抽象函数经典综合题33例(含详细解答)

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抽象函数经典综合题33例(含详细解答)
抽象函数,是指没有具体地给出解析式,只给出它的一些特征或性质的函数,抽象函数型综合问题,一般通过对函数性质的代数表述,综合考查学生对于数学符号语言的理解和接受能力,考查对于函数性质的代数推理和论证能力,考查学生对于一般和特殊关系的认识,是考查学生能力的较好途径。

抽象函数问题既是教学中的难点,又是近几年来高考的热点。

本资料精选抽象函数经典综合问题33例(含详细解答)
1.定义在R 上的函数y=f(x),f(0)≠0,当x >0时,f(x)>1,且对任意的a 、b∈R,有f(a+b )=f(a)f(b), (1)求证:f(0)=1;
(2)求证:对任意的x ∈R,恒有f(x)>0; (3)证明:f(x)是R 上的增函数;
(4)若f(x)·f(2x-x2
)>1,求x 的取值范围。

解 (1)令a=b=0,则f(0)=[f(0)]2
∵f(0)≠0 ∴f(0)=1 (2)令a=x ,b=-x 则 f(0)=f(x)f(-x ) ∴)
(1
)(x f x f =
- 由已知x>0时,f(x )>1>0,当x <0时,-x>0,f (-x)>0 ∴0)
(1
)(>-=
x f x f 又x=0时,f(0)=1>0 ∴对任意x ∈R ,f(x)>0
(3)任取x 2>x 1,则f(x 2)>0,f(x1)>0,x 2-x1>0 ∴
1)()()()
()
(121212>-=-⋅=x x f x f x f x f x f ∴f(x 2)>f (x 1) ∴f(x )在R 上是增函数
(4)f(x)·f(2x-x2
)=f[x+(2x-x 2
)]=f(-x2
+3x)又1=f (0), f(x)在R上递增
∴由f(3x-x 2
)>f(0)得:3x-x 2
>0 ∴ 0<x<3 2.已知函数()f x ,()g x 在
R
上有定义,对任意的,x y R ∈有
()()()()()f x y f x g y g x f y -=- 且(1)0f ≠
(1)求证:()f x 为奇函数
(2)若(1)(2)f f =, 求(1)(1)g g +-的值
解(1)对x R ∈,令x=u-v 则有f(-x)=f(v-u)=f(v)g(u )-g(v)f(u )=f(u-v)=-[f(u )g (v )-
g(u)f(v )]=-f(x) ﻩ ﻩ ﻩﻩ ﻩ
(2)f(2)=f{1-(-1)}=f (1)g (-1)-g(1)f(-1)=f(1)g(-1)+g(1)f(1)=f (1){g (-1)+g(1)}
∵f(2)=f(1)≠0
∴g (-1)+g(1)=1ﻩ ﻩ ﻩ ﻩﻩ
3.已知函数)(x f 对任意实数y x ,恒有)()()(y f x f y x f +=+且当x>0,
.2)1(.0)(-=<f x f 又
(1)判断)(x f 的奇偶性;
(2)求)(x f 在区间[-3,3]上的最大值; (3)解关于x 的不等式.4)()(2)(2+<-ax f x f ax f
解(1)取,0==y x 则0)0()
0(2)00(=∴=+f f f
取)()()(,x f x f x x f x y -+=--=则
)()(x f x f -=-∴对任意R x ∈恒成立 ∴)(x f 为奇函数. (2)任取2121),(,x x x x <+∞-∞∈且, 则012>-x x
0)()()(1212<-=-+∴x x f x f x f
),()(12x f x f --<∴ 又)(x f 为奇函数 )()(21x f x f >∴ ∴)(x f 在(-∞,+∞)上是减函数.
∴对任意]3,3[-∈x ,恒有)3()(-≤f x f
而632)1(3)1()2()12()3(-=⨯-==+=+=f f f f f 6)3()3(=-=-∴f f ∴)(x f 在[-3,3]上的最大值为6
(3)∵)(x f 为奇函数,∴整理原式得 )2()()2()(2
-+<-+f ax f x f ax f
进一步可得)2()2(2
-<-ax f x ax f
而)(x f 在(-∞,+∞)上是减函数,222
->-∴ax x ax
.0)1)(2(>--∴x ax
∴当0=a 时,)1,(-∞∈x 当2=a 时,}1|{R x x x x ∈≠∈且
当0<a 时,}12
|{<<∈x a
x x
当20<<a 时, }12
|{<>∈x a x x x 或 当a>2时,}12
|{><∈x a
x x x 或
4.已知f(x )在(-1,1)上有定义,f (
2
1
)=-1,且满足x,y ∈(-1,1)有f (x)+f (y )=f(
xy
y
x ++1) ⑴证明:f(x)在(-1,1)上为奇函数; ⑵对数列x 1=
21
,x n +1=212n
n x x +,求f (x n );
⑶求证
25
2)(1)(1)(121++-
>+++n n x f x f x f n
(Ⅰ)证明:令x =y =0,∴2f (0)=f(0),∴f (0)=0
令y =-x ,则f (x)+f(-x )=f (0)=0 ∴f (x )+f (-x )=0 ∴f (-x )=-f (x ) ∴f(x )为奇函数 (Ⅱ)解:f (x1)=f(21
)=-1,f (xn +1)=f (212n n x x +)=f (n
n n n x x x x ⋅++1)=f(x n )+f (xn)=2f (xn )

