资源简介 专题4 抽象函数问题【讲】一、抽象函数基本概念抽象函数是指没有给出函数的具体解析式,只给出了一些体现函数特征的式子的一个函数,由抽象函数构成的数学问题叫做抽象函数问题.二、常见的抽象函数模型性质(函数方程) 背景函数一次函数二次函数幂函数指数函数对数函数正切函数, 余弦函数【反比例函数模型】反比例函数:,则,【一次函数模型】(1)若,则;(2)若,则为奇函数;(3)若则;(4)若则;【指数函数模型】(1)若,则;(2)若,则;(3)若,则;(4)若,则;【对数函数模型】(1)若,则;(2)若,则;(3)若,则;(4)若,则;(5)若,则.【幂函数模型】(1)若,则;(2)若,则.代入则可化简为幂函数.【余弦函数模型】(1)若(不恒为),则;(2)若(不恒为),则.【正切函数模型】(1)若,则;(2)若(不恒为),则.抽象函数问题能综合考查学生对函数概念和各种性质的理解,但由于其表现形式的抽象性和多变性,学生往往无从下手,这类问题是高考的一个难点,也是近几年高考的高频考点之一.怎样求解抽象函数问题呢?我们可以利用特殊模型法、函数性质法、特殊化方法、联想类比转化法等多种方法,从多角度、多层面去分析研究抽象函数问题.解决抽象函数问题有如下几个重要解题策略:1.函数性质法:先研究清楚函数的奇偶性、对称性和周期性等性质,这样函数就不再那么抽象了,而是变得相对具体,我们就可以画出符合性质的草图来解题.2.特殊化法:即根据已知条件,为了达到我们预期的目的进行适当的变换,其中包括适时的整体变换与具体数字的代换.根据对题目给出的抽象函数性质的理解,我们找到一个符合题意的具体函数或给变量赋值,把抽象函数问题化为具体的数学问题,从而问题得解.3.模型法:根据函数的结构特征,将抽象函数与一些常见的函数模型进行类比,利用具体的函数模型解决问题.4.赋值法:通过给变量赋予特殊值来获取函数的性质或关系.5.构造新函数:通过构造合适的新函数来解决问题.6.函数方程思想:将抽象函数转化为函数方程,运用方程的解法来处理.7.迭代法:通过反复运用函数的定义或运算规则来推导结果.8.借助图像:结合函数图像来理解和分析问题.考向一 抽象函数的定义域问题例1.已知函数的定义域为,则函数的定义域为( )A. B.C. D.【典例解读】【分析】根据抽象函数定义域的求法及分式和对数有意义,列出不等式组,即可求解.【解析】由题意可知,要使有意义,只需要,解得,∴,∴函数的定义域为.故选D.【题后反思】在解决这类问题时,关键是要理解定义域的含义,即自变量的取值范围.(1)已知函数的定义域为,求复合函数的定义域,只要解不等式“”即可;(2)已知函数的定义域,求复合函数的定义域,只要求值域;【再练一个】(2024重庆永川中学期末考试)1.已知函数的定义域为,则函数的定义域为( )A. B. C. D.考向二 抽象函数得求值问题例2.(2022年新高考卷第12题)(多选题)已知函数及其导函数的定义域均为,记,若,均为偶函数,则( )A. B. C. D.【典例解读】【分析】方法一:转化题设条件为函数的对称性,结合原函数与导函数图象的关系,根据函数的性质逐项判断即可得解.【解析】解法一:对称性和周期性的关系研究对于,∵为偶函数,∴即①,∴,∴关于对称,则,故C正确;对于,∵为偶函数,,,∴关于对称,由①求导,和,得,∴,∴关于对称,∵其定义域为R,∴,结合关于对称,从而周期,∴,,故B正确,D错误;若函数满足题设条件,则函数(C为常数)也满足题设条件,∴无法确定的函数值,故A错误.故选BC.解法二:【最优解】特殊值,构造函数法.由方法一知周期为2,关于对称,故可设,则,显然A,D错误,BC正确.故选BC.