專題二 第1講 函數(shù)、基本初等函數(shù)的圖象與性質(zhì)

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1、 第1講 函數(shù)、基本初等函數(shù)的圖象與性質(zhì) 考情解讀 1.高考對函數(shù)的三要素,函數(shù)的表示方法等內(nèi)容的考查以基礎(chǔ)知識為主,難度中等偏下.2.函數(shù)圖象和性質(zhì)是歷年高考的重要內(nèi)容,也是熱點(diǎn)內(nèi)容,對圖象的考查主要有兩個方面:一是識圖,二是用圖,即利用函數(shù)的圖象,通過數(shù)形結(jié)合的思想解決問題;對函數(shù)性質(zhì)的考查,則主要是將單調(diào)性、奇偶性、周期性等綜合一起考查,既有具體函數(shù)也有抽象函數(shù).常以選擇、填空題的形式出現(xiàn),且常與新定義問題相結(jié)合,難度較大. 1.函數(shù)的三要素 定義域、值域及對應(yīng)關(guān)系 兩個函數(shù)當(dāng)且僅當(dāng)它們的三要素完全相同時才表示同一函數(shù),定義域和對應(yīng)關(guān)系相同的兩個函數(shù)是同一函數(shù). 2.

2、函數(shù)的性質(zhì) (1)單調(diào)性:單調(diào)性是函數(shù)在其定義域上的局部性質(zhì).利用定義證明函數(shù)的單調(diào)性時,規(guī)范步驟為取值、作差、判斷符號、下結(jié)論.復(fù)合函數(shù)的單調(diào)性遵循“同增異減”的原則. (2)奇偶性:奇偶性是函數(shù)在定義域上的整體性質(zhì).偶函數(shù)的圖象關(guān)于y軸對稱,在關(guān)于坐標(biāo)原點(diǎn)對稱的定義域區(qū)間上具有相反的單調(diào)性;奇函數(shù)的圖象關(guān)于坐標(biāo)原點(diǎn)對稱,在關(guān)于坐標(biāo)原點(diǎn)對稱的定義域區(qū)間上具有相同的單調(diào)性. (3)周期性:周期性是函數(shù)在定義域上的整體性質(zhì).若函數(shù)在其定義域上滿足f(a+x)=f(x)(a不等于0),則其一個周期T=|a|. 3.函數(shù)的圖象 對于函數(shù)的圖象要會作圖、識圖、用圖. 作函數(shù)圖象有兩種基本方

3、法:一是描點(diǎn)法,二是圖象變換法,其中圖象變換有平移變換、伸縮變換、對稱變換. 4.指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)和冪函數(shù)的圖象和性質(zhì) (1)指數(shù)函數(shù)y=ax(a>0,a≠1)與對數(shù)函數(shù)y=logax(a>0,a≠1)的圖象和性質(zhì),分01兩種情況,著重關(guān)注兩函數(shù)圖象中的兩種情況的公共性質(zhì). (2)冪函數(shù)y=xα的圖象和性質(zhì),分冪指數(shù)α>0,α<0兩種情況. 熱點(diǎn)一 函數(shù)的性質(zhì)及應(yīng)用 例1 (1)(2014·課標(biāo)全國Ⅱ)已知偶函數(shù)f(x)在[0,+∞)單調(diào)遞減,f(2)=0.若f(x-1)>0,則x的取值范圍是________. (2)設(shè)奇函數(shù)y=f(x) (x∈R),滿足對任意

4、t∈R都有f(t)=f(1-t),且x∈時,f(x)=-x2,則f(3)+f的值等于________. 思維啟迪 (1)利用數(shù)形結(jié)合,通過函數(shù)的性質(zhì)解不等式;(2)利用f(x)的性質(zhì)和x∈[0,]時的解析式探求f(3)和f(-)的值. 答案 (1)(-1,3) (2)- 解析 (1)∵f(x)是偶函數(shù), ∴圖象關(guān)于y軸對稱. 又f(2)=0,且f(x)在[0,+∞)單調(diào)遞減, 則f(x)的大致圖象如圖所示, 由f(x-1)>0,得-2