)
()
(1n n x f x f +=2即{f (x n )}是以-1为首项,2为公比的等比数列
∴f (x n )=-2n -
1 (Ⅲ)解:
)21
21211()(1)(1)(11
221-++++=+++n n
x f x f x f 221
2)212(2112111
1->+-=--=---=--n n n
而2
2
12)212(252-<+--=++-=++-n n n n ∴25
2)(1)(1)(121++-
>+++n n x f x f x f n
5.已知函数N x f N x x f y ∈∈=)(,),(,满足:对任意,,,2121x x N x x ≠∈都有
)()()()(12212211x f x x f x x f x x f x +>+;
(1)试证明:)(x f 为N上的单调增函数; (2)n N ∀∈,且(0)1f =,求证:()1f n n ≥+;
(3)若(0)1f =,对任意
,m n N ∈,有1)())((+=+n f m f n f ,证明:∑
=<-n
i i
f 1
41
)13(12
. 证明:(1)由①知,对任意*
,,a b a b ∈<N ,都有0))()()((>--b f a f b a ,
由于0<-b a ,从而)()(b f a f <,所以函数)(x f 为*N 上的单调增函数. (2)由(1)可知n N ∀∈都有f(n +1)>f(n),则有f(n +1)≥f (n)+1 ∴f(n+1)-f (n )1≥, ∴f(n )-f(n-1)1≥ ••• ∴ f(2)-f(1)1≥
∴f(1)-f(0)1≥由此可得f (n )-f(0)≥n ∴f (n)≥n+1命题得证
(3)(3)由任意
,m n N ∈,有1)())((+=+n f m f n f
得()1f m = 由f (0)=1得m=0 则f(n+1)=f(n )+1,则f(n)=n+1
21
)311(21311)
311(313
13131)13(121
<-=--=+•••++=-∑
=n
n n n
i i f
6.已知函数()f x 的定义域为[]0,1,且同时满足:
(1)对任意[]0,1x ∈,总有()2f x ≥; (2)(1)3f =
(3)若120,0x x ≥≥且121x x +≤,则有1212()()()2f x x f x f x +≥+-. (I)求(0)f 的值; (II)求()f x 的最大值;
(II I)设数列{}n a 的前n 项和为n S ,且满足*
12(3),n n S a n N =--∈.
求证:1231
12332
()()()()2n n f a f a f a f a n -⨯+++
+≤+-.
解:(I)令120x x ==,由(3),则(0)2(0)2,(0)2f f f ≥-∴≤
由对任意[]0,1x ∈,总有()2,(0)2f x f ≥∴= (II )任意[]12,0,1x x ∈且12x x <,则212101,()2x x f x x <-≤∴-≥
22112111()()()()2()f x f x x x f x x f x f x ∴=-+≥-+-≥
max ()(1)3f x f ∴==
(I II)
*12(3)()n n S a n N =--∈1
112(3)(2)n n S a n --∴=--≥
1111133(2),10n n n n a a n a a --∴=≥=≠∴= 11
1112113333333()(
)()()()23()4n n n n n n n
n f a f f f f f -∴==+≥+-≥-+ 1
11143
333()()n n f f -∴≤+,即
11433())(n n f a f a +≤+。

2211221
14144
144441
12133333333333()()()()2n n n n n n n f a f a f a f a ------∴≤+≤++≤≤+++++=+ 故1
13
()2n n f a -≤+ 1213
13
1()1()()()2n n
f a f a f a n --∴++
+
≤+即原式成立。

7. 对于定义域为[]0,1的函数()f x ,如果同时满足以下三条:①对任意的[]0,1x ∈,总有
()0f x ≥;②(1)1f =;③若12120,0,1x x x x ≥≥+≤,都有1212()()()f x x f x f x +≥+成
立,则称函数()f x 为理想函数.
(1) 若函数()f x 为理想函数,求(0)f 的值;
(2)判断函数()21x
g x =-])1,0[(∈x 是否为理想函数,并予以证明;
(3) 若函数()f x 为理想函数,
假定∃[]00,1x ∈,使得[]0()0,1f x ∈,且
00(())f f x x =,求证00()f x x =.
解:(1)取021==x x 可得0)0()0()0()0(≤⇒+≥f f f f .
又由条件①0)0(≥f ,故0)0(=f .
(2)显然12)(-=x
x g 在[0,1]满足条件①0)(≥x g ;-
也满足条件②1)1(=g . 若01≥x ,02≥x ,121≤+x x ,则
)]12()12[(12)]()([)(21212121-+---=+-++x x x x x g x g x x g 0)12)(12(1222122121≥--=+--=+x x x x x x ,即满足条件③,
故)(x g 理想函数.
(3)由条件③知,任给m 、∈n [0,1],当n m <时,由n m <知∈-m n [0,1],
)()()()()(m f m f m n f m m n f n f ≥+-≥+-=∴
若)(00x f x <,则000)]([)(x x f f x f =≤,前后矛盾; 若)(00x f x >,则000)]([)(x x f f x f =≥,前后矛盾. 故)(00x f x =
8.已知定义在R 上的单调函数()f x ,存在实数0x ,使得对于任意实数12,x x ,总有
0102012()()()()f x x x x f x f x f x +=++恒成立。

(Ⅰ)求0x 的值;
(Ⅱ)若0()1f x =,且对任意正整数n ,有1
(
)12n n
a f =+, ,求数列{an }的通项公式; (Ⅲ)若数列{
b n }满足12
21n n b og a =+,将数列{b n}的项重新组合成新数列{}n c ,具体法则如
下:112233456,,,c b c b b c b b b ==+=++478910,c b b b b =+++……,求
证:
123
24
n c c c c ++++
<。

解:(Ⅰ)令120x x ==,得0()(0)f x f =-,①
令121,0x x ==,得00()()(1)(0)f x f x f f =++,(1)(0)f f ∴=-,② 由①、②得0()(1)f x f =,又因为()f x 为单调函数,01x ∴= (Ⅱ)由(1)得121212()()()(1)()()1f x x f x f x f f x f x +=++=++,
1111
(1)()()()(1),2222f f f f f =+=++
111
()0,()1122f a f ==+= 11111111111
()()()()(1)2()1222222n n n n n n f f f f f f +++++=+=++=+, 1111
()1[()1],222
n n f f ++=+ 112n n a a +=,1
12n n a -⎛⎫= ⎪
⎝⎭