解法三:∵,均为偶函数,∴即,,∴,,则,故C正确;函数,的图象分别关于直线对称,又,且函数可导,∴,∴,∴,∴,,故B正确,D错误;若函数满足题设条件,则函数(C为常数)也满足题设条件,∴无法确定的函数值,故A错误.故选BC.【题后反思】方法一:根据题意赋值变换得到函数的性质,即可判断各选项的真假,转化难度较高,是该题的通性通法;方法二:根据题意得出的性质构造特殊函数,再验证选项,简单明了,是该题的最优解.【再练一个】2.定义在上的函数满足:(1);(2)当时,;(3)任意的总有成立.则 .【题后反思】(1)赋值法是解决抽象函数问题的常见方法,解决本题共需三次赋值,第一次赋值:令,,得到结论“当时,”;第二次赋值:令,,得到;第三次赋值:令,,得到.这里所取的x的值是由得出的,并非空穴来风.(2)发现结论、推理论证、运用正难则反的思想是解决此题的关键.考向三 抽象函数的解析式问题例3.若和都是定义在实数集R上的函数,且方程有实数解,则不可能是( )A. B. C. D.【典例解读】利用方程的实根的定义及代换思想.设方程有实数解为,则.对于选项A,若,令,则,有解,故A有可能.对于选项B,若,令,则,这是不可能的,故B不可能.对于选项C,若,令,则,有解,故C有可能.对于选项D,若,令,则,有解,故D有可能.综上,选B.【题后反思】1.把满足的x叫做函数的不动点,本题条件实际上是函数有不动点,解题过程运用了代换思想,代换思想是解决函数问题的重要思想;2.一般情况下,复合函数与不是同一个函数.【再练一个】3.已知函数为定义在上的函数满足以下两个条件:(1)对于任意的实数x,y恒有;(2)在上单调递减.请写出满足条件的一个 .考向四 抽象函数的值域、最值问题例4.已知定义在实数集R上的函数满足,则的最大值为( )A. B. C. D.【典例解读】根据的结构特征,可以把问题转化为数列问题.由得.设,则,①.②由②-①,得,故.因此,所以.由,得.所以的最大值为.【题后反思】(1)解决本题的关键是利用数列建立关于和的等量关系;(2)当两变量的平方和为定值时,求两变量的和的最值,可以利用重要不等式,也可以利用三角代换,如本题,设,.【再练一个】4.设函数,满足下列条件:(1),,;(2)对任意实数都有,则当,时,的最大值为 .例5.已知定义在上的函数满足,若函数在区间上的值域为,则在区间上的值域是 .【典例解读】【分析】根据函数关系式可得,分别求,, ,,上的值域,进而可得结果.【解析】∵是上周期为1的函数,,故对任意的整数,当时,,而,即,故当,当,当,当,当,当,当,当.则在的值域是.【题后反思】解决本题的关键是周期函数的定义的理解及其应用.在解题过程中,要理解周期函数的特点,同时要注意运用这种周期性来解决问题,通过不断递推,找到函数在各个区间上的值域.需要注意的是,在解决这类问题时,要仔细分析和理解题意,灵活运用相关知识,避免出现错误.【再练一个】5.设是定义在上、以1为周期的函数,若在上的值域为,则在区间上的值域为 .考向五 抽象函数的单调性问题例6.(2024湖北云学名校联盟)已知函数的定义域为,且的图象关于点对称.若,当时,都有恒成立,则关于的不等式的解集为 .【典例解读】【分析】先判断出为奇函数,令,结合条件可判断为偶函数且为上的减函数,结合可求的解集.【解析】∵的图象关于点对称,∴即,故为上的奇函数,令,∵,当时,都有,故为上的减函数,而,故为上的偶函数,故为上的增函数,而,故当时,,故时,,时,.当时,,故时,,时,.故的解集为.【题后反思】判断抽象函数单调性的方法:(1)凑:凑定义或凑已知,利用定义或已知条件得出结论;(2)赋值:给变量赋值要根据条件与结论的关系.有时可能要进行多次尝试.①若给出的是“和型”抽象函数,判断符号时要变形为:或;②若给出的是“积型”抽象函数,判断符号时要变形为:或.