5、得到 f(t+2)=-f(t+1)=-[-f(t)]=f(t), 得函數(shù)y=f(x)的一個周期為2,故f(3)=f(1)=f(0+1)=-f(0)=0,f=f=-. 所以f(3)+f=0+=-. 思維升華 函數(shù)的性質(zhì)主要是函數(shù)的奇偶性、單調(diào)性和周期性以及函數(shù)圖象的對稱性,在解題中根據(jù)問題的條件通過變換函數(shù)的解析式或者已知的函數(shù)關(guān)系,推證函數(shù)的性質(zhì),根據(jù)函數(shù)的性質(zhì)解決問題.  (1)(2013·重慶)已知函數(shù)f(x)=ax3+bsin x+4(a,b∈R),f(lg(log210))=5, 則f(lg(lg 2))等于(  ) A.-5 B.-1 C.3 D.4 (2)已知

6、函數(shù)f(x)=x3+x,對任意的m∈[-2,2],f(mx-2)+f(x)<0恒成立,則x的取值范圍為_________. 答案 (1)C (2) 解析 (1)lg(log210)=lg=-lg(lg 2), 由f(lg(log210))=5,得a[lg(lg 2)]3+bsin(lg(lg 2))=4-5=-1,則f(lg(lg 2))=a(lg(lg 2))3+bsin(lg(lg 2))+4=-1+4=3. (2)易知f(x)為增函數(shù). 又f(x)為奇函數(shù),由f(mx-2)+f(x)<0知, f(mx-2)

7、=mx+x-2,由m∈[-2,2]知g(m)<0恒成立, 即,∴-2x1>1時,[f(x2)-f(x1)](x2-x1)<0恒成立,設(shè)a=f(-),b=f(2),c=f(3),則a,b,c的大小關(guān)系為(  ) A.c>a>b B.c>b>a C.a(chǎn)>c>b D.b>a>c 思維啟迪 (1)可以利用函數(shù)的性質(zhì)或特殊點(diǎn),利用排除法確定圖象.(2)考慮函數(shù)f(x)的單調(diào)性. 答案 (1)C (2)

8、D 解析 (1)函數(shù)的定義域?yàn)閧x|x≠-1},其圖象可由y=的圖象沿x軸向左平移1個單位而得到,y=為奇函數(shù),圖象關(guān)于原點(diǎn)對稱,所以,y=的圖象關(guān)于點(diǎn)(-1,0)成中心對稱.可排除A,D. 又x>0時,y=>0,所以,B不正確,選C. (2)由于函數(shù)f(x)的圖象向左平移1個單位后得到的圖象關(guān)于y軸對稱,故函數(shù)y=f(x)的圖象本身關(guān)于直線x=1對稱,所以a=f(-)=f(),當(dāng)x2>x1>1時,[f(x2)-f(x1)](x2-x1)<0恒成立,等價于函數(shù)f(x)在(1,+∞)上單調(diào)遞減,所以b>a>c.選D. 思維升華 (1)作圖:常用描點(diǎn)法和圖象變換法.圖象變換法常用的有平移變

9、換、伸縮變換和對稱變換.尤其注意y=f(x)與y=f(-x)、y=-f(x)、y=-f(-x)、y=f(|x|)、y=|f(x)|及y=af(x)+b的相互關(guān)系. (2)識圖:從圖象與軸的交點(diǎn)及左、右、上、下分布范圍、變化趨勢、對稱性等方面找準(zhǔn)解析式與圖象的對應(yīng)關(guān)系. (3)用圖:圖象形象地顯示了函數(shù)的性質(zhì),因此,函數(shù)性質(zhì)的確定與應(yīng)用及一些方程、不等式的求解常與圖象數(shù)形結(jié)合研究.  (1)函數(shù)f(x)=1+log2x與g(x)=21-x在同一直角坐標(biāo)系中的圖象大致是(  ) (2)(2013·課標(biāo)全國Ⅰ)已知函數(shù)f(x)=若|f(x)|≥ax,則a的取值范圍是(  ) A.(-∞