1
112212121212n n n b og a og n -⎛⎫=+=+=+ ⎪
⎝⎭
(Ⅲ)由{C n}的构成法则可知,C n应等于{bn}中的n 项之和,其第一项的项数为
[1+2+…+(n-1)]+1=
2)1(n n -+1,即这一项为2×[2
)1(n
n -+1]-1=n(n -1)+1 C n =n(n-1)+1+n(n-1)+3+…+n(n-1)+2n-1=n 2
(n-1)+2
)121(-+n n =n3
3192912824
+=<
当3n ≥时,322111111
[](1)2(1)(1)
n n n n n n n n n =
<=---+ 333
31111111111
11[]
234822334
(1)(1)
n n n n n ∴+
++++
<++-++
-⨯⨯-⨯⨯+111111291[]18223(1)81224
n n <++-<++=⨯⨯+
解法2:
3234(1)(2)0,4(1)n n n n n n n n --=-≥∴≥-
33333()4(1)411111111111
11()234842311111119291181648161624
n n n n n
n n n
n <=---∴+++++<++-+
+
--<++-<++=<
9.设函数()f x 是定义域在(0,)+∞上的单调函数,且对于任意正数,x y 有
()()()f xy f x f y =+,已知(2)
1f =.
(1)求1()
2f 的值;
(2)一个各项均为正数的数列
{}n a 满足:()()(1)1(*)n n n f S f a f a n N =++-∈,其中n
S 是数列
{}n a 的前n 项的和,求数列{}n a 的通项公式;
(3)在(2)的条件下,是否存在正数M ,使
122n n a a a ⋅⋅⋅
⋅11)a ≥- 2(21)
a ⋅-(21)
n a ⋅-
对一切*n N ∈成立?若存在,求出M 的取值范围;若不存在,说明理由.
解:(1)∵()()()f xy f x f y =+,令1x y ==,有(1)(1)(1)2(1)f f f f =+=,∴(1)0f =.
再令12,2x y ==,有1(1)(2)()2f f f =+,∴1()(1)(2)0112f f f =-=-=-,∴1()12f =-
(2)∵()()(1)1n n n f S f a f a =++-11
[(1)]()[(1)]22n n n n f a a f f a a =++=+,
又∵()f x 是定义域(0,)+∞上单调函数,∵0n S >,1
(1)0
2n n a a +>,∴
1
(1)
2n n n S a a =+ ……①

1n =时,由
1111
(1)
2
S a a =+,得
11a =,当
2
n ≥时,
1111
(1)2n n n S a a ---=
+ ……②
由①-②,得11111
(1)(1)22n n n n n n n
S S a a a a a ----=+-+=, 化简,得
22
11()0
n n n n a a a a ----+=,∴
11()(1)0
n n n n a a a a --+--=,
∵0n a >,∴110
n n a a ---=,即11n n a a --=,∴数列{}n a 为等差数列. 11a =,公差1d =. ∴
1(1)1(1)1n a a n d n n =+-=+-⨯=,故n a n =.
(3)∵
12
2212
2!n n n n a a a n n ⋅⋅⋅=⋅⋅⋅=⋅,
12(21)(21)
(21)13
(21)
n a a a n ---=⋅⋅-

21)(21)n n n n b a a =
--3(21)n n ⋅-而
113(21)(2n n b
n ++⋅-.
∴1n n b b
+==1,

1n n
b
b +>,数列
{}n b 为单调递增函数,由题意n M b ≤
恒成立,则只需min ()n M b ≤=
1b
∴ M ∈,存在正数M ,使所给定的不等式恒成立,M 的取值范围为
.
10.定义在R 上的函数f (x )满足fxy fx fy f ()()()()++=+=11
20,,且x >
1
2
时,f (x )<0。

(1)设a fnn N n =∈()()*
,求数列的前n 项和S n ; (2)判断f (x )的单调性,并证明。

解:(1)f f f ()11212
11
=⎛⎝ ⎫
⎭⎪+⎛⎝ ⎫
⎭⎪-=- 令x=n,y =1,则f n f n f f n ()()()()+=+-=-1112
所以,a a a n n 1112=--=-+,
故数列{}a n 是首项为-1,公差为-2的等差数列。

因此,()()
S n n n n n
=-+-⨯-=-·()112
22
(2)设x x R 12、∈,且x x 12<,则x x 210-> 所以 x x 21121
2-+> 于是f x x ()2112
0-+<
又f x f x f x x ()()()2121
1-=-- =-+-=-+<f x x f f x x ()()()
21211211
2
0 所以f x f x ()()21
<,而函数f (x )在R 上是减函数。

11. 设函数f (x )定义在R上,对于任意实数m 、n,恒有fm n fm fn ()()()+=·,且当x>0时,0<f(x )<1。

(1)求证:f (0)=1,且当x<0时,f (x )>1; (2)求证:f(x)在R上单调递减;
(3)设集合{
}
A x y f xf y f =>(,)|()()()
22
1·, {}
B x y f a x y a R =-+=∈(,)|()21,,若A B ∩=∅,求a的取值范围。

解:(1)令m=1,n=0,得f (1)= f (1)·f (0) 又当x >0时,0< f(x )<1,所以f (0)=1 设x<0,则-x >0
令m=x,n=-x,则f(0)= f (x )·f(-x) 所以f (x)·f(-x )=1
又0< f(-x )<1,所以f x
f x ()()
=->1
1
(2)设x x R 12、∈,且x x 12<,则x
x 210->
所以0121
<-<fx x () 从而f x f x x x f x x f x ()()()()2212211=-+=-· 又由已知条件及(1)的结论知f (x )>0恒成立
所以
f x f x f x x ()()()21
21
=- 所以0121<
<f x f x ()
()
所以f (x 2)< f (x 1),故f (x )在R 上是单调递减的。

(3)由
得:f x y f ()()22
1
+> 因为f (x )在R 上单调递减
所以x y 2
2
1+<,即A 表示圆x y 2
2
1+=的内部 由f (ax -y +2)=1= f(0)得:ax -y+2=0 所以B表示直线ax-y+2=0
所以A B ∩=∅
,所以直线与圆相切或相离,即2112
+≥a
解得:-≤≤33a
12.定义在R 上的函数f (x )对任意实数a 、b 都有f (a +b )+ f(a -b )=2 f (a)·f (b )成立,且f ()00≠。

