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抽象函数的推理问题是新课程的新增内容,它着重考察学生的逻辑思维能力和抽象概括能力.抽象函数问题由于没有给出解析式,故具有一定的抽象性,导致其性质隐而不露,常使学生感到“无法可依”.本文将结合实例就这类问题的解题规律及一般思路作一分类解析,以便能有效的提高学生的分析问题,解决问题的能力,提升学生的思维品质.抽象函数问题分类解析如下.
1. 一次函数型
例1 已知函数f(x)对一切实数x、y∈
R都有f(x+y)=f(x)+f(y).且当x>0时,f(x)<0,又f(3)=-2.(1)试判断该函数的奇偶性;(2)试判断该函数在
R上的单调性;(3)在f(x)在[-12,12]的最大值和最小值.
分析:易知函数是以y=-
23x
为原型,由原型函数可猜:抽象函数f(x)为奇函数,且在实数集
R上单调递减,最大值最小值分别为 f(-12),f(12).
解:(1)令x=y=0,得f(0+0)=f(0)=f(0)+f(0)=2f(0),所以f(0)=0.令y=-x,得f(0)=f(x)+
f(-x)=0.所以f(-x)=-f(x),所以f(x)为奇函数.(2)任取x10,所以f(x2-x1)<0,所以f(x2)-f(x1)=f(x2)+f(-x1)=f(x2-x1)<0.所以f(x)在R
上是减函数.(3)f(x)在[-12,12]上是减函数,所以f(12)最小,f(-12)最大.又f(12)=f(6+6)=f(6)+f(6)=2f(6)=
2[f(3)+f(3)]=4f(3)=-8.所以f(-12)=-f(12)=8.f(x)在[-12,12]上的最大值是8,最小值是-8.
2.指数函数型
以指数函数y=ax(a>0,a≠0)为原型,其特征为f(x+y)=f(x)f(y).
例2 设f(x)是定义在
R上的函数,且对于任意x,y∈
R,恒有f(x+y)=f(x)f(y),
且x>0,0 (1)f(0)=1,且x<0时,f(x)>1;(2)f(x)是
R上的单调减函数.
解:(1)在f(x+y)=f(x)f(y)中,取x>0,y=0,则f(x)=f(x)f(0).因为00,所以0 >1.(2)设x1 f(x1)f(x2)
=f(x1)f(-x2)=f(x1-x2)>1.由于f(x2)>0,所以f(x1)>f(x2),所以f(x)是
R上的减函数.
说明:(1)本题的原型是指数函数y=ax(0 比指数函数更具有一般性,在解决此类问题时,可借助于指数函数的运算特点和相关方法类似地进行计算或证明.
(2)在第(2)问也可通过
f(x1)-f(x2)=f(x1-x2+x2)-f(x2)=
f(x1-x2)f(x2)-f(x2)=f(x2)(f(x1-x2)-1)>0
来证明.
三、对数函数型以函数f(x)=logax(a>0,a≠1)为原型,其特征为f(xy)=f(x)+f(y).
例3 已知函数f(x)满足:对于任意实数x,y,
f(xy)=f(x)+f(y).(1)求f(0),f(1),f(-1)的值;(2)求证f(yx)=f(y)-f(x);(3)判断函数f(x)的奇偶性.解:
(1)由f(0•0)=f(0)+f(0),即f(0)=2f(0),得f(0)=0.
f(1•1)=f(1)+f(1),即f(1)=2f(1),得f(1)=0.由f
[(-1)×(-1)]=f(-1)+f(-1),得f(1)=2f(-1),所以f(-1)=
12
f(1)=0.(2)由(1)知f(yx)+f(x)=
f(yx•x)=
f(y),所以f(yx)=
f(y)-f(x).由f(x•x)=
f(x)+f(x),得f(x2)=2f(x).(3)由所以f(x)=
12
f(x2),所以,对任意实数x,f(-x)=
12
f[(-x)2]
=
12
f(x2)=f(x),故f(x)是偶函数.
1. 一次函数型
例1 已知函数f(x)对一切实数x、y∈
R都有f(x+y)=f(x)+f(y).且当x>0时,f(x)<0,又f(3)=-2.(1)试判断该函数的奇偶性;(2)试判断该函数在
R上的单调性;(3)在f(x)在[-12,12]的最大值和最小值.
分析:易知函数是以y=-
23x
为原型,由原型函数可猜:抽象函数f(x)为奇函数,且在实数集
R上单调递减,最大值最小值分别为 f(-12),f(12).
解:(1)令x=y=0,得f(0+0)=f(0)=f(0)+f(0)=2f(0),所以f(0)=0.令y=-x,得f(0)=f(x)+
f(-x)=0.所以f(-x)=-f(x),所以f(x)为奇函数.(2)任取x1
上是减函数.(3)f(x)在[-12,12]上是减函数,所以f(12)最小,f(-12)最大.又f(12)=f(6+6)=f(6)+f(6)=2f(6)=
2[f(3)+f(3)]=4f(3)=-8.所以f(-12)=-f(12)=8.f(x)在[-12,12]上的最大值是8,最小值是-8.
2.指数函数型
以指数函数y=ax(a>0,a≠0)为原型,其特征为f(x+y)=f(x)f(y).
例2 设f(x)是定义在
R上的函数,且对于任意x,y∈
R,恒有f(x+y)=f(x)f(y),
且x>0,0
R上的单调减函数.
解:(1)在f(x+y)=f(x)f(y)中,取x>0,y=0,则f(x)=f(x)f(0).因为0
=f(x1)f(-x2)=f(x1-x2)>1.由于f(x2)>0,所以f(x1)>f(x2),所以f(x)是
R上的减函数.
说明:(1)本题的原型是指数函数y=ax(0 比指数函数更具有一般性,在解决此类问题时,可借助于指数函数的运算特点和相关方法类似地进行计算或证明.
(2)在第(2)问也可通过
f(x1)-f(x2)=f(x1-x2+x2)-f(x2)=
f(x1-x2)f(x2)-f(x2)=f(x2)(f(x1-x2)-1)>0
来证明.
三、对数函数型以函数f(x)=logax(a>0,a≠1)为原型,其特征为f(xy)=f(x)+f(y).
例3 已知函数f(x)满足:对于任意实数x,y,
f(xy)=f(x)+f(y).(1)求f(0),f(1),f(-1)的值;(2)求证f(yx)=f(y)-f(x);(3)判断函数f(x)的奇偶性.解:
(1)由f(0•0)=f(0)+f(0),即f(0)=2f(0),得f(0)=0.
f(1•1)=f(1)+f(1),即f(1)=2f(1),得f(1)=0.由f
[(-1)×(-1)]=f(-1)+f(-1),得f(1)=2f(-1),所以f(-1)=
12
f(1)=0.(2)由(1)知f(yx)+f(x)=
f(yx•x)=
f(y),所以f(yx)=
f(y)-f(x).由f(x•x)=
f(x)+f(x),得f(x2)=2f(x).(3)由所以f(x)=
12
f(x2),所以,对任意实数x,f(-x)=
12
f[(-x)2]
=
12
f(x2)=f(x),故f(x)是偶函数.