10、,0] B.(-∞,1] C.[-2,1] D.[-2,0] 答案 (1)C (2)D 解析 (1)f(x)=1+log2x的圖象過定點(diǎn)(1,1),g(x)=21-x的圖象過定點(diǎn)(0,2). f(x)=1+log2x的圖象由y=log2x的圖象向上平移一個單位而得到,且f(x)=1+log2x為單調(diào)增函數(shù),g(x)=21-x=2×()x的圖象由y=()x的圖象伸縮變換得到,且g(x)=21-x為單調(diào)減函數(shù).A中,f(x)的圖象單調(diào)遞增,但過點(diǎn)(1,0),不滿足;B中,g(x)的圖象單調(diào)遞減,但過點(diǎn)(0,1),不滿足;D中,兩個函數(shù)都是單調(diào)增函數(shù),也不滿足.選C. (2)函數(shù)y=|

11、f(x)|的圖象如圖. ①當(dāng)a=0時,|f(x)|≥ax顯然成立. ②當(dāng)a>0時,只需在x>0時, ln(x+1)≥ax成立. 比較對數(shù)函數(shù)與一次函數(shù)y=ax的增長速度. 顯然不存在a>0使ln(x+1)≥ax在x>0上恒成立. ③當(dāng)a<0時,只需在x<0時,x2-2x≥ax成立. 即a≥x-2成立,∴a≥-2.綜上所述:-2≤a≤0.故選D. 熱點(diǎn)三 基本初等函數(shù)的圖象及性質(zhì) 例3 (1)若函數(shù)f(x)=若f(a)>f(-a),則實(shí)數(shù)a的取值范圍是(  ) A.(-1,0)∪(0,1) B.(-∞,-1)∪(1,+∞) C.(-1,0)∪(1,+∞) D.(-∞

12、,-1)∪(0,1) (2)已知α,β∈[-,]且αsin α-βsin β>0,則下面結(jié)論正確的是(  ) A.α>β B.α+β>0 C.α<β D.α2>β2 思維啟迪 (1)可利用函數(shù)圖象或分類討論確定a的范圍;(2)構(gòu)造函數(shù)f(x)=xsin x,利用f(x)的單調(diào)性. 答案 (1)C (2)D 解析 (1)方法一 由題意作出y=f(x)的圖象如圖. 顯然當(dāng)a>1或-1f(-a).故選C. 方法二 對a分類討論: 當(dāng)a>0時,log2a>loga,即log2a>0,∴a>1. 當(dāng)a<0時,log(-a)>log2(-a),即log

13、2(-a)<0, ∴-10,∴f(x)為增函數(shù), 且函數(shù)f(x)為偶函數(shù),又αsin α-βsin β>0, ∴αsin α>βsin β,∴|α|>|β|,∴α2>β2. 思維升華 (1)指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)、冪函數(shù)和三角函數(shù)是中學(xué)階段所學(xué)的基本初等函數(shù),是高考的必考內(nèi)容之一,重點(diǎn)考查圖象、性質(zhì)及其應(yīng)用,同時考查分類討論、等價轉(zhuǎn)化等數(shù)學(xué)思想方法及其運(yùn)算能力.(2)比較數(shù)式

14、大小問題,往往利用函數(shù)圖象或者函數(shù)的單調(diào)性.  (1)設(shè)<()b<()a<1,那么(  ) A.a(chǎn)aaa, 故ab

15、當(dāng)x≥0時,g(x)=f(x)=2x-為單調(diào)增函數(shù),所以g(x)≥g(0)=0;當(dāng)x<0時,g(x)=f(-x)=2-x-為單調(diào)減函數(shù),所以g(x)>g(0)=0,所以函數(shù)g(x)的最小值是0. 1.判斷函數(shù)單調(diào)性的常用方法 (1)能畫出圖象的一般用數(shù)形結(jié)合法去觀察. (2)由基本初等函數(shù)通過加、減運(yùn)算或復(fù)合而成的函數(shù),常轉(zhuǎn)化為基本初等函數(shù)單調(diào)性的判斷問題. (3)對于解析式較復(fù)雜的一般用導(dǎo)數(shù)法. (4)對于抽象函數(shù)一般用定義法. 2.函數(shù)奇偶性的應(yīng)用 函數(shù)的奇偶性反映了函數(shù)圖象的對稱性,是函數(shù)的整體特性. 利用函數(shù)的奇偶性可以把研究整個函數(shù)具有的性質(zhì)問題轉(zhuǎn)化到只研究部分(

