高三数学抽象函数解法例谈

高三数学抽象函数解法例谈

 

抽象函数是指没有给出具体的函数解析式或图像,只给出一些函数符号及其满足的条件的函数,如函数的定义域,解析递推式,特定点的函数值,特定的运算性质等,它是高中函数部分的难点,也是大学高等数学函数部分的一个衔接点,由于抽象函数没有具体的解析表达式作为载体,因此理解研究起来比较困难.但由于此类试题即能考查函数的概念和性质,又能考查学生的思维能力,所以备受命题者的青睐,那么,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,

一:函数性质法

函数的特征是通过其性质(如奇偶性,单调性周期性,特殊点等)反应出来的,抽象函数也是如此,只有充分挖掘和利用题设条件和隐含的性质,灵活进行等价转化,抽象函数问题才能转化,化难为易,常用的解题方法有:1,利用奇偶性整体思考;2,利用单调性等价转化;3,利用周期性回归已知4;利用对称性数形结合;5,借助特殊点,布列方程等.

二:特殊化方法

1在求解函数解析式或研究函数性质时,一般用代换的方法,将x换成-x或将x换成等

2在求函数值时,可用特殊值代入

3研究抽象函数的具体模型,用具体模型解选择题,填空题,或由具体模型函数对综合题,的解答提供思路和方法.

总之,抽象函数问题求解,用常规方法一般很难凑效,但我们如果能通过对题目的信息分析与研究,采用特殊的方法和手段求解,往往会收到事半功倍之功效,真有些山穷水复疑无路,柳暗花明又一村的快感.

1．已知函数f(x)对任意x、y∈R都有f(x+y)＝f(x)+ f(y)+3xy(x+y+2)+3,且f(1)=1

①若t为自然数,(t>0)试求f(t)的表达式

②满足f(t)=t的所有整数t能否构成等差数列?若能求出此数列,若不能说明理由

③若t为自然数且t≥4时, f(t) ≥mt²+(4m+1)t+3m,恒成立,求m的最大值.

2．已知函数f(x)= ,且f(x),g(x)定义域都是R,且g(x)>0, g(1) =2,g(x) 是增函数.　g(m) · g(n)= g(m+n)(m、n∈R)

求证：①f(x)是R上的增函数

②当nN,n≥3时,f(n)>

解: ①设x₁>x₂

　g(x)是R上的增函数, 且g(x)>0

　g(x₁) > g(x₂) >0

 g(x₁)+1 > g(x₂)+1 >0

  > >0

  - >0

 f(x₁)- f(x₂)=- =1--(1-)

　　　　　  =->0

　f(x₁) >f(x₂)

　f(x)是R上的增函数

②　　g(x) 满足g(m) · g(n)= g(m+n)(m、n∈R) 且g(x)>0

　g(n)=[ g(1)]ⁿ=2ⁿ

　当nN,n≥3时, 2ⁿ>n

f(n)=＝1-　，＝1-

　2ⁿ＝（1+1）ⁿ＝1+n+…++…+n+1>2n+1

　2ⁿ+1>2n+2

<,即1->1-

当nN,n≥3时,f(n)>

3．设f₁(x) f₂(x)是(0,+∞)上的函数,且f₁(x)单增,设

f(x)= f₁(x) +f₂(x) ,且对于(0,+∞)上的任意两相异实数x₁, x₂

恒有 f₁(x₁)－ f₁(x₂) > f₂(x₁)－ f₂(x₂)

①求证：f (x)在(0,+∞)上单增.

②设F(x)=x f (x), a>0、b>0.

求证：F(a+b)> F(a)+F(b) .

①证明:设 x₁>x₂>0

f₁(x) 在(0,+∞)上单增

f₁(x₁)－ f₁(x₂)>0

f₁(x₁)－ f₁(x₂)= f₁(x₁)－ f₁(x₂)>0

f₁(x₁)－ f₁(x₂) > f₂(x₁)－ f₂(x₂)

f₁(x₂)- f₁(x₁)<f₂(x₁)－ f₂(x₂)< f₁(x₁)－ f₁(x₂)

f₁(x₁)+f₂(x₁)> f₁(x₂)+ f₂(x₂)

f(x₁)> f(x₂)

f (x)在(0,+∞)上单增

②F(x)=x f (x), a>0、b>0

a+b>a>0,a+b>b>0

F(a+b)=(a+b)f(a+b)=af(a+b)+bf(a+b)

f (x)在(0,+∞)上单增

F(a+b)>af(a)+bf(b)= F(a)+F(b)

4．函数y＝f(x)满足

①f(a+b)＝f (a)·f (b)，②f(4)＝16, m、n为互质整数，n≠0

求f()的值

f(0) =f(0+0)=f(0) ·f(0)=f²(0)

f(0) =0或1.若f(0)=0则f(4)=16=f(0+4)=f(0) ·f(4)=0.(矛盾)

f(1)=1

f(4)=f(2) ·f(2)=f(1) ·f(1) ·f(1) ·f(1)=16

f(1)=f²()≥0

f(1)=2.仿此可证得f(a)≥0.即y=f(x)是非负函数.

f(0)=f(a+(-a))=f(a) ·f(-a)

f(-a)=

n∈N^*时f(n)=fⁿ(1)=2ⁿ,f(-n)=2^-n

f(1)=f(++…+)=fⁿ()=2

f()=

f()=[f()]^m=

5．定义在（-1，1）上的函数f (x)满足

①　　任意x、y∈（-1，1）都有f(x)+ f(y)＝f ()，②x∈（-1，0）时，

有f(x) >0

1)　　　判定f(x)在（-1，1）上的奇偶性，并说明理由

2)　　　判定f(x)在（-1，0）上的单调性，并给出证明

3)　　　求证：f ()＝f ()－f ()

或f ()+f ()+…+f ()> f ()　 (n∈N^*)

 解:1) 定义在（-1，1）上的函数f (x)满足任意x、y∈（-1，1）

都有f(x)+ f(y)＝f (),则当y=0时, f(x)+ f(0)＝f(x)

　　　 f(0)=0

　　　   当-x=y时, f(x)+ f(-x)＝f(0)

f(x)是（-1，1）上的奇函数

2) 设0>x₁>x₂>-1

f(x₁)-f(x₂)= f(x₁)+ f(-x₂)=

0>x₁>x₂>-1 ,x∈（-1，0）时，

有f(x) >0,1-x₁ x₂>0, x₁-x₂>0

>0

即f(x)在（-1，0）上单调递增.

