摘要:函數(shù)奇偶性作為函數(shù)的基本性質(zhì)之一,是歷年高考數(shù)學中的一大基本考點,經(jīng)常以小題(選擇題或填空題)形式出現(xiàn),難度適中,變化多端.結(jié)合2023年高考數(shù)學新高考Ⅱ卷第4題,以含參的復雜函數(shù)的奇偶性來確定參數(shù)值,歸納剖析解題技巧與方法,鏈接高考,變式拓展,指導數(shù)學教學與復習備考.
關鍵詞:函數(shù);奇偶性;參數(shù);定義;性質(zhì)
函數(shù)奇偶性是歷年高考數(shù)學中對函數(shù)模塊知識的重點考查內(nèi)容之一,常考常新,變化多端.下面結(jié)合一道2023年高考數(shù)學真題,就含參復雜函數(shù)的奇偶性應用,通過不同思維視角與技巧方法來展開,歸納總結(jié)解題技巧與策略,拋磚引玉,以方便全面系統(tǒng)教學與學習,對數(shù)學教學與學習提供此許幫助.
1 真題呈現(xiàn)
高考真題(2023年高考數(shù)學新高考Ⅱ卷·4)若f(x)=(x+a)ln 2x-12x+1為偶函數(shù),則a=().
A.-1
B.0
C.12
D.1
此題以含參的復雜函數(shù)的奇偶性為問題場景,借此來確定并求解相應的參數(shù)值.題目簡單明了,難度也相對簡單.
解決具有奇偶性的含參復雜函數(shù)的參數(shù)值問題,定義是根本,特殊值是應用,性質(zhì)是提升,驗證排除是技巧,從不同思維視角切入,合理展開不同的解題過程與應用,實現(xiàn)參數(shù)值的求解.
2 真題破解
方法1:定義法.
解析:依題知2x-12x+1>0,解得x<-12或x>12,則函數(shù)f(x)的定義域為x|x<-12,或x>12,其定義域關于坐標原點對稱.
若f(x)=(x+a)ln 2x-12x+1為偶函數(shù),則對定義域內(nèi)的任意自變量x都有f(x)=f(-x),即
(x+a)ln 2x-12x+1=(-x+a)ln -2x-1-2x+1.
而(-x+a)ln -2x-1-2x+1=(-x+a)ln 2x+12x-1=(x-a)ln 2x-12x+1,
則x+a=x-a恒成立,即a=0.
故選擇答案:B.
解后反思:利用函數(shù)奇偶性的定義是解決與相關函數(shù)的奇偶性有關的綜合應用問題最為重要的技巧與方法之一.對于具有奇偶性的函數(shù),其定義域是關于坐標原點對稱的,這也是解決與函數(shù)奇偶性有關的綜合應用問題的基礎與前提.利用定義法解決此類與函數(shù)奇偶性有關的綜合應用問題時,要注意對比相關的解析式、系數(shù)、參數(shù)、函數(shù)值等之間的關系.
方法2:特殊值法.
解析:依題知2x-12x+1>0,解得x<-12或x>12,則函數(shù)f(x)的定義域為x|x<-12,或x>12,其定義域關于坐標原點對稱.
若f(x)=(x+a)ln 2x-12x+1為偶函數(shù),取特殊值,可知f(1)=f(-1),即
(1+a)ln 13=(-1+a)ln 3.
整理為-(1+a)ln 3=(-1+a)ln 3.
于是-(1+a)=-1+a恒成立,解得a=0.
故選擇答案:B.
解后反思:對于具有奇偶性的函數(shù),其在定義域內(nèi)的任意一組關于坐標原點對稱的自變量的值都必須滿足對應的關系,偶函數(shù)滿足f(x)=f(-x),奇函數(shù)滿足f(x)=-f(-x),這為利用特殊值法處理問題提供了條件.從特殊思維入手,以特殊情況下滿足的條件回歸到一般情況中去,實現(xiàn)特殊到一般的轉(zhuǎn)化與應用,符合辯證唯物主義思想,是解決一些相關問題中經(jīng)常用到的一種思維方式.
方法3:性質(zhì)法.
解析:依題知2x-12x+1>0,解得x<-12或x>12,則函數(shù)f(x)的定義域為x|x<-12,或x>12,其定義域關于坐標原點對稱.
設函數(shù)g(x)=ln 2x-12x+1,易知函數(shù)g(x)是奇函數(shù).
若f(x)=(x+a)ln 2x-12x+1為偶函數(shù),利用性質(zhì)可知函數(shù)y=x+a為奇函數(shù),
可得a=0.