16、一半)區(qū)間上,是簡化問題的一種途徑.尤其注意偶函數(shù)f(x)的性質(zhì):f(|x|)=f(x). 3.函數(shù)圖象的對稱性 (1)若函數(shù)y=f(x)滿足f(a+x)=f(a-x),即f(x)=f(2a-x),則f(x)的圖象關(guān)于直線x=a對稱.提醒:函數(shù)y=f(a+x)與y=f(a-x)的圖象對稱軸為x=0,并非直線x=a. (2)若f(x)滿足f(a+x)=f(b-x),則函數(shù)f(x)的圖象關(guān)于直線x=對稱. (3)若函數(shù)y=f(x)滿足f(x)=2b-f(2a-x),則該函數(shù)圖象關(guān)于點(diǎn)(a,b)成中心對稱. 4.二次函數(shù)、一元二次方程和一元二次不等式是一個有機(jī)的整體,要深刻理解它們之間的相

17、互關(guān)系,能用函數(shù)與方程、分類討論、數(shù)形結(jié)合思想來研究與“三個二次”有關(guān)的問題,高考對“三個二次”知識的考查往往滲透在其他知識之中,并且大都出現(xiàn)在解答題中. 5.指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)的圖象和性質(zhì)受底數(shù)a的影響,解決與指、對數(shù)函數(shù)特別是與單調(diào)性有關(guān)的問題時,首先要看底數(shù)a的范圍. 比較兩個對數(shù)的大小或解對數(shù)不等式或解對數(shù)方程時,一般是構(gòu)造同底的對數(shù)函數(shù),若底數(shù)不同,可運(yùn)用換底公式化為同底的對數(shù),三數(shù)比較大小時,注意與0比較或與1比較. 6.解決與本講有關(guān)的問題應(yīng)注意函數(shù)與方程、數(shù)形結(jié)合、分類討論、化歸與轉(zhuǎn)化等思想的運(yùn)用. 真題感悟 1.(2014·安徽)若函數(shù)f(x)(x∈R)是周期為

18、4的奇函數(shù),且在[0,2]上的解析式為f(x)=則f+f=________. 答案  解析 ∵f(x)是以4為周期的奇函數(shù), ∴f=f=f, f=f=f. ∵當(dāng)0≤x≤1時,f(x)=x(1-x), ∴f=×=. ∵當(dāng)10,且a≠1)的圖象如圖所示,則所給函數(shù)圖象正確的是(  ) 答案 B 解析 由題意得y=logax(a>0,且a≠1)的圖象過(3,1)點(diǎn),可解得a=3.

19、選項(xiàng)A中,y=3-x=()x,顯然圖象錯誤;選項(xiàng)B中,y=x3,由冪函數(shù)圖象可知正確;選項(xiàng)C中,y=(-x)3=-x3,顯然與所畫圖象不符;選項(xiàng)D中,y=log3(-x)的圖象與y=log3x的圖象關(guān)于y軸對稱,顯然不符,故選B. 押題精練 1.已知函數(shù)f(x)=e|ln x|-,則函數(shù)y=f(x+1)的大致圖象為(  ) 答案 A 解析 據(jù)已知關(guān)系式可得 f(x)= 作出其圖象然后將其向左平移1個單位即得函數(shù)y=f(x+1)的圖象. 2.已知函數(shù)f(x)=|logx|,若m

20、) C.[4,+∞) D.(4,+∞) 答案 D 解析 ∵f(x)=|logx|,若m1, ∴m+3n=m+在m∈(0,1)上單調(diào)遞減, 當(dāng)m=1時,m+3n=4,∴m+3n>4. 3.已知f(x)=2x-1,g(x)=1-x2,規(guī)定:當(dāng)|f(x)|≥g(x)時,h(x)=|f(x)|;當(dāng)|f(x)|