(1)求f(0)的值; (2)试判断f (x)的奇偶性;
(3)若存在常数c >0使f c
()2
0=,试问f (x )是否为周期函数?若是,指出它的一个周期;若不是,请说明理由。

解:(1)令a=b =0
则f(0)+ f (0)=2 f(0)·f(0) 所以2 f (0)·[f(0)-1]=0 又因为f ()00≠,所以f (0)=1
(2)令a =0,b =x,则f (x )+ f (-x )=2 f(0)·f (x ) 由f (0)=1可得f (-x)= f (x) 所以f(x )是R上的偶函数。

(3)令a x c
b c =+=22
,,则
f x c c f x c c fx c f c +⎛⎝ ⎫⎭⎪+⎡⎣⎢⎤⎦⎥++⎛⎝ ⎫⎭⎪-⎡⎣⎢⎤⎦
⎥=+⎛⎝ ⎫⎭⎪⎛⎝ ⎫
⎭⎪2222222· 因为f c 20⎛⎝ ⎫

⎪=
所以f (x +c )+ f (x )=0 所以f(x+c )=- f(x )
所以f (x +2c)=- f (x+c )= -[-f (x )]= f(x ) 所以f(x)是以2c为周期的周期函数。

13.已知函数f (x )的定义域关于原点对称,且满足:
(1)f x x f x f x f x f x ()()()()()12
12
21
1-=+-·
(2)存在正常数a ,使f(a )=1 求证:(1)f (x )是奇函数;
(2)f(x )是周期函数,并且有一个周期为4a 证明:(1)设t x x =-12
,则
f t f x x f x f x f x f x f x f x f x f x f x x f t ()()()()()()
()()()()()()-=-=
+-=-
+-=--=-21211212211211
··
所以函数f (x )是奇函数。

(2)令x a x a 122==
,,则f a f a f a f a f a ()()()()()
=+-21

即121
12=
+-f a f a ()()
解得:f (2a )=0
所以f x a f x f a f a f x f x fa fa f x f x ()()()()()()[()]()()()
+=
-+--=-+--=-22122121
··
所以()
f x a f x a f x
f x +=-+=--=4121
1()
()()
因此,函数f (x )是周期函数,并且有一个周期为4a。

14.已知f x ()对一切x y ,,满足f f x y f x f y ()()()()00≠+=⋅,,且当x <0时,
f x ()>1,求证:(1)x >0时,01<<f x ();(2)f x ()在R上为减函数。

证明: 对一切x y R ,∈有f x y f x f y ()()()+=⋅。

且f ()00≠,令x y ==0,得f ()01=, 现设x >0,则-<x 0,f x ()->1, 而f f x f x ()()()01=⋅-=
∴-=
>f x f x ()()
1
1 ∴<<01f x (),
设x x R 12,∈且x x 12<, 则0121<-<f x x (), f x f x x x ()[()]2211=-+
=-⋅<f x x f x f x ()()()2111 ∴>f x f x ()()12, 即f x ()为减函数。

15.已知函数f x ()是定义在(]-∞,1上的减函数,且对一切实数x ,不等式
fk x fk x
(s i n )(s i n)-≥-22
恒成立,求k 的值。

分析:由单调性,脱去函数记号,得
k x k x k x k x k k x 22
222222
1111412-≤-≤-⎧⎨⎪⎩⎪⇔≤+-+≥-⎧⎨⎪⎩
⎪sin sin sin sin ()
(sin )(2)
由题意知(1)(2)两式对一切x R
∈恒成立,则有 k x k k x k 22
22
111412941≤+=-+≥-=⎧⎨⎪⎩⎪⎫⎬⎪

⎪⇒=-(s i n )(s i n )m i n m a x 16.设定义在R 上的函数()f x 对于任意,x y 都有()()()f x y f x f y +=+成立,且
(1)2f =-,当0x >时,()0f x <。

(1)判断f(x)的奇偶性,并加以证明;
(2)试问:当-2003≤x ≤2003时,()f x 是否有最值?如果有,求出最值;如果没有,说明理由;
(3)解关于x 的不等式
2211
()()()()22
f bx f x f b x f b ->-,其中22b ≥. 分析与解:⑴令x =y =0,可得f (0)=0
令y=-x,则f(0)=f(-x)+f(x),∴f (-x)= -f(x),∴f(x)为奇函数 ⑵设-3≤x 1<x 2≤3,y=-x 1,x=x 2
则f(x 2-x 1)=f(x2)+f(-x 1)=f(x2)-f(x 1),因为x>0时,f (x)<0, 故f(x 2-x 1)<0,即f(x 2)-f(x 1)<0。

∴f(x2)<f(x 1)、f(x)在区间[-2003、2003]上单调递减
∴x=-2003时,f (x)有最大值f(-2003)=-f(2003)=-f(2002+1)=-[f(2002)+f(1)]=-[f (2001)+f (1)+f(1)]=…=-2003f(1)=4006。

