高中數學競賽知識拓展

2022-04-17 03:53:01 字數 4629 閱讀 8087

高斯函式,又稱為取整函式,常用的性質有:

x-1<[x]≤x<[x]+1

[x+n]=n+[x]

=(n∈z)

[x]+[y]≤[x+y]≤[x]+[y]+1等

與函式有關的幾個重要結論

結論1 設函式y=f(x)是定義在r上的奇函式

(1)若f(x)在r上為單調函式,則|f(x1)|<|f(x2)|<=>|x1|<|x2|

(2)若f(x)在r上為增函式,則|f(x1)||x1|(3)若f(x)在r上為減函式,則|f(x1)||x1|<-x2

結論2 設函式y=f(x)是定義在r上的偶函式

(1)若f(x)在[0,+∞)上為增函式,則f(x1)|x1|<|x2|

(2)若f(x)在[0,+∞)上為減函式,則f(x1)|x1|>|x2|

奇、偶函式的概念可以推廣:

定義1 對於函式f(x)(x∈r),若存在常數a,使得其函式定義域內任意乙個x,都有f(a-x)=f(a+x)或f(2a-x)=f(x)

則稱f(x)為廣義(1)型偶函式。顯然,當a=0時,f(x)為一般的偶函式。

對於函式f(x)(x∈r),若存在常數a,使得其函式定義域內任意乙個x,都有f(a-x)=-f(a+x)或f(2a-x)=-f(x)

則稱f(x)為廣義(1)型奇函式。顯然,當a=0時,f(x)為一般的奇函式。

定義2 對於函式f(x)(x∈r),若存在常數a,b,使得其函式定義域內任意乙個x,都有f(a-x)=f(b+x)

則稱f(x)為廣義(2)型偶函式。顯然,當a=b時,f(x)為廣義(1)型偶函式;當a=b=0時,f(x)為一般的偶函式。

對於函式f(x)(x∈r),若存在常數a,b,使得其函式定義域內任意乙個x,都有f(a-x)=-f(b+x)

則稱f(x)為廣義(2)型奇函式。顯然,當a=b時,f(x)為廣義(1)型奇函式;當a=b=0時,f(x)為一般的奇函式 。

定義3 對於函式f(x)(x∈r),若存在常數a,b,m,n(m>0,n>0),使得其定義域內任意乙個x,都有f(a-mx)=f(b+nx)

則稱f(x)為廣義(3)型偶函式。顯然,當m=n=1時,f(x)為廣義(2)型偶函式;當a=b=0,且m=n時,f(x)為一般的偶函式。

對於函式f(x)(x∈r),若存在常數a,b,m,n(m>0,n>0),使得其定義域內任意乙個x,都有f(a-mx)=-f(b+nx)

則稱f(x)為廣義(3)型奇函式。顯然,當m=n=1時,f(x)為廣義(2)型奇函式;當a=b=0,且m=n時,f(x)為一般的奇函式。

結論3 設f(x)為定義在r上的廣義(2)型偶函式

(1)若f(x)在[(a+b)/2,+∞)上為增函式,則

f(x1)|x1-(a+b)/2|<|x2-(a+b)/2|

(2)若f(x)在[(a+b)/2,+∞)上為減函式,則

f(x1)|x1-(a+b)/2|>|x2-(a+b)/2|

結論4 設f(x)為定義在r上的廣義(2)型奇函式

(1)若f(x)在r上為單調函式,則

|f(x1)|<|f(x2)|<=>|x1-(a+b)/2|<|x2-(a+b)/2|

(2)若f(x)在r上為增函式,則

|f(x1)||x1-(a+b)/2|(3)若f(x)在r上為減函式,則

|f(x1)||x1-(a+b)/2|<(a+b)/2-x2

結論5 設a,b是兩個相異的實數,則

(1)當f(x)關於a,b均為廣義(1)型偶函式時,f(x)為週期函式,且2|b-a|為其乙個正週期

(2)當f(x)關於a,b均為廣義(1)型奇函式時,f(x)為週期函式,且2|b-a|為其乙個正週期

(1)當f(x)關於a,b,乙個為廣義(1)型奇函式,乙個為廣義(1)型偶函式時,f(x)為週期函式,且4|b-a|為其乙個正週期

結論6 設f(x)為定義在r上的函式,對任意x∈r,恒有

(1)f(a-x)=f(b-x)(或f(a+x)=f(b+x))(a≠b)成立,則f(x)為週期函式,且|b-a|為其一正週期

(2)f(a+x)=-f(b+x)(或f(a-x)=-f(b-x))(a≠b)成立,則f(x)為週期函式,且2|b-a|為其一正週期

(3)f(x-a)+f(x+a)=f(x)(a≠0)成立,則f(x)為週期函式,且6|a|為其一正週期

結論7 對於實數ai,bi,mi,ni(n=1,2),且m1m2=n1n2,m1(a2-b1)≠n1(a1-b2),若對於定義在r上的函式f(x),且對於任意x∈r,有

(1)f(ai-mix)=f(bi+nxi)(i=1,2),則f(x)為週期函式,且|(a2-b1)+m2(b2-a1)/n2|為其一正週期

(2)f(ai-mix)=-f(bi+nxi)(i=1,2),則f(x)為週期函式,且|(a2-b1)+n1(b2-a1)/m1|為其一正週期

(3)f(a1-m1x)=f(b1+n1x),f(a2-m2x)=-f(b2+n2x),則f(x)為週期函式,且2|(a2-b1)+n1(b2-a1)/m1|為其一正週期