21、 由題意得,利用平移變化的知識畫出函數(shù)|f(x)|,g(x)的圖象如圖, 而h(x)=, 故h(x)有最小值-1,無最大值. (推薦時間:40分鐘) 一、選擇題 1.下列函數(shù)f(x)中,滿足“對任意的x1,x2∈(0,+∞)時,均有(x1-x2)[f(x1)-f(x2)]>0”的是(  ) A.f(x)= B.f(x)=x2-4x+4 C.f(x)=2x D.f(x)=logx 答案 C 解析 函數(shù)f(x)滿足“對任意的x1,x2∈(0,+∞)時,均有(x1-x2)[f(x1)-f(x2)]>0”等價于x1-x2與f(x1)-f(x2)的值的符號相同,即可化為

22、>0,表示函數(shù)f(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞增,由此可得只有函數(shù)f(x)=2x符合.故選C. 2.(2014·浙江)在同一直角坐標(biāo)系中,函數(shù)f(x)=xa(x≥0),g(x)=logax的圖象可能是(  ) 答案 D 解析 方法一 分a>1,01時,y=xa與y=logax均為增函數(shù),但y=xa遞增較快,排除C; 當(dāng)0

23、)=xa的圖象應(yīng)是增長越來越慢的變化趨勢,故B錯,D對;C項(xiàng)中由對數(shù)函數(shù)f(x)=logax的圖象知a>1,而此時冪函數(shù)f(x)=xa的圖象應(yīng)是增長越來越快的變化趨勢,故C錯. 3.已知函數(shù)y=f(x)是奇函數(shù),當(dāng)x>0時,f(x)=lg x,則f的值等于(  ) A. B.- C.lg 2 D.-lg 2 答案 D 解析 當(dāng)x<0時,-x>0,則f(-x)=lg(-x). 又函數(shù)f(x)為奇函數(shù),f(-x)=-f(x), 所以當(dāng)x<0時,f(x)=-lg(-x). 所以f=lg =-2, f=f(-2)=-lg 2. 4.若a>b,則下列不等式成立的是(  ) A.

24、ln a>ln b B.0.3a>0.3b C. D.> 答案 D 解析 因?yàn)閍>b,而對數(shù)的真數(shù)為正數(shù),所以ln a>ln b不一定成立; 因?yàn)閥=0.3x是減函數(shù),又a>b,則0.3a<0.3b,故B錯; 因?yàn)閥=在(0,+∞)是增函數(shù),又a>b,則不一定成立,故C錯; y=在(-∞,+∞)是增函數(shù),又a>b,則,即>成立,選D. 5.設(shè)偶函數(shù)f(x)滿足f(x)=2x-4(x≥0),則{x|f(x-2)>0}等于(  ) A.{x|x<-2或x>4} B.{x|x<0或x>4} C.{x|x<0或x>6} D.{x|x<-2或x>2} 答案 B 解析 由

25、于函數(shù)f(x)是偶函數(shù),因此有f(|x|)=f(x),不等式f(x-2)>0, 即f(|x-2|)>0, f(|x-2|)=2|x-2|-4>0,|x-2|>2, 即x-2<-2或x-2>2,由此解得x<0或x>4. 于是有{x|f(x-2)>0}={x|x<0或x>4},故選B. 6.使log2(-x)

26、1-的奇偶性、單調(diào)性均相同的是(  ) A.y=ex B.y=ln(x+) C.y=x2 D.y=tan x 答案 B 解析 因?yàn)楹瘮?shù)f(x)=2x-1-=(2x-),可知函數(shù)f(x)在定義域上是奇函數(shù),且單調(diào)遞增,y=ex為非奇非偶函數(shù),y=x2為偶函數(shù),y=tan x在定義域上是奇函數(shù),但不單調(diào)遞增,只有y=ln(x+)在定義域上是奇函數(shù),且單調(diào)遞增,故選B. 8.(2013·天津)已知函數(shù)f(x)是定義在R上的偶函數(shù),且在區(qū)間[0,+∞)上單調(diào)遞增.若實(shí)數(shù)a滿足f(log2a)+f(loga)≤2f(1),則a的取值范圍是(  ) A.[1,2] B. C.