x=2003时,f (x)有最小值为f (2003)= -4006。

⑶由原不等式,得
2
1
[f (bx2) -f(b 2x)]>f(x ) -f(b)。

即f(b x2)+f(-b 2x)>2[f(x)+f(-b )]
∴f(bx 2-b 2x)>2 f (x-b ),即f [bx (x-b)]>f(x-b )+f(x -b) ∴f [bx(x-b)]>f[2 f(x-b)]
由f(x)在x∈R上单调递减,所以bx(x-b)<2(x-b ),∴(x -b)(bx -2) <0 ∵b 2
≥2, ∴b ≥2或b ≤-2
当b >2时,b>
b 2,不等式的解集为⎭⎬⎫
⎩⎨⎧〈〈b x b x 2| 当b<-2时,b<
b 2,不等式的解集为⎭⎬⎫⎩
⎨⎧
〉〈b x b x x 2|或
当b=-2时,不等式的解集为{}
R x x x ∈-≠且,2| 当b=2时,不等式解集为φ
17.已知定义在R 上的函数()f x 满足:
(1)值域为()1,1-,且当0x >时,()10f x -<<; (2)对于定义域内任意的实数,x y ,均满足:()()()
()()
1f m f n f m n f m f n ++=+
试回答下列问题: (Ⅰ)试求()0f 的值;
(Ⅱ)判断并证明函数()f x 的单调性;
(Ⅲ)若函数()f x 存在反函数()g x ,求证:21111511312g g g g n n ⎛⎫⎛⎫
⎛⎫⎛⎫
+++> ⎪
⎪ ⎪ ⎪++⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭
.
分析与解:(Ⅰ)在()()()()()
1f m f n f m n f m f n ++=+中,令0,0m n >=,则有()()()()()
010f m f f m f m f +=+.即:
()()()()()100f m f m f f m f +=+⎡⎤⎣⎦.也即:()()()2010f f m ⎡⎤-=⎣⎦
. 由于函数()f x 的值域为()1,1-,所以,()
()
2
10f m ⎡⎤-≠⎣

,所以()00f =.
(Ⅱ)函数()f x 的单调性必然涉及到()()f x f y -,于是,由已知
()()()()()1f m f n f m n f m f n ++=
+,我们可以联想到:是否有()()()
()()
1f m f n f m n f m f n --=-?(*)
这个问题实际上是:()()f n f n -=-是否成立?
为此,我们首先考虑函数()f x 的奇偶性,也即()()f x f x -与的关系.由于()00f =,所以,在()()()
()()
1f m f n f m n f m f n ++=
+中,令n m =-,得()()0f m f m +-=.所以,函数()f x 为
奇函数.故(*)式成立.所以,()()()()()1f m f n f m n f m f n -=--⎡⎤⎣⎦.任取12,x x R ∈,且12x x <,则210x x ->,故
()210f x x -<且()()211,1f x f x -<<.所
以,()()()()()21212110f x f x f x x f x f x -=--<⎡⎤⎣⎦,所以,函数()f x 在R 上单调递减. (Ⅲ)由于函数()f x 在R上单调递减, 所以,函数()f x 必存在反函数()g x ,
由原函数与反函数的关系可知:()g x 也为奇函数;()g x 在()1,1-上单调递减;且当
10x -<<时,()0g x >.
为了证明本题,需要考虑()g x 的关系式.
在(*)式的两端,同时用g 作用,得:()()()()1f m f n m n g f m f n ⎡⎤--=⎢⎥-⎣⎦
,
令()(),f m x f n y ==,则()(),m g x n g y ==,则上式可改写为:()()1x y g x g y g xy ⎛⎫--= ⎪
-⎝⎭
. 不难验证:对于任意的(),1,1x y ∈-,上式都成立.(根据一一对应). 这样,我们就得到了()g x 的关系式. 这个式子给我们以提示:即可以将2131n n ++写成1x y
xy
--的形式,则可通过裂项相消的方法
化简求证式的左端.
事实上,由于
()()()()
()()
2
1
1
1
1211
121
1131
121
111212n n n n n n n n n n n n -
++++=
=
=
++++--
-⋅++++⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭
,
所以,2
1113112g g g n n n n ⎛⎫⎛⎫⎛⎫
=-
⎪ ⎪ ⎪++++⎝⎭⎝⎭⎝⎭. 所以,211151131g g g n n ⎛⎫⎛⎫
⎛⎫
+++ ⎪
⎪ ⎪++⎝⎭
⎝⎭
⎝⎭
1111112334121111122222g g g g g g n n g g g g g n n ⎡⎤⎡⎤⎡⎤
⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=-+-+- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎢⎥⎢⎥⎢⎥
++⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭
⎝⎭⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫
=-=+-> ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪
++⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭
点评:一般来说,涉及函数奇偶性的问题,首先应该确定()0f 的值.
18.已知函数f (x)对任意实数x、y 都有f(xy )=f (x )·f (y ),且f (-1)=1,f (27)=9,当
时,。

(1)判断f(x )的奇偶性;
(2)判断f (x)在[0,+∞)上的单调性,并给出证明; (3)若
,求a的取值范围。

分析:由题设可知f(x )是幂函数的抽象函数,从而可猜想f (x)是偶函数,且在[0,+∞)上是增函数。

解:(1)令y =-1,则f (-x)=f(x )·f(-1),∵f(-1)=1,∴ f (-x )=f (x ),f (x )为偶函数。

(2)设,∴,,
∵时,,∴,∴f (x 1)<f(x 2),故f (x )在0,+∞)上是
增函数。

(3)∵f (27)=9,又,
∴,∴
,∵
,∴,

,∴
,又
,故。

19.设函数的定义域为全体R,当x<0时,,且对任意的实数x,y∈R,有成立,数列满足,且
(n∈N*)
(Ⅰ)求证:是R上的减函数;
(Ⅱ)求数列的通项公式;
(Ⅲ)若不等式对一切n∈N*均成立,求k的最大值.
解析:(Ⅰ)令,得,
由题意知,所以,故.
当时,,,进而得.
设且,则,
.
即,所以是R上的减函数.
(Ⅱ)由得,
所以.
因为是R上的减函数,所以,
即, 进而,
所以是以1为首项,2为公差的等差数列.
所以,
所以