【再练一个】(2020年新高考I卷第8题)6.若定义在的奇函数f(x)在单调递减,且f(2)=0,则满足的x的取值范围是( )A. B.C. D.考向六 抽象函数的奇偶性问题例7.函数的定义域为R,若与都是奇函数,则( )A.是偶函数 B.是奇函数C. D.是奇函数【典例解读】令,则,.所以当,都是奇函数时,不是偶函数,排除A.令,则,,且.所以当,都是奇函数时,不是奇函数,且,排除B、C.故选D.【题后反思】上面解法中,是用两个,都是奇函数的特殊函数,排除选项A、B、C,从而选D.事实上,是奇函数,则.是奇函数,则.所以.那么是奇函数,故选D.【再练一个】7.已知定义域为的函数满足:,,且,则下列结论成立的是( )A. B.为偶函数 C.为奇函数 D.考向七 抽象函数的周期性问题例8.已知是定义在上的函数,且均不恒为为偶函数,.若对任意的,都有,,则下列说法正确的是( )A.函数的一个周期为4 B.函数的一个周期为6C.函数的一个周期为4 D.【典例解读】【解析】因为,所以.所以.所以.所以.故函数的一个周期为8,所以A错误;因为对任意的,都有,为偶函数,令,得,解得,,所以.因为不恒为0,所以函数的一个周期为4,所以B错误;令,因为的一个周期为8,且周期不为4,的一个周期为4,所以.所以的一个周期为8.所以C错误;,所以D正确.故选D.【题后反思】通过对已知条件的分析和推导,结合一些二级结论,逐步得出函数的周期等性质,再根据周期性解决问题.有关抽象函数的二级结论有:(1)如果,那么是周期函数,其中的一个周期为.(2)若函数的定义域为R,且满足(,k为非零的常数),则其中的一个周期为.特别地,当,即()时,是周期函数,其中的一个周期为.(3)如果,那么是周期函数,其中的一个周期为.(4)函数满足,若为奇函数,则其周期为;若为偶函数,则其周期为.(5)若,,,则的周期为.(6)若,,,则的周期为.(7)若,,则是以为周期的周期函数.(8)若,,则是以为周期的周期函数.(9)若,,则是以为周期的周期函数.(10)若,,则的周期为.(11)如果(),那么是周期函数,其中的一个周期为.(12)若的周期为T,则的周期为.(13)若与均为周期函数,则也为周期函数.(14)若与的周期分别为,,则的周期为,的最小公倍数.(15),,若是奇函数,则其中的一个周期为4a;若是偶函数,则其中的一个周期为2a.(16)如果,那么是周期函数,其中的一个周期为.(17)若是偶函数,且关于直线对称,,则其中的一个周期为2a.(18)若是奇函数,且关于直线对称,,则其中的一个周期为4a.(19)若的图像关于对称,也关于对称(),那么函数其中的一个周期为.(20)若的图像关于点,点()都对称,那么函数其中的一个周期为.(21)若的图像关于点,直线()都对称,那么函数其中的一个周期为.(22)如果函数是R上的奇函数,且最小正周期为T,那么.(23)如果函数所有的周期中存在一个最小的正数,那么这个最小正数叫做的最小正周期.如果函数的最小正周期为T,则函数()的最小正周期为.【再练一个】(2021年新高考II卷第8题)8.已知函数的定义域为,为偶函数,为奇函数,则( )A. B. C. D.考向八 抽象函数的对称性问题例9.已知函数满足,若函数与图象的交点分别为,,…,,则等于( )A.0 B.m C. D.【典例解读】条件中为抽象函数,题中仅给出了它满足的性质,显然我们不可能求出这些交点的坐标,这说明交点坐标应该满足某种“规律”,这种规律必须和这两个函数的性质有关系,和坐标有关的性质让我们容易想到对称性:易知这个函数关于点成中心对称,那么是不是也关于点成中心对称呢?基于选择题的特点,那么解题方向不外乎两个:一是判断的对称性,利用两个函数的对称性求解;二是构造一个具体的函数来求解.