抽象函数问题解法
抽象函数是指没有给出具体的函数解析式或图像,但给出了函数满足的一部分性质或运算法则的函数。
它与函数的奇偶性、单调性、周期性、对称性等函数性质联系在一起,具有很强的抽象性。
这类问题主要考查数学思想方法的运用能力,以及对数学语言以及符号的阅读理解能力。
本文结合具体问题分类剖析这类问题的求解策略。
一、利用函数性质的解题思想
函数性质是反映函数特征的主要途径,充分利用题设条件中已表明或隐含的函数性质,选择适当的方法解决抽象函数问题。
1.利用对称性,数形结合
例1:已知函数f(x)对一切实数x都有f(2+x)= f(2-x),如果方程f(x)=0恰好有4个不同的实根,求这些实根之和。
策略:由f(2+x)= f(2-x)可知是函数图像关于直线x=2对称。
又f(x)=0四个根按由小到大的顺序可设为x1、x2、x3、x4,则x1+x4=2×2=4,x2+x3=2×2=4,∴x1+x2+x3+x4=8。
2. 利用奇偶性分析函数特征
例2:已知函数f(x)=ax+bsinx+3,且f(-3)=7,求f(3)的值。
策略:注意到g(x)=ax+bsinx=f(x)-3是奇函数,可得g(-3)= -g(3),即f(-3)-3= -[f(3)-3],f(3)=6-f(-3)= -1。
3. 利用单调性等价转化
例3:已知奇函数f(x)在定义域(-1,1)上是减函数,试求满足不等式f(1-a)+f(1-a2)4.利用周期性研究函数特征例4:已知f(x)是定义在正整数集上的函数,对任意正整数x 都有f(x)=f(x-1)+f(x+1),且f(1)=2002,求f(2002)。
分析:根据x的任意性,判断函数的周期。
略解:由f(x)=f(x-1)+f(x+1),可得:f(x+3)=-f(x)。
∴f(x+6)=-f(x+3)=[-f(x)]=f(x),
∴f(x)是以6为周期的周期函数,
∴f(2002)=f(333×6+4)=f(4)=f(3+1)=-f(1)=-2002。
注:对这一类抽象函数求值问题,利用周期性研究其特征求解。
二、研究抽象函数的背景,利用具体模型函数求解
大量的抽象函数都是以中学阶段所学的基本函数为背景抽象而得的,解题时,若能从研究抽象函数的“背景”入手,根据题设中抽象函数的性质,进行分析、类比,确定具体的函数模型,据此求解。
例5:已知函数f(x)对任意实数x、y,均有f(x+y)=f(x)+f(y),且当x>0时,f(x)>0,f(-1)=-2,求f(x)在区间[-2,1]上的值域。
简析:由题设可知,可确定函数y=kx,(k≠0)为模型函数。
解:设x10,∵当x>0时,f(x)>0,∴f(x2-x1)>0,
∵f(x2)=f[(x2-x1)+x1)]=f(x2-x1)+f(x1),
∴f(x2)-f(x1)=f(x2-x1)>0,即f(x2)>f(x1),∴f(x)为增函数。
在条件中,令y=-x,则f(0)=f(x)+f(-x),再令x=y =0,则f(0)=2f(0),∴f(0)=0,故f(-x)=f(x),f (x)为奇函数,
∴f(1)=-f(-1)=2,又f(-2)=2 f(-1)=-4,∴f(x)的值域为[-4,2]。
例6:设函数y=f(x)定义在r上,对于任意实数x、y,有f (x+y)=f(x)f(y),且当x>0时,01;②求证:f(x)在r
上递减。
简析:由题设可猜测f(x)的解析式,可确定指数函数y=ax为模型函数,从而猜想f(0)=1,且f(x)>0。
当x>0时,0证明:①f(0)=f(0+0)=f(0),得f(0)=1或0。
有f(1)=f(1+0)=f(1)·f(0)>0,∴f(0)≠0,∴f(0)=1。
f(0)=f(x-x)=f(x)·f(-x),∴f(-x)=1/f(x)。
当x>0时,-x0时,01,∴当x1。
②从已知和以上证明得f(x)>0,
设x10,∵当x>0时,0f(x2-x1)>0,
0 f(x2),
∴ f(x)在r上递减。
三、利用特殊化的方法求解
利用一些特殊化数学思想求解,有时会收到事半功倍的效果。
例7:已知定义域为(0,+∞)的函数f(x),对于任意的x>0、y>0时,恒有f(xy)=f(x)+f(y)。
(1)求证:当x>0时,f()=-f(x);
(2)若x>1时,恒有f(x)0时,f()=-f(x)。
(2)设x1>0、x2>0,且x11,∴f()<0,
在f(xy)=f(x)+f(y)中,令x=x2,y=,
∴f(x2·)=f(x2)+f(),由(1)得,f()=f(x1),
∴f()=f(x2)-f(x1) <0,∴f(x2)<f(x1),
∴f(x)在(0,+∞)上单调递减,故f(x)必有反函数。
注:根据题设条件挖掘函数性质,合理赋值,可使这类抽象函数问题迅速获解。
分析题设条件,推断函数的性质和特征,综合运用几种方法,获得解题思路,解决抽象函数问题。
通过对抽象型函数问题的解题思想的探求,可以提高学生分析问题和解决问题的能力,提高学生数学思维的水平,培养学生的创新能力。
【责编郭晓莉】。