(Ⅲ)由对一切n∈N*均成立.知对一切n∈N*均成立.
设,
知且
又.
故为关于n的单调增函数,.
所以,k的最大值为
20.函数f (x )的定义域为D {}0x x =>, 满足: 对于任意,m n D ∈,都有 ()()()f mn f m f n =+,且f (2)=1.
(1)求f (4)的值;
(2)如果(26)3,()(0,)f x f x -≤+∞且在上是单调增函数,求x 的取值范围. (1)(4)(22)(2)(2)11 2.f f f f =⨯=+=+= (2) 3=2+1=(4)(2)(42)(8).f f f f +=⨯= 因为()(0,)f x +∞在上是增函数,所以
(26)3(26)(8)026837.f x f x f x x -≤⇔-≤⇔<-≤⇔<≤
21.函数)(x f 的定义域为R,并满足以下条件:①对任意R x ∈,有0)(>x f ; ②对任意x 、R y ∈,有y
x f xy f )]([)(=;③.1)3
1(>f 则
(1)求)0(f 的值; (2)求证:)(x f 在R 上是单调增函数; (3)若ac b c b a =>>>2
,0且,求证:).(2)()(b f c f a f >+ 9.解:解法一:(1)令2,0==y x ,得:2
)]0([)0(f f = ﻩ1)0(0
)0(=∴>∴f f
(2)任取1x 、),(2+∞-∞∈x ,且21x x <. 设,3
1,3
12211p x p x ==则21p p < 21)]31
([)]31([)31()31()()(2121p p f f p f p f x f x f -=-=-
)()
()(,1)3
1
(212
1x f x f x f p p f ∴<∴<> 在R 上是单调增函
(3)由(1)(2)知1)0()(=>f b f 1)(>b f
b a
b f b
c
b f a f )]([)()(=⋅=
b c
b f b
c b f c f )]([)()(=⋅= b
c a b
c
b a b f b f b f
c f a f +>+=+∴)]
([2)]([)]([)()(
而)(2)]
([2)]([2222
22
b f b f b f b b a
c c a b
b b
c a =>∴==>++ )(2)()(b f c f a f >+∴
解法二:(1)∵对任意x 、y∈R,有y
x f xy f )]([)(=
x
f x f x f )]1([)1()(=⋅=∴………1分 ∴当0=x 时0
)]1([)0(f f = ∵任意x ∈R, 0)(>x f …………3分 1)0(=∴f
(2)1)]3
1([)313()1(,1)31(3>=⨯=∴>f f f f
x f x f )]1([)(=∴是R 上单调增函数 即)(x f 是R 上单调增函
数;…(3)c a c a f f f c f a f +>+=+)]1([2)]1([)]1([)()(
而)(2)]1([2)]1([222222b f f f b
b a
c c a b c a =>∴==>++
)(2)()(b f c f a f >+∴
22. 定义在区间(0,∞)上的函f(x)满足:(1)f(x)不恒为零;(2)对任何实数x 、q,都有)()(x qf x f q
=.
(1)求证:方程f(x)=0有且只有一个实根;
(2)若a>b>c>1,且a 、b 、c 成等差数列,求证:)()()(2
b f
c f a f •; (3)(本小题只理科做)若f(x ) 单调递增,且m>n>0时,有)2
(
2)()(n
m f n f m f +==,
求证:32m <<+解:(1)取x=1,q=2,有
的一个根,是即0)(10)1()2()1(2=∴==x f f f f 若存在另一个实根10≠x ,使得
,
0)()(),0(),0((0)(0101111==≠=+∞∈≠x qf x f q x x x x x f q
有成立,且对任意的10)(,0)0)(10==∴≡∴=x x f x f x f 有且只有一个实根与条件矛盾,(恒成立,
(2)21,,1q
q
b c b a c b a ==>>>不妨设 ,
,则q 1>0,20q >∴)()()()()(2
2121b f q q b f b f c f a f q
q
•=•=•,又a+c=2b,
∴ac-b 2
=2
()04
a c --<
即ac<b 2
12
2
2
121221,02,12q q q q b b q q q q ++⎛⎫
∴<∴<+<∴≤< ⎪⎝⎭
)()()(2b f c f a f <∴
(3

.0)(),1(;0)()1,0(),0()(,0)1(>+∞∈<∈+∞=x f x x f x x f f 时,当时单调递增,当在
又).()(,0),()(),()(,)()(n f m f n m n f m f n f m f n f m f -=∴>>-==∴= 令m =b1q
,n =2q
b ,b ,1≠且q021≠q
则f(m)+f(n)=(q )21q +f (b)=f(m n)=0,
22)(,10.12
⎪⎭

⎝⎛+=<<<=∴n m f m f m n mn 且
⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+=
∴+==>+>22)(),2
(2)(,12,1n m f m f n
m f m f mn n m m 2
2⎪⎭⎫ ⎝⎛+=∴n m m
即4m=,222n mn m ++2
224n m m =--∴,由0<n<1得,12402
<--<m m 1>m ,
223+<<∴m
23. 设)(x f 是定义域在]1,1[-上的奇函数,且其图象上任意两点连线的斜率均小于零.
(l)求证)(x f 在]1,1[-上是减函数;
(ll )如果)(c x f -,)(2
c x f -的定义域的交集为空集,求实数c 的取值范围; (lll )证明若21≤≤-c ,则)(c x f -,)(2
c x f -存在公共的定义域,并求这个公共的空义域.
解:(1)∵奇函数)(x f 的图像上任意两点连线的斜率均为负 ﻩ
∴对于任意]11
[21,、-∈x x 且21x x ≠有
0x x )
x (f )x (f 2
121<--
ﻩﻩﻩ从而21x x -与)()(21x f x f -异号
ﻩ∴)(x f 在]11
[,-上是减函数 (2) )(c x f -的定义域为]11
[+-c c ,
)(2
c x f -的定义域为]11[2
2
+-c c , ∵ 上述两个定义域的交集为空集
则有: 112
+>-c c 或112
-<+c c ﻩ解得:2>c 或1-<c
故c 的取值范围为2>c 或1-<c (3)∵ 112
->+c c 恒成立 由(2)知:当2c 1≤≤-时