結論8 設t為非零常數,若對於函式定義域內的任意x,恒有f(x+t)=m[f(x)],其中m(x)滿足m[m(x)]=x,且m(x)≠x,則f(x)為週期函式,且2t為其乙個週期。

以上結論3~8均由週期函式的定義即可推證

我們知道,對於奇函式,其影象關於原點(0,0)成中心對稱;對於偶函式,其影象關於y軸(x=0)成軸對稱。一般地,我們有

結論9 函式f(x)定義在r上,對於定義域內任意一實數x,都有

f(a+x)+f(b-x)=c

成立的充要條件是函式f(x)的影象關於點((a+b)/2,c/2)成中心對稱。

結論10 函式f(x)定義在r上,對於定義域內任一實數x,都有

f(a+x)-f(b-x)=0

成立的充要條件是函式f(x)的影象關於直線x=(a+b)/2成軸對稱。

※※第一講函式練習※※

1.求函式y=x+√(x^2-3x+2)的值域。[1,3/2)∪[2,+∞)

和g(x)的定義域都是r,f(x)是偶函式,g(x)是奇函式,且f(x)+g(x)=1/(x^-x+1),那麼f(x)/g(x)的取值範圍為?x>0時,f(x)/g(x)≥2;x<0時,f(x)/g(x)≤-2

3.(1)已知定義在實數集上的奇函式f(x)始終滿足f(x+2)=-f(x),且當0≤x≤1時,f(x)=x,求f(15/2)的值。-1/2

(2)函式f(x)=(9^x-1)/3^(x+1)-√(1-x^2)/(|x+2|-2)+1,已知f(a)=√3,求f(-a)的值(|a|<1)。2-√3

是定義在r上的函式,對任意實數x,都有f(x+3)≤f(x)+3,f(x+2)≥f(x)+2,若f(998)=1002,求f(2000)的值。2004

5.已知二次函式f(x)=ax^2+bx+c(a,b,c∈r,a≠0)。(1)f(-1)=0,(2)對任意x∈r,x≤f(x)≤(x^2+1)/2,那麼a=?

b=?c=?1/4,1/2,1/4

6.若函式f(x)=-x^2/2+13/2在區間[a,b]上的最小值為2a,最大值為2b,求[a,b]。[1,3]或[-2-√17,13/4]

7.已知1/3≤a≤1,若f(x)=ax^2-2x+1在[1,3]上最大值為m(a),最小值為n(a),令g(a)=m(a)-n(a)。(1)求g(a)的函式表示式 g(a)=a+1/a-2,a∈[1/3,1/2]或g(a)=9a+1/a-6,a∈(1/2,1](2)判斷函式g(a)的單調性,並求出g(a)的最小值 [1/3,1/2]上單減,[1/2,1]上單增,g(a)min=1/2

8.對於函式f(x),若存在x0∈r,使f(x0)=x0成立,則稱x0為f(x)的不動點,已知函式f(x)=ax^2+(b+1)x+(b-1)(a≠0)。

(1)當a=1,b=-2時,求函式f(x)的不動點

(2)若對於任意實數b,函式f(x)恒有兩個相異的不動點,求a的取值範圍

(3)在(2)的條件下,若y=f(x)的影象上a,b兩點的橫座標是函式f(x)的不動點,且a,b兩點關於直線y=kx+1/(2a^2+1)對稱,求b的最小值

9.函式f(x)定義在實數域上,且滿足下列條件:對任何實數x,有f(2+x)=f(2-x),且f(7+x)=f(7-x)。

若x=0是方程f(x)=0的乙個根,問方程f(x)=0在區間-1000≤x≤1000中至少應有幾個根?

10.設函式f(x)對所有x>0有定義,且滿足:(1)函式f(x)在(0,+∞)上嚴格遞增;(2)對所有x>0均有f(x)>-1/x;(3)對所有x>0均有f(x)f[f(x)+1/x]=1,求函式值f(1)。

11.已知實數x不是整數,且x+99/x=[x]+99/[x],求x的值

12.求實數a的取值範圍,使得對任意實數x與任意的a∈[0,π/2]恒有(x+3+2sinαcosα)^2+(x+asinα+acosα)^2≤1/8

13.求函式f(x)=x(1-x)/(x+1)(x+2)(2x+1),x∈(0,1]的最大值。

14.已知f(x)是定義在r上的不恒為0的函式,且對於任意的a,b∈r,滿足f(ab)=af(b)+bf(a)。(1)求f(0),f(1)的值;(2)判斷f(x)奇偶性,並證明;(3)f(2)=2,an=f[2^(-n)]/n (n∈n*),求數列的前n項和sn。

15.設函式y=f(x)是定義在r上的偶函式,其影象關於直線x=1對稱,對任意x1,x2∈[0,1/2]都有f(x1+x2)=f(x1)f(x2),且f(1)=a>0。(1)求f(1/2),f(1/4);(2)求證f(x)是週期函式;(3)記an=f(2n+1/2n),求lim(n→∞)(lnan)。

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