解法一:利用函数的对称性.已知,即,可知点与点连线段的中点是,故函数的图象关于点成中心对称.而也关于点对称,所以两者图象的交点也关于点对称.所以对于每一组对称点都有,.所以.故选B.解法二:构造特殊函数.由,我们构造一个符合条件的具体函数,显然满足此条件.此时与的交点分别为和,所以.故选B.【题后反思】(1)分析条件与性质:对于抽象函数,要善于挖掘其可能具有的性质,如对称性等,这是解决问题的关键;(2)考虑解题方向:根据题目特点,可以选择判断函数对称性或构造具体函数来求解,两种方法各有优势;(3)利用对称性:通过发现函数的对称性,找到了交点坐标的规律,巧妙地解决了问题;(4)构造函数的思路:构造具体函数可以将抽象问题具体化,帮助理解和解决问题;(5)验证与总结:解法的正确性需要验证,同时要总结这类问题的解题思路和方法,以便在今后遇到类似问题时能够快速准确地解答.【再练一个】(2022年高考全国乙卷理科数学第12题)9.已知函数的定义域为R,且,则( )A. B. C.0 D.1一、单选题:(2021年高考全国甲卷文科数学第12题)10.设是定义域为R的奇函数,且.若,则( )A. B. C. D.11.已知是定义在上的函数,以下说法中正确的是( )A.若,则B.若,则C.若,则D.若,则12.若定义在上的函数满足:且对任意的,有,则( )A.对任意的正数M,存在,使B.存在正数M,对任意的,使C.对任意的,且,有D.对任意的,且,有13.已知函数的定义域均为为偶函数,且,,下列说法正确的有( )A.函数的图象关于对称B.函数的图象关于对称C.函数是以4为周期的周期函数D.函数是以6为周期的周期函数(2022年高考全国乙卷理科数学第12题)14.已知函数的定义域均为R,且.若的图像关于直线对称,,则( )A. B. C. D.二、多选题:(2024江苏徐州沛县二中期末考试)15.已知函数的定义域为,且对任意a,,都有,且当时,恒成立,则( )A.函数是上的增函数 B.函数是奇函数C.若,则的解集为 D.函数为偶函数(2023年新高考I卷第11题)16.已知函数的定义域为,,则( ).A. B.C.是偶函数 D.为的极小值点三、填空题:(2024 河南名校学术联盟)17.已知函数的定义域为R,若为奇函数,且直线与的图象恰有5个公共点,,,,,则 .18.已知函数及其导函数的定义域均为,若是奇函数,且对任意的实数都有,,,则= .四、双空题:19.函数的定义域为D,若,有,则称在区间D上为非减函数.设在上为非减函数,满足以下三个条件:(1).(2).(3).则 , .试卷第1页,共3页试卷第1页,共3页参考答案:1.B【分析】根据抽象函数的定义域,对数型复合函数的性质列不等式组即可求得.【详解】因为的定义域为,则,解得,则,所以的定义域为.故选:B2.【解析】先令,求得,再令,可得,结合已知条件可得,从而可得答案【详解】解:令,则由得,因为,所以,令,则,因为,当时,;所以,所以,所以,所以故答案为:【点睛】关键点点睛:此题考查抽象函数求值问题,解题的关键是结合已知条件正确赋值,令,则,由,当时,,可得,从而得3.(答案不唯一)【分析】由(1)(2)可设,由可求,从而可求解.【详解】由(1)(2)可设,由,可得,化简可得.故的解析式可为.取可得满足条件的一个.故答案为:.4.1【分析】利用赋值法求得,令可得,可得的范围,然后可得.【详解】由条件(2),令,得,所以或.若,令,,得.再令,得,矛盾,所以.令,.所以,所以当,时,.故的最大值为1.故答案为:15.【分析】可根据是定义在上,以1为周期的函数,研究函数的性质,得,由此关系求出函数在在区间,上的值域即可.