112+≤-c c
ﻩﻩ 当2c 1≤≤或0c 1≤≤-时 ﻩﻩ112+≥+c c 且 112
-≥-c c 此时的交集为]1,1[(2
+-c c
当10<<c
ﻩ112
+<+c c 且 112-<-c c
此时的交集为]1,
1[2+-c c
故2c 1≤≤-时,存在公共定义域,且
当0c 1≤≤-或2c 1≤≤时,公共定义域为]1,1[(2
+-c c ;
当10<<c 时,公共定义域为]1,1[2+-c c .
24.已知函数f(x)=
1
)(1
)(+-x g x g ,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: f(x)是R 上的增函数 解:设x1>x 2
g (x )是R上的增函数, 且g(x)>0 ∴ g (x 1
) > g(x 2
) >0

g(x 1
)+1 > g (x 2
)+1 >0

1)(22+x g >1)(2
1+x g >0

1)(22+x g -1
)(2
1+x g >0

f(x 1)- f (x 2)=
1)(1)(11+-x g x g - 1)(1)(22+-x g x g =1-1)(21+x g -(1-1
)(2
2+x g )
=
1)(22+x g -1
)(21+x g >0
∴ f (x 1
) >f(x 2

∴ f(x)是R 上的增函数
25..定义在R +上的函数f(x)满足: ①对任意实数m,f(x m
)=mf(x); ②f (2)=1. (1)求证:f(xy )=f(x)+f(y)对任意正数x,y 都成立; (2)证明f(x)是R +上的单调增函数; (3)若f(x)+f(x-3)≤2,求x 的取值范围.
解:(1)令x=2m ,y=2n ,其中m,n 为实数,则f(xy)=f(2m +n
)=(m+n)f (2)=m+n. 又f(x)+f(y)=f(2m )+f (2n )=mf(2)+n f(2)=m +n,所以f(xy)=f(x)+f(y)
,2x ,2x n m ,x x 0:)2(n 2m 121==<<<且使可令设证明
0n m )2(f )n m ()2(f )x x (
f )x (f )x (f )1(n m 2
1
21<-=-===--得由 故f(x 1)<f(x 2),即f(x )是R +上的增函数.
(3)由f(x )+f(x-3)≤2及f(x )的性质,得f[x(x-3)]≤2f(2)=f(2) 解得 3<x ≤4.
26.已知f(x )是定义在R 上的函数,f(1)=1,且对任意x∈R 都有f(x +5)≥f(x)+5,f(x+1)≤f(x)+1.若g (x)=f(x)+1-x,求g(2002) 解:由g (x)=f (x)+1-x,得f(x)=g (x )+x-1.
所以g(x+5)+(x +5)-1≥g(x)+(x-1)+5,g(x+1)+(x+1)-1≤g(x)+(x -1)+1 即 g(x +5)≥g(x ), g(x+1)≤g(x).
所以g (x )≤g(x+5)≤g(x +4)≤g(x +3)≤g(x +2)≤g(x+1),故g(x )=g(x+1) 又g (1)=1,故g(2002)=1.
27.设定义在R 上的函数f(x),满足当x >0时,f(x)>1,且对任意x,y∈R,有f(x+y)=f (x)f(y),f(1)=2
.1)2(f )3x (f 2
1
)]x (f [)2(;,4)x x 3(f )1(22+=++
>-解方程解不等式 解:(1)先证f(x)>0,且单调递增,因为f(x)=f(x +0)=f (x)f(0),x>0时f(x)>1,所以f(0)=1.
则使假设存在某个又,0)x (f ,R x ,0)]2
x
(f [)2x 2x (f )x (f o o 2=∈≥=+=
f(x)=f[(x -x o)+x o ]=f(x-xo )f(x o )=0,与已知矛盾,故f(x)>0
任取x1,x 2∈R 且x 1<x2,则x 2-x1>0,f(x 2-x 1)>1,
所以f (x 1)-f(x2)=f[(x2-x 1)+x1]-f(x 1)=f(x 2-x 1)f(x1)-f(x 1)=f(x 1)[f(x 2-x1)-1]>0. 所以x ∈R时,f(x)为增函数. 解得:{x|1<x <2}
(2)f (1)=2,f(2)=2,f(3)=8,原方程可化为:[f (x)]2+4f(x)-5=0,解得f(x )=1或f (x)=-5(舍)
由(1)得x=0.
28.定义域为R的函数f(x)满足:对于任意的实数x,y都有f(x +y )=f(x)+f(y)成立,且当x>0时f (x)<0恒成立.
(1)判断函数f(x)的奇偶性,并证明你的结论;
(2)证明f(x)为减函数;若函数f(x)在[-3,3)上总有f(x)≤6成立,试确定f(1)应满足的条件;
)
0a ,n (),a (f )x a (f n 1
)x (f )ax (f n 1x )3(22<->-是一个给定的自然数的不等式解关于
解:(1)由已知对于任意x∈R ,y ∈R ,f (x+y )=f (x )+ f (y )恒成立 令x=y=0,得f(0+0)= f (0)+ f (0),∴f (0)=0
令x=-y ,得f(x-x)= f (x)+ f(-x )=0∴对于任意x ,都有f (-x)= - f(x )∴f (x)是奇函数.
(2)设任意x 1,x2∈R 且x 1<x2,则x 2-x 1>0,由已知f (x 2-x 1)<0(1) 又f (x 2-x1)= f (x 2)+ f (-x1)= f (x2)- f (x1)(2)
由(1)(2)得f (x 1)>f (x2),根据函数单调性的定义知f (x 0在(-∞,+∞)上是减函数. ∴f(x )在[-3,3]上的最大值为f (-3).要使f (x )≤6恒成立,当且仅当f(-3)≤6, 又∵f (-3)= - f (3)= - f (2+1)=-[ f(2)+ f (1)]= -[ f (1)+ f (1)+ f(1)]= -3 f(1), ∴f (1)≥-2. (3)
n 1 f(ax 2)- f(x)>n
1
f (a 2x )- f (a ) ⇒ f (a x2)- f (a 2x)>n[f (x )- f (a )] ⇒ f (a x2-a 2x )>nf (x -a)(10分)
由已知得:f[n(x-a )]=nf (x-a) ∴f(ax2-a 2x )>f[n(x-a )] ∵f(x )在(-∞,+∞)上是减函数
∴ax 2-a2x <n(x-a ).即(x-a)(ax-n )<0, ∵a<0,
∴(x-a)(x -
a n
)>0,(11分) 讨论:(1)当a<a
n
<0,即a <-n 时,
原不等式解集为{x | x>a
n
或x <a };
(2)当a=a
n
<0即a=-n 时,原不等式的解集为φ;
(3)当
a
n
<a <0时,即-n <a <0时, 原不等式的解集为{x | x >a 或x <}a
n
29.已知()f x 是定义在R上的不恒为零的函数,且对于任意的,a b R ∈都满足:()()()f a b af b bf a ⋅=+ (Ⅰ)求()()0,1f f 的值;
(Ⅱ)判断()f x 的奇偶性,并证明你的结论;
(Ⅲ)若()()()*222, n n f f u n N n
-==
∈,求数列{}n u 的前n 项的和n S .
解:(Ⅰ)取a=b=0得f(0)=0,取a=b=1得f(1)=0, (Ⅱ)取a=b =-1得f(1)=-2f (-1),所以f(-1)=0, 取a=x ,b=-1得f(-x)=-f(x)+xf(-1)=-f (x), 所以f(x)是奇函数;
(Ⅲ)112n
n S ⎛⎫
=- ⎪⎝⎭

