3.2 函数的基本性质

图象往上走还是往下走、最高点和最低点在哪、左右是不是对称——这一节把这些「看得出来」的特点写成能检验的数学语言:单调性、最大(小)值、奇偶性。先从一天的气温开始。

本节知识点区间上的严格单调性最大最小值与取到性奇函数与偶函数奇偶性对应的图象对称一般轴对称与中心对称的函数表达函数 x+a/x 的代数研究

第 1 步

从例子进入

记录某天 6、10、14、18 点的四次气温。这里额外假设相邻读数之间按直线变化,建立一个简化折线模型。横轴是时刻(小时),纵轴是气温(℃)。只有读数本身,不能断定两次记录之间一直升降。

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想一想

在这个简化模型中,从 6 点到 18 点,气温怎么变?

看答案与解析

答案:C

C。6 点到 14 点一个比一个高,14 点以后一个比一个低,最高是 。

「哪一段在升、哪一段在降」「最高是多少」,就是这一节的单调性和最大值、最小值。数学里还要更严:只有四次读数,说「6 点到 14 点一直在升」,得对这段里任意两个时刻都对。这一节后半还讲另一个特点:图象左右对称、绕原点对称,叫奇偶性。

第 2 步

讲清楚

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一、单调性与最大(小)值

1. 先认识几个词:从「爬坡滑梯与对称折纸」建立直觉

要用到:函数、定义域和区间的写法(回看 3.1);二次函数配方找顶点(回看 2.3)。先看下面这幅微图解:

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2. 核心数学定义与性质总览

3. 三步破题思维链:定义法证明单调性与最值求解

想一想

自己试试:。算得 ,,,一个比一个大。 在 上单调递增吗?

看答案与解析

答案:C

C。配方:,对称轴 落在 里,左边一小段在下降:,而 。抽查几个点(A)、只比两端(B)都不是「任意」;它的递增区间是 。

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想一想

自己试试:,。最大值和最小值是?

看答案与解析

答案:A

A。 在 上递减,左端最大 ,右端最小 。选 B 是当成递增了;选 C 把端点的 当成了函数值。

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二、奇偶性及其应用

想一想

自己试试: 是?

看答案与解析

答案:A

A。定义域 。。选 B 的同学看到绝对值就以为是偶函数,可前面还乘了一个 。

想一想

自己试试: 是偶函数, 时 。?

看答案与解析

答案:A

A。偶函数 。选 B 是把 直接代进 的式子,可那个式子只管 ;选 C 是当成奇函数,多了个负号。

4. 用之前必查:三大高频翻车现场

再深一点(可以先跳过)

单调区间端点写开写闭:例如 在 和 上都递增;若求尽可能大的递增区间,应包含 。增加端点还须比较端点值,不能仅凭有定义。端点不在定义域中时只能开。

什么时候能连起来:奇函数在 上递增,那它在 上也递增;左边的值都 ,右边都 ,跨过 也不往回走,所以在 上递增。

奇函数在原点有定义必有 :由 。逆命题不成立,例如平方函数。

第 3 步

动手

图一:拖区间,看单调和最值

选一个函数,拖 轴上的两个端点 、(键盘:Tab 选中,左右方向键移动),再切换端点开、闭。下面会算出这段区间上是否单调、有没有最大值和最小值;不单调时,图上用两条虚线标出一对反例。实心点表示取得到,空心点表示取不到。先用二次函数;后两个是边界情形(进阶):跨过 的 、在 处往下跳的分段函数。

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图二:拖点 P,看 和

拖曲线上的点 (键盘:Tab 选中后用左右方向键)。 是曲线上横坐标为 的点;蓝色方块是 关于 轴的对称点,橙色菱形是 关于原点的对称点。 和哪个重合,这一点就满足哪个等式。也可以把整条曲线翻折过去比一比。前两个是标准的偶函数、奇函数,后面几个是边界情形(进阶)。

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第 4 步

练一练

从易到难排好了。前两道直接用,中间三道是最常见的错,最后一道是挑战。

直接用

想一想

  1. ,。最大值和最小值是?
看答案与解析

答案:A

A。配方 ,在 上递增、 上递减。最大值在拐弯处 ;最小值比两端:,,取 。选 B 是只比了两端,漏了顶点;选 C 是两端只看了右端。

想一想

  1. 是定义在 上的奇函数, 时 。?
看答案与解析

答案:A

A。;奇函数在 有定义,。选 B 是把 代进了 的式子,得 ,可那个式子不管 ;选 D 是只给 加了负号,。

易错

想一想

  1. 。下面哪个说法对?
看答案与解析

答案:C

C。(边界:分别单调不保证合并后仍单调。)每一支内部, 变大 变小;可跨过 :,,反而变大。一对反例就推翻了「减函数」。

所以递减区间写「 和 」,本例不在两段的并集上递减。选 A 只看了每一支自己内部。

想一想

  1. ,。它的最大值和最小值是?
看答案与解析

答案:C

C。(边界:开端点可能取不到。)最小值: 在区间里,,而且 ,两条都满足。

最大值: 越靠近 , 越接近 ,可 不在区间里, 取不到(A 错); 又压不住,(B 错)。比 小的数都会被超过,所以没有最大值。

想一想

  1. 下面说法正确的是?
看答案与解析

答案:C

C。对所有 ,,既等于 也等于 。A 在已知定义域为全体实数时,把「奇函数 」反过来用了, 就是反例。B 的定义域不关于原点对称,第一步就排除。D:,,不相等。在图二里点「」和「」看看。

挑战

想一想

  1. 是定义在 上的奇函数,在 上单调递增。满足 的 的范围是?
看答案与解析

答案:A

A。第一步, 在整个 上递增:奇函数两侧单调性相同, 上也递增;左边的值 ,右边的 ,接得上(见「再深一点」)。

第二步,移项再用奇函数:。递增,所以 ,。

选 B 是把 当成了 ,得 ;选 C 是把不等号方向弄反了,递增函数去掉 时方向不变。

第 5 步

高考真题

选择题点选项自动判对错;填空题写法不同时,看答案自己判。要用到后面章节的题收在最后,学到那里再做。

2025 新高考Ⅰ卷 第 5 题 · 单选

设 是定义在 上且周期为2的偶函数,当 时,,则 ( )。

看答案与解析

答案:A

先用偶函数去负号,再利用周期2移动到 [2,3]。

使用偶性

。

使用周期

,而 。

代入表达式

,选 A。

函数性质是把未知输入转移到已知区间的工具。

2026 新高考Ⅱ卷 第 8 题 · 单选

已知 为定义在 上的偶函数,且 ,当 时,,则

看答案与解析

答案:D

函数关系给出反周期2、周期4;偶性进而给出关于 x=2 的对称。

找到零点

令 x=1,有 。因偶性得 ,进而 ,故 。

利用区间内对称

由 可得周期4,结合偶性有 。于是 ,代入二次式得 ,故 ,再得 。选 D。

函数关系题优先构造落在已知区间内的特殊点和对称点。