【详解】由题意 在上成立,故,因为为上周期为1的函数,所以由此知自变量增大1,函数值也增大1由在上的值域为,可得在上的值域为,在上的值域为,……在上的值域为,在上的值域为,……在上的值域为,故在,上的值域为,故答案为:,6.D【分析】首先根据函数奇偶性与单调性,得到函数在相应区间上的符号,再根据两个数的乘积大于等于零,分类转化为对应自变量不等式,最后求并集得结果.【详解】因为定义在上的奇函数在上单调递减,且,所以在上也是单调递减,且,,所以当时,,当时,,所以由可得:或或解得或,所以满足的的取值范围是,故选:D.【点睛】本题考查利用函数奇偶性与单调性解抽象函数不等式,考查分类讨论思想方法,属中档题.7.ABD【分析】根据已知条件利用赋值法分析判断即可.【详解】因为,,取可得,又,所以,A对;取可得,因为,所以,所以为偶函数,C错,B对;取可得,又,所以,D对.故选:ABD8.B【分析】推导出函数是以为周期的周期函数,由已知条件得出,结合已知条件可得出结论.【详解】因为函数为偶函数,则,可得,因为函数为奇函数,则,所以,,所以,,即,故函数是以为周期的周期函数,因为函数为奇函数,则,故,其它三个选项未知.故选:B.9.A【分析】法一:根据题意赋值即可知函数的一个周期为,求出函数一个周期中的的值,即可解出.【详解】[方法一]:赋值加性质因为,令可得,,所以,令可得,,即,所以函数为偶函数,令得,,即有,从而可知,,故,即,所以函数的一个周期为.因为,,,,,所以一个周期内的.由于22除以6余4,所以.故选:A.[方法二]:【最优解】构造特殊函数由,联想到余弦函数和差化积公式,可设,则由方法一中知,解得,取,所以,则,所以符合条件,因此的周期,,且,所以,由于22除以6余4,所以.故选:A.【整体点评】法一:利用赋值法求出函数的周期,即可解出,是该题的通性通法;法二:作为选择题,利用熟悉的函数使抽象问题具体化,简化推理过程,直接使用具体函数的性质解题,简单明了,是该题的最优解.10.C【分析】由题意利用函数的奇偶性和函数的递推关系即可求得的值.【详解】由题意可得:,而,故.故选:C.【点睛】关键点点睛:本题主要考查了函数的奇偶性和函数的递推关系式,灵活利用所给的条件进行转化是解决本题的关键.11.C【分析】通过反例可说明ABD错误,根据抽象函数关系式可直接说明C正确.【详解】对于A,取函数(表示不超过的最大整数),①当时,;②当时,;此时满足;令,则,,不满足,A错误;对于B,取函数,①当时,;②当时,;③当且时,,若,即时,,若,即时,,若且,;综上:此时满足;令,则,不满足,B错误;对于C,,,C正确;对于D,取函数,①当时,;②当时,,i.若,即,则,ii.若,即,则,当,即时,,当,即时,;综上:此时满足;令,,不满足,D错误.故选:C.【点睛】思路点睛:本题考查抽象函数的性质,本题解题的基本思路是通过构造反例的方式,采用排除法确定正确选项;而对于正确选项,则根据抽象函数关系式直接推导即可.12.A【分析】运用导数研究在上的单调性及值域,构造数列,,结合函数迭代可得,研究当趋近于时,的趋近即可判断A项、B项,取可判断D项,进而取且可判断C项.【详解】对于A项、B项,当时,令,设,,则,,所以在上单调递减,所以当时,,所以当时,,即当时,.构造数列:,.设,则,,…,.当趋近于时,趋近于,所以对任意的正数M,存在正整数,使.取,则,故A项正确;所以不存在正数M,对任意的,使,故B项不成立;对于D项,取,令,,由复合函数单调性可知,在上单调递增,则,所以在上单调递增,且值域为,故D项不成立.对于C项,取函数且,故C项不成立.故选:A.【点睛】研究抽象函数性质方法点睛:直接研究函数性质或构造函数通过举反例判断.13.C【分析】根据题中所给条件可判断关于和对称,进而得的周期性,结合的周期性和的奇偶性即可判断的周期性,结合选项即可逐一求解.