27、 D.(0,2] 答案 C 解析 由題意知a>0,又loga=log2a-1=-log2a. ∵f(x)是R上的偶函數(shù), ∴f(log2a)=f(-log2a)=f(loga). ∵f(log2a)+f(loga)≤2f(1), ∴2f(log2a)≤2f(1),即f(log2a)≤f(1). 又∵f(x)在[0,+∞)上遞增. ∴|log2a|≤1,-1≤log2a≤1, ∴a∈,選C. 二、填空題 9.已知函數(shù)f(x)=,則f(ln 3)=________. 答案 e 解析 f(ln 3)=f(ln 3+1)=eln 3+1=e,故填e. 10.已知函數(shù)f(x)

28、=x|x-a|,若對任意的x1,x2∈[2,+∞),且x1≠x2,(x1-x2)·[f(x1)-f(x2)]>0恒成立,則實(shí)數(shù)a的取值范圍為________. 答案 {a|a≤2} 解析 f(x)=,由(x1-x2)[f(x1)-f(x2)]>0知,函數(shù)y=f(x)在[2,+∞)單調(diào)遞增,當(dāng)a≤0時,滿足題意,當(dāng)a>0時,只需a≤2,即0

29、,即f=f. 又因?yàn)閒=-a+1,f==, 所以-a+1=. 整理,得a=-(b+1).① 又因?yàn)閒(-1)=f(1), 所以-a+1=,即b=-2a.② 將②代入①,得a=2,b=-4. 所以a+3b=2+3×(-4)=-10. 12.已知定義在R上的函數(shù)y=f(x)滿足以下三個條件: ①對于任意的x∈R,都有f(x+4)=f(x); ②對于任意的x1,x2∈R,且0≤x1<x2≤2,都有f(x1)<f(x2); ③函數(shù)y=f(x+2)的圖象關(guān)于y軸對稱. 則判斷f(4.5),f(6.5),f(7)的大小關(guān)系為________. 答案 f(4.5)<f(7)<f(6

30、.5) 解析 由已知得f(x)是以4為周期且關(guān)于直線x=2對稱的函數(shù).所以f(4.5)=f(4+)=f(), f(7)=f(4+3)=f(3), f(6.5)=f(4+)=f(). 又f(x)在[0,2]上為增函數(shù). 所以作出其在[0,4]上的圖象知 f(4.5)<f(7)<f(6.5). 13.設(shè)函數(shù)f(x)=(x∈Z),給出以下三個結(jié)論: ①f(x)為偶函數(shù);②f(x)為周期函數(shù);③f(x+1)+f(x)=1,其中正確結(jié)論的序號是________. 答案 ①②③ 解析 對于x∈Z,f(x)的圖象為離散的點(diǎn),關(guān)于y軸對稱,①正確;f(x)為周期函數(shù),T=2,②正確;f(x

31、+1)+f(x)=+=1+=1,③正確. 14.能夠把圓O:x2+y2=16的周長和面積同時分為相等的兩部分的函數(shù)稱為圓O的“和諧函數(shù)”,下列函數(shù)是圓O的“和諧函數(shù)”的是________. ①f(x)=ex+e-x  ②f(x)=ln ③f(x)=tan  ④f(x)=4x3+x 答案 ②③④ 解析 由“和諧函數(shù)”的定義知,若函數(shù)為“和諧函數(shù)”,則該函數(shù)為過原點(diǎn)的奇函數(shù),①中,f(0)=e0+e-0=2,所以f(x)=ex+e-x的圖象不過原點(diǎn),故f(x)=ex+e-x不是“和諧函數(shù)”;②中f(0)=ln=ln 1=0,且f(-x)=ln=-ln=-f(x),所以f(x)為奇函數(shù),所以f(x)=ln為“和諧函數(shù)”;③中,f(0)=tan 0=0,且f(-x)=tan=-tan=-f(x),f(x)為奇函數(shù),故f(x)=tan為“和諧函數(shù)”;④中,f(0)=0,且f(x)為奇函數(shù),故f(x)=4x3+x為“和諧函數(shù)”,所以,②③④中的函數(shù)都是“和諧函數(shù)”.

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