【变式2】(一题多解)若函数$f(x) = x^2 - 2x + 6,$则关于m的不等式f(m + 3) > f(2m)的解集为______。
答案
$\left(-\frac{1}{3},3\right)$ 方法1:因为$f(x)=x^{2}-2x+6=(x - 1)^{2}+5$,所以$f(x + 1)=(x + 1 - 1)^{2}+5=x^{2}+5$,即$f(x + 1)$为偶函数。设$g(x)=f(x + 1)$,则函数$g(x)$为偶函数,并且在$[0,+\infty)$上单调递增,所以不等式$f(m + 3)>f(2m)$可转化为$f(m + 2 + 1)>f(2m - 1 + 1)$,即$g(m + 2)>g(2m - 1)$,则$g(|m + 2|)>g(|2m - 1|)$,所以$|m + 2|>|2m - 1|$。两边平方后,得$3m^{2}-8m - 3<0$,解得$-\frac{1}{3}<m<3$,所以不等式的解集为$\left(-\frac{1}{3},3\right)$。
方法2:函数$f(x)=x^{2}-2x+6$的图象开口向上,对称轴为$x = 1$,由$f(m + 3)>f(2m)$,得$|m + 3 - 1|>|2m - 1|$,解得$-\frac{1}{3}<m<3$,所以不等式的解集为$\left(-\frac{1}{3},3\right)$。
方法2:函数$f(x)=x^{2}-2x+6$的图象开口向上,对称轴为$x = 1$,由$f(m + 3)>f(2m)$,得$|m + 3 - 1|>|2m - 1|$,解得$-\frac{1}{3}<m<3$,所以不等式的解集为$\left(-\frac{1}{3},3\right)$。
【典例3】已知f(x),g(x)均为奇函数,且F(x) = af(x) + bg(x) + 2在(0,+∞)上有最大值5,则F(x)在(-∞,0)上的最小值为______。
答案
解题指导 第1步:分析函数F(x) - 2的奇偶性。第2步:通过F(x) - 2的最值情况,得出F(x)的最小值。
解析 由F(x) = af(x) + bg(x) + 2,得F(x) - 2 = af(x) + bg(x)。因为f(x),g(x)均为奇函数,所以F(-x) - 2 = af(-x) + bg(-x) = -af(x) - bg(x) = -[af(x) + bg(x)] = -[F(x) - 2],所以函数F(x) - 2为奇函数。
根据题意,得F(x) - 2在(0,+∞)上的最大值为5 - 2 = 3。由奇函数的性质,得F(x) - 2在(-∞,0)上的最小值为-3,所以F(x)在(-∞,0)上的最小值为-3 + 2 = -1。
答案 -1
解析 由F(x) = af(x) + bg(x) + 2,得F(x) - 2 = af(x) + bg(x)。因为f(x),g(x)均为奇函数,所以F(-x) - 2 = af(-x) + bg(-x) = -af(x) - bg(x) = -[af(x) + bg(x)] = -[F(x) - 2],所以函数F(x) - 2为奇函数。
根据题意,得F(x) - 2在(0,+∞)上的最大值为5 - 2 = 3。由奇函数的性质,得F(x) - 2在(-∞,0)上的最小值为-3,所以F(x)在(-∞,0)上的最小值为-3 + 2 = -1。
答案 -1
【变式3】若函数f(x)是奇函数,且函数g(x) = af(x) + b$\sqrt[3]{x}$ + 2在(0,+∞)上有最大值10,则函数g(x)在(-∞,0)上的最小值为______。
答案
$-6$ 已知函数$f(x)$是奇函数,且函数$g(x)=af(x)+b\sqrt[3]{x}+2$。设$h(x)=g(x)-2=af(x)+b\sqrt[3]{x}$。由$h(-x)=af(-x)-b\sqrt[3]{x}=-af(x)-b\sqrt[3]{x}=-h(x)$,得$h(x)$是定义在$\mathbf{R}$上的奇函数。因为函数$g(x)$在$(0,+\infty)$上有最大值$10$,所以函数$h(x)$在$(0,+\infty)$上有最大值$8$,所以$h(x)$在$(-\infty,0)$上有最小值$-8$,所以函数$g(x)$在$(-\infty,0)$上的最小值为$-8 + 2=-6$。
1.若关于y轴对称的函数在[1,4]上单调递增,且最小值为10,则它在[-4,-1]上()
A.单调递增,最大值为10
B.单调递减,最小值为10
C.单调递减,最大值为10
D.单调递增,最小值为10
A.单调递增,最大值为10
B.单调递减,最小值为10
C.单调递减,最大值为10
D.单调递增,最小值为10
答案
B 因为函数关于$y$轴对称,在$[1,4]$上单调递增,且最小值为$10$,所以该函数为偶函数,在$[-4,-1]$上单调递减,最小值为$10$。
2.已知函数f(x)是定义在区间[-3,2b]上的偶函数,且在[-2b,0]上单调递减,则不等式f(x + 1) ≥ f(-1)的解集是()