【详解】由得,又 为偶函数,所以,进而可得;因此可得的图象关于对称,又可得,结合 为偶函数,所以,故的图象关于对称,因此 ,所以是以4为周期的周期,故D错误,由于,所以且,因此的图象关于对称,函数是以4为周期的周期函数,故C正确,B错误,根据是以4为周期的周期函数,由,得,所以数的图象关于对称,故A错误,故选:C14.D【分析】根据对称性和已知条件得到,从而得到,,然后根据条件得到的值,再由题意得到从而得到的值即可求解.【详解】因为的图像关于直线对称,所以,因为,所以,即,因为,所以,代入得,即,所以,.因为,所以,即,所以.因为,所以,又因为,联立得,,所以的图像关于点中心对称,因为函数的定义域为R,所以因为,所以.所以.故选:D【点睛】含有对称轴或对称中心的问题往往条件比较隐蔽,考生需要根据已知条件进行恰当的转化,然后得到所需的一些数值或关系式从而解题.15.ABC【分析】利用单调性定义结合可判断A;利用特殊值求出,从而证明可判断B;根据条件并利用单调性解不等式可判断C;利用奇偶性的定义可判断D.【详解】设,且,,则,而,又当时,恒成立,即,,函数是R上的增函数,A正确;由,令可得,解得,令可得,即,而,,而函数的定义域为R,故函数是奇函数,B正确;令可得,解得,所以因为函数是上的增函数,由,可得,所以,C正确;令,易知定义域为R,因为,显然不恒成立,所以不是偶函数,D错误.故选:ABC【点睛】关键点点睛:本题考查抽象函数的综合应用.关键点在于赋值法的运用,通过对题意得理解,巧妙的赋予特殊值,进而求解选项答案.本题考查转化与化归能力,重在数据的分析与推理,属于中档题.16.ABC【分析】方法一:利用赋值法,结合函数奇偶性的判断方法可判断选项ABC,举反例即可排除选项D.方法二:选项ABC的判断与方法一同,对于D,可构造特殊函数进行判断即可.【详解】方法一:因为,对于A,令,,故正确.对于B,令,,则,故B正确.对于C,令,,则,令,又函数的定义域为,所以为偶函数,故正确,对于D,不妨令,显然符合题设条件,此时无极值,故错误.方法二:因为,对于A,令,,故正确.对于B,令,,则,故B正确.对于C,令,,则,令,又函数的定义域为,所以为偶函数,故正确,对于D,当时,对两边同时除以,得到,故可以设,则,当肘,,则,令,得;令,得;故在上单调递减,在上单调递增,因为为偶函数,所以在上单调递增,在上单调递减, 显然,此时是的极大值,故D错误.故选:.17.【分析】由的图象与直线有相同的对称中心,可求的值.【详解】为奇函数,则有,即,可得,,所以函数的图象关于点对称.直线,即,由,解得,所以直线过定点,即直线关于点对称.直线与的图象恰有5个公共点,,,,,则有,,.故答案为:18.1【分析】判断的奇偶性,赋值,并根据和的奇偶性得到,,的表达式,根据求得,再次进行赋值,得到函数的周期性即可得到结果.【详解】因为是奇函数,所以是偶函数.令,,则.令,,则.令,,则.因为,所以,所以.令,则,所以,所以,所以,,所以.故答案为:1.【点睛】本题是一道抽象函数试题,考查函数的奇偶性、函数求值、赋值法的应用等,考查考生对函数基础知识的掌握情况,体现理性思维和数学探索学科素养.求解本题的关键:(1)根据的奇偶性判断的奇偶性;(2)根据已知等式对灵活赋值;(3)根据赋值结果得到相关函数值,即可得解.19.【分析】根据题意,由的值,及,可得的值,进而求出的值,再由求出、的值,结合“非减函数”的定义分析可得答案.【详解】根据题意,(1),,令可得:(1),又由,则,则,又由,则,又,且,又由在,上为非减函数,且,则有;故,故答案为:,.答案第1页,共2页答案第1页,共2页 展开更多...... 收起↑ 资源预览