(2)
(
)=1
∴
(2
)=1=f(1),而
在(0,+∞)是单调减函数
∴2
=1 即
=![]()
综上所述,由抽象函数问题的结构特征,联想已学过的具有相同或相似结构的基本(原型)函数,并由基本函数的相关结构,预测、猜想抽象函
数可能具有的性质 “抽象--具体--抽象”的“原型”联想思维方式,可使抽象函数问题顺利获解,且进一步说明,学生学好大纲规定的几种基本函数相关知识的重要性。
6、
--
=![]()
![]()
5、
或![]()
--
=![]()
![]()
![]()
(
为常数)
3、
--
(
>0且
≠1)
4
、
--
(
为常数)
2、
--
=
(
>0且
≠1)
1、
--
(
为常数)
8、 凹凸性
:解决函数的凹凸
性问题--捕捉图象信息,数形结合。
材料八:如图所示,![]()
是定义在[0,1]上的四个函数,其中满足性质:“对[0,1]中任意的
和
,任意
,
恒成立”的只有( )
A、
B、
C、
D、![]()
解析:令![]()
,则不等式变为
,可知函数
是一个凹函数,故只有
正确,选A。
总
结:函数的凹凸性在高中阶段没有专门研究,但也逐渐走入高考殿堂。
总之,因为抽象函数密切联系函数的单调性、奇偶性、周期性、对称性等诸多性质,加上本身的抽象性、多变性,使得抽象函数这一难点更加扑朔迷离。因此应不断挖掘隐含,灵活运用上述解题策略,定会收到良好的效
果。
课外练习:
函数
是定义域在[0,1]上的增函数,满足
且
,在每个区间![]()
上,
的图象都是斜率为同一常数k的直线的一部分。
(1)、求
、
及
的值,并归纳出![]()
的表达式;
(2)、直线
,
,
轴及
的图象围成的图形的面积为![]()
,记
,求
的表达式,并写出其定义域和最小值。(04,北京,18)
解析:(1)为了求
,只需在条件
中,令
,即有
![]()
。由
及
,得
。同理
。归纳![]()
。
(2)、
时,
,
![]()
。
故
是首项为
,公比为
的等比数列,所以
![]()
。
的定义域是
,当
时取得最小值
。
7、 可
解性:由抽象式求解析式问题--视
为未知数,构造方程(组)。
材料七:设函数
满足
……①
,求
。
解析:以
代
,得
,……②
以
代
,得
,……③
①+③-②得:![]()
所以
[来源:ZXXK]
总结:在所给的抽象式中紧紧围绕
,将其余的式子替
换成
,构造一个或几个方程,然后设法求解。
6、 单调性:解决抽象函数的单调性问题--紧密结合定义、适当加以配凑。
材料六:设
是定义在[-1,1]上的奇函数,且对于任意的
,当
时,都有:
。若
,试比较
与
的大小。
解析:
,
![]()
,![]()
,又
,
![]()
,即
。
总结:本题实质上是证明函数的单调性,有时也用到
(或
)来判断。抽象函数的单调性,一般不用导数判断。
5、 奇偶性:解决抽象函数的奇偶性问题--紧扣定义、合理赋值。
材料五:已知
是定义在R上的不恒为零的函数,且对于任意的
,都满足:
。判断
的奇偶性,并证明你的结论。
解析:令
,则
,得
;
令
,则
,得
;
令
,
得
,得![]()
因此函数
为奇函数。
总结:赋值是解决多变量抽象函数的重要手
段。
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