30.(2005年广东省高考试题)设函数()f x 在(,)-∞+∞上满足(2)(2)f x f x -=+,
(7)(7)f x f x -=+,且在闭区间[0,7]上,只有(1)(3)0f f ==.
(Ⅰ)试判断函数()y f x =的奇偶性;
(Ⅱ)试求方程()f x =0在闭区间[-2005,2005]上的根的个数,并证明你的结论. 解:由f (2-x )=f(2+x),f (7-x)=f(7+x )得函数)(x f y =的对称轴为72==x x 和, 从而知函数)(x f y =不是奇函数,
由)14()4()
14()()
4()()7()7()2()2(x f x f x f x f x f x f x f x f x f x f -=-⇒⎩⎨⎧-=-=⇒⎩⎨
⎧+=-+=-
)10()(+=⇒x f x f ,从而知函数)(x f y =的周期为10=T
又0)7(,0)0()3(≠==f f f 而,故函数)(x f y =是非奇非偶函数;
(II)由)14()4()
14()()
4()()7()7()2()2(x f x f x f x f x f x f x f x f x f x f -=-⇒⎩⎨⎧-=-=⇒⎩⎨
⎧+=-+=-
)10()(+=⇒x f x f
(II) 又0)9()7()13()11(,0)0()3(=-=-====f f f f f f 故f(x)在[0,10]和[-10,0]上均有有两个解,
从而可知函数)(x f y =在[0,2005]上有402个解,在[-2005.0]上有400个解, 所以函数)(x f y =在[-2005,2005]上有802个解.
31. 设f x ()定义在R 上且对任意的x 有f x f x f x ()()()=+-+12,求证:f x ()是周期函数,并找出它的一个周期。

分析:这同样是没有给出函数表达式的抽象函数,其一般解法是根据所给关系式进行递推,若能得出f x T f x ()()+=(T 为非零常数)则f x ()为周期函数,且周期为T 。

证明: f x f x f x ()()()()=+-+121 ∴+=+-+f x f x f x ()()()()1232 ()()12+得f x f x ()()()=-+33 由(3)得f x f x ()()()+=-+364
由(3)和(4)得f x f x ()()=+6。

上式对任意x R ∈都成立,因此f x ()是周期函数,且周期为6。

32.设f x ()是定义在R 上的偶函数,其图象关于直线x =1对称。

对任意x x 1201
2
,,∈[]都有f x x f x f x ()()()1212
+=⋅。

(I)设f ()12=,求f f ()()1214
,; (II )证明f x ()是周期函数。

解析:(I)解略。

(II)证明:依题设y f x =()关于直线x =
1对称 故f x f x xR ()()=-∈2,
又由f x ()是偶函数知 f x f x x R
()()-=∈,

2,
()()
f x f x x R
-=-∈
将上式中-x以x代换,得
=+∈
2,
()()
f x f x xR
这表明f x()是R上的周期函数,且2是它的一个周期
f x()是偶函数的实质是f x()的图象关于直线x=0对称
又f x()的图象关于x=1对称,可得f x()是周期函数
33.己知函数f(x)的定义域关于原点对称,且满足以下三条件:
①当是定义域中的数时,有;
②f(a)=-1(a>0,a是定义域中的一个数);
③当0<x<2a时,f(x)<0。

试问:(1)f(x)的奇偶性如何?说明理由。

(2)在(0,4a)上,f(x)的单调性如何?说明理由。

解:(1)∵f(x)的定义域关于原点对称,且是定义域中的数时有
,∴在定义域中。



∴f(x)是奇函数。

(2)设0<x1<x2<2a,则0<x2-x1<2a,∵在(0,2a)上f(x)<0,
∴f(x1),f(x2),f(x2-x1)均小于零,进而知中的,于是f(x1)<f(x2),∴在(0,2a)上f(x)是增函数。

又,∵f(a)=-1,∴,∴
f(2a)=0,设2a<x<4a,则0<x-2a<2a,
,于是f(x)>0,即在(2a,4a)上f(x)>0。

设2a<x1<x2<4a,则0<x2-x1<2a,从而知f(x1),f(x2)均大于零。

f(x2-x1)
<0,∵,∴,即
f(x1)<f(x2),即f(x)在(2a,4a)上也是增函数。

综上所述,f(x)在(0,4a) 34、已知函数f(x)对任意实数x、y都有f(xy)=f(x)·f(y),且f(-1)=1,f
(27)=9,当时,。

(1)判断f(x)的奇偶性;
(2)判断f(x)在[0,+∞)上的单调性,并给出证明;
(3)若,求a的取值范围。

解:(1)令y=-1,则f(-x)=f(x)·f(-1),∵f(-1)=1,∴
f(-x)=f(x),f(x)为偶函数。

(2)设,∴,,
∵时,,∴,∴f(x1)<f(x2),故f(x)在0,+∞)上是增函数。

(3)∵f(27)=9,又,
∴,∴,∵,∴,
∵,∴,又,故。

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