3) f ()=f()

=f( )=f()

=f()-f()

f ()+f ()+…+f ()

=f()-f()+f()-f()+f()+…+f()-f()

= f() -f()=f()+f(-)

x∈（-1，0）时，有f(x) >0

f(-)>0, f()+f(-)>f()

即f ()+f ()+…+f ()> f ()

1)　　　　

6．设 f (x)是定义在R上的偶函数,其图像关于直线x=1对称, 对任意x₁、x₂[0,]都有f (x₁+ x₂)＝f(x₁) ·f(x₂), 且f(1)=a>0.

①求f ()及 f ();

②证明f(x)是周期函数

③记a_n=f(2n+), 求(lna_n)

解: ①由f (x)= f ( + )=[f(x)]²0,f(x)

a= f(1)=f(2n· )=f(++…+)＝[f ()]²

解得f ()=

 f ()=,f ()=.

② f(x)是偶函数,其图像关于直线x=1对称,

  f(x)=f(-x),f(1+x)=f(1-x).

  f(x+2)=f[1+(1+x)]= f[1-(1+x)]= f(x)=f(-x).

f(x)是以2为周期的周期函数.

③ a_n=f(2n+)= f ()=

(lna_n)= =0

7．设是定义在R上的恒不为零的函数，且对任意x、y∈R都有

f(x+y)＝f(x)f(y)

①求f(0)，

②设当x<0时，都有f(x)>f(0)证明当x>0时0<f(x)<1,

③设a₁=,a_n=f(n)（n∈N^* ），s_n为数列｛a_n｝前n项和，求s_n.

解：①②仿前几例，略。

③a_n＝f(n)，

 a₁＝f(1)＝

a_n+1＝f(n+1)=f(n)f(1)＝a_n

数列｛a_n｝是首项为公比为的等比数列

s_n＝1-

 s_n＝1

8．设是定义在区间上的函数，且满足条件：

　 （i）

　 （ii）对任意的

　 （Ⅰ）证明：对任意的

　 （Ⅱ）证明：对任意的

　 （Ⅲ）在区间[－1，1]上是否存在满足题设条件的奇函数，且使得

　　　　 　

若存在，请举一例：若不存在，请说明理由.

（Ⅰ）证明：由题设条件可知，当时，有

即

（Ⅱ）证法一：对任意的

当不妨设则

所以，

综上可知，对任意的都有

证法二：由（Ⅰ）可得，当 所以，当因此，对任意的

当时，当时，有

且

所以

综上可知，对任意的都有

（Ⅲ）答：满足所述条件的函数不存在.

　　 理由如下，假设存在函数满足条件，则由

　 得　又所以①

　 又因为为奇数，所以由条件

得 ②　①与②矛盾，所以假设不成立，即这样的函数不存在.

练习:1. 函数f(x)对任意x、y∈R都有f(x+y)＝f(x)+ f(y)-1，且x>0时，f(x) >1

①求证f(x)是R上的增函数

②若f(4)＝5，解不等式f(3x²-x-2)<3

2.f(x)是R上的函数, 对任意的实数x₁、x₂都满足f(x₁+ x₂)＝f(x₁)+ f(x₂), 当x>0时，f(x) >0且f(2)=3

①试判断f(x)的奇偶性和单调性

②当θ∈[0,]时, f(cos2θ－3)+ f(4m－2mcosθ)对所有的θ均成立,求n₁实数的取值范围

3.f (n)是定义在N上且取值为整数的严格单增函数，m、n互质时f(m·n)＝f (m)·f (n)

若f(19)＝19，求f(f(19) ·f(98))的值

4. f (x)定义域为R，对任意x₁、x₂ R都有f (x₁+ x₂)＝f(x₁)+ f(x₂)， 且x>0时，f(x) <0、f(1)＝-2

①试判断f (x)的奇偶性

②试判断在[-3，3]上，f (x)是否有最大值或最小值？如果有求之，如果没有，说明理由　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

③解关于x的不等式 f（bx²）－f(x)> f（b²x）－f（b）（b²≠2）

5.f (x)定义域为R，对任意实数m、n都有f(m+n)＝f (m)·f (n)，且当x>0时，0< f (x) <1

①求f (0)证明x<0时 f (x) >1.

②证明f(x)在R上单减，并举出一个满足①②的函数f(x)

②　　设A＝，B＝，若A∩B＝求a取值范围

6.定义在（0，+∞）上的函数f (x)满足

①对于任意正数x、y都有f (x·y)＝f(x)+ f(y)， ②f (2)＝p－1，③x>1时总有f(x)<p

2)　　　求f (1)及f ()的值（写成关于p的表达式）

3)　　　求证：f (x)在（0，+∞）上是减函数

设a_n＝ f (2ⁿ)（n N^*），数列的前项和为S_n ，当且仅当n＝5时S_n取得最大值，求p的取值范围