故選擇答案:B.
解后反思:根據(jù)兩個及以上具有相應奇偶性的簡單函數(shù)之間的加、減、乘、除等運算,構(gòu)建復雜函數(shù)所具有的奇偶性性質(zhì),可以非常巧妙地處理一些與函數(shù)奇偶性有關的綜合應用問題.這里借助性質(zhì)法,利用“兩個奇函數(shù)(或兩個偶函數(shù),或一個奇函數(shù)一個偶函數(shù))的乘積函數(shù)為偶函數(shù)(或偶函數(shù),或奇函數(shù))”的性質(zhì),可以簡單快捷地處理與之相關的應用問題.
方法4:驗證排除法.
解析:對于選項A,當a=-1時,f(x)=(x-1)\5ln 2x-12x+1,此時f(1)=0,f(-1)≠0,不滿足f(x)為偶函數(shù)時有f(1)=f(-1)成立,排除該選項.
同理,可以排除選項D.
對于選項C,當a=12時,f(x)=x+12\5ln 2x-12x+1,此時f(1)=32ln 13=-32ln 3,f(-1)=-12ln 3,也不滿足f(x)為偶函數(shù)時有f(1)=f(-1)成立,排除該選項.
故選擇答案:D.
解后反思:在解決一些涉及含參的定義、定理、公式等的相關問題時,經(jīng)??梢詫⑦x項中各參數(shù)值代入題目條件中進行驗證,排除不滿足條件的選項,直至結(jié)果出現(xiàn).驗證排除法是逆向思維的一種方式,也是推理應用中比較常用的一種技巧方法,借助選項中結(jié)論的給出,代回題目條件加以驗證,從而得以確定準確答案.
3 鏈接高考
涉及含參偶函數(shù)的參數(shù)求值問題,還出現(xiàn)在2023年其他高考數(shù)學試卷中,以不同的方式來展示與應用.
真題1(2023年高考數(shù)學全國甲卷理13文14)若y=(x-1)2+ax+sinx+π2為偶函數(shù),則a=.
解析:依題知函數(shù)y=f(x)=(x-1)2+ax+sinx+π2=x2-2x+ax+1+cos x,其定義域為R.
若f(x)為偶函數(shù),根據(jù)偶函數(shù)的定義,
可知
f(-x)=x2+2x-ax+1+cos x=f(x)=x2-2x+ax+1+cos x.
對比系數(shù)可知2-a=-2+a,解得a=2.
故填答案:2.
真題2(2023年高考數(shù)學全國乙卷理4文5)已知f(x)=xexeax-1是偶函數(shù),則a=().
A.-2B.-1C.1D.2
解析:依題知f(x)是偶函數(shù),根據(jù)偶函數(shù)的定義,
可知f(-x)=-xe-xe-ax-1=-xex1eax-1=-xeax-x1-eax=xeax-xeax-1=f(x)=xexeax-1.
對比系數(shù)可知a-1=1,解得a=2.故選擇:D.
當然,以上兩個高考真題也可以利用定義法、特殊值法以及性質(zhì)法(或驗證排除法)中相關的技巧與方法來處理,這里不多加展開.
4 變式拓展
基于問題場景,深入探究與應用,綜合函數(shù)的奇偶性與單調(diào)性,結(jié)合函數(shù)值的大小比較來合理變式與創(chuàng)設,得到以下對應的變式問題.
變式若f(x)=(x+a)ln 2x-12x+1為偶函數(shù),則().(答案:B)
A.f(-1)>f(2)>f(3)
B.f(3)>f(2)>f(-1)
C.f(-1)>f(3)>f(2)
D.f(2)>f(-1)>f(3)
5 教學啟示
作為高考數(shù)學中的必考知識點之一,函數(shù)的奇偶性反映了函數(shù)圖象的對稱性,合理聯(lián)系起函數(shù)模塊的知識體系與數(shù)學的綜合應用,體現(xiàn)了函數(shù)中“數(shù)”與“形”之間的和諧統(tǒng)一,是進行數(shù)學分析、數(shù)學應用與數(shù)學研究的一大有力工具.
熟練掌握并應用函數(shù)奇偶性的定義、性質(zhì)等來分析與解決問題,能全面提升對數(shù)學知識、數(shù)學思想方法和數(shù)學能力的融會貫通,提升數(shù)學思維品質(zhì),提高數(shù)學能力,培養(yǎng)核心素養(yǎng).