A.(-∞,-2] ∪ [0,+∞)
B.[-4,-2] ∪ [0,2]
C.[-2,0]
D.(-∞,-4] ∪ [2,+∞)
A.(-∞,-2] ∪ [0,+∞)
B.[-4,-2] ∪ [0,2]
C.[-2,0]
D.(-∞,-4] ∪ [2,+∞)
答案
B 因为函数$f(x)$是定义在区间$[-3,2b]$上的偶函数,所以$2b = 3$,解得$b=\frac{3}{2}$,所以其定义域为$[-3,3]$。又因为函数$f(x)$在$[-3,0]$上单调递减,所以函数$f(x)$在$[0,3]$上单调递增。由不等式$f(x + 1)\geq f(-1)$,得$\begin{cases}|x + 1|\geq1\\-3\leq x + 1\leq3\end{cases}$,解得$0\leq x\leq2$或$-4\leq x\leq - 2$。
3.(一题多解)设函数f(x)是定义在实数集上的奇函数,在区间[-1,0)上单调递增,且f(x + 2) = -f(x),则()
A. f($\frac{1}{3}$) < f($\frac{3}{2}$) < f(1)
B. f($\frac{3}{2}$) < f($\frac{1}{3}$) < f(1)
C. f(1) < f($\frac{1}{3}$) < f($\frac{3}{2}$)
D. f($\frac{3}{2}$) < f(1) < f($\frac{1}{3}$)
A. f($\frac{1}{3}$) < f($\frac{3}{2}$) < f(1)
B. f($\frac{3}{2}$) < f($\frac{1}{3}$) < f(1)
C. f(1) < f($\frac{1}{3}$) < f($\frac{3}{2}$)
D. f($\frac{3}{2}$) < f(1) < f($\frac{1}{3}$)
答案
方法1:因为$f(x)$为奇函数,且在区间$[-1,0)$上单调递增,所以$f(x)$在区间$(0,1]$上单调递增。又因为$f(x + 2)=-f(x)$,所以$f\left(\frac{3}{2}\right)=f\left(-\frac{1}{2}+2\right)=-f\left(-\frac{1}{2}\right)=f\left(\frac{1}{2}\right)$。由$\frac{1}{3}<\frac{1}{2}<1$,得$f\left(\frac{1}{3}\right)<f\left(\frac{1}{2}\right)<f(1)$,即$f\left(\frac{1}{3}\right)<f\left(\frac{3}{2}\right)<f(1)$。
方法2:因为$f(x)$为奇函数,所以$f(-x)=-f(x)$。因为$f(x + 2)=-f(x)$,所以$f\left(\frac{1}{3}\right)=-f\left(-\frac{1}{3}\right)$,$f(1)=-f(-1)$,$f\left(\frac{3}{2}\right)=f\left(-\frac{1}{2}+2\right)=-f\left(-\frac{1}{2}\right)$。因为$-1<-\frac{1}{2}<-\frac{1}{3}<0$,且函数在区间$[-1,0)$上单调递增,所以$f(-1)<f\left(-\frac{1}{2}\right)<f\left(-\frac{1}{3}\right)$,所以$-f(-1)>-f\left(-\frac{1}{2}\right)>-f\left(-\frac{1}{3}\right)$,即$f(1)>f\left(\frac{3}{2}\right)>f\left(\frac{1}{3}\right)$。
方法2:因为$f(x)$为奇函数,所以$f(-x)=-f(x)$。因为$f(x + 2)=-f(x)$,所以$f\left(\frac{1}{3}\right)=-f\left(-\frac{1}{3}\right)$,$f(1)=-f(-1)$,$f\left(\frac{3}{2}\right)=f\left(-\frac{1}{2}+2\right)=-f\left(-\frac{1}{2}\right)$。因为$-1<-\frac{1}{2}<-\frac{1}{3}<0$,且函数在区间$[-1,0)$上单调递增,所以$f(-1)<f\left(-\frac{1}{2}\right)<f\left(-\frac{1}{3}\right)$,所以$-f(-1)>-f\left(-\frac{1}{2}\right)>-f\left(-\frac{1}{3}\right)$,即$f(1)>f\left(\frac{3}{2}\right)>f\left(\frac{1}{3}\right)$。
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