函数奇偶性判断:先看定义域再算f(−x)

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函数奇偶性判断分两步:先看定义域是否关于原点对称,不对称就直接判为非奇非偶函数;对称了再算 f(−x),等于 f(x) 是偶函数,等于 −f(x) 是奇函数,两个都不成立就是非奇非偶函数。图像上,偶函数关于 y 轴对称,奇函数关于原点对称。下面 4 道例题覆盖三种结论,其中一道是分段函数。

两步判断与图像特征

结论 定义域 f(−x) 与 f(x) 图像
偶函数 关于原点对称 f(−x) = f(x) 关于 y 轴对称
奇函数 关于原点对称 f(−x) = −f(x) 关于原点对称
非奇非偶 不对称,或对称但两式都不成立 举一个 x 说明不相等 两种对称都没有

第一步为什么要先做:f(−x) 要有意义,−x 就必须也在定义域里。定义域像 [−1, 2] 这样一边长一边短时,x = 2 有函数值而 x = −2 没有,比较 f(−x) 与 f(x) 无从谈起。

第二步算 f(−x) 时,把式子里每一个 x 都换成 (−x),带着括号代入,再和 f(x) 比较。说「非奇非偶」要举出具体的 x,例如 f(1) ≠ f(−1) 且 f(−1) ≠ −f(1)。另有一个特殊情形:f(x) = 0 且定义域对称时,它既是奇函数又是偶函数。判断出来以后,图像只需画出 y 轴右侧的一半,另一半按对称关系补齐。

四道例题

例 1 判断 f(x) = x³ − 1/x 的奇偶性。定义域是 {x | x ≠ 0},关于原点对称。f(−x) = (−x)³ − 1/(−x) = −x³ + 1/x = −(x³ − 1/x) = −f(x),是奇函数。它的定义域不含 0,所以图像不过原点。

例 2 判断 f(x) = x²,x ∈ [−1, 2] 的奇偶性。式子 x² 看着像偶函数,但定义域 [−1, 2] 不关于原点对称:2 在里面,−2 不在。所以它是非奇非偶函数,第二步不用算。

数轴上定义域从负1到2,负2处是空心点不在其中

例 3 判断 f(x) = |x + 1| + |x − 1| 的奇偶性。定义域是 R。f(−x) = |−x + 1| + |−x − 1| = |x − 1| + |x + 1| = f(x),是偶函数。取值核对:f(2) = 3 + 1 = 4,f(−2) = 1 + 3 = 4。

y等于x加1的绝对值加x减1的绝对值,图像关于y轴对称

例 4 分段函数。 判断下面这个函数的奇偶性:

f(x)=\begin{cases}x^2+2x, & x>0\\ -x^2+2x, & x<0\end{cases}

定义域是 {x | x ≠ 0},关于原点对称。分段函数要分两段各算一次,关键是看 −x 落在哪一段:

  • 当 x > 0 时,−x < 0,用第二段:f(−x) = −(−x)² + 2(−x) = −x² − 2x = −(x² + 2x) = −f(x)。
  • 当 x < 0 时,−x > 0,用第一段:f(−x) = (−x)² + 2(−x) = x² − 2x = −(−x² + 2x) = −f(x)。

两段都成立,所以是奇函数。取值核对:f(1) = 1 + 2 = 3,f(−1) = −1 − 2 = −3,互为相反数。

例4分段函数两段图像关于原点对称,点(1,3)与(−1,−3)

三个易错点

  1. 跳过定义域。 例 2 如果直接算 f(−x) = x²,会误判成偶函数。
  2. 分段函数只算一段。 例 4 两段各有一次代换,只验一段不能下结论;代换时 −x 要用它所在那一段的式子。
  3. 以为奇函数都过原点。 只有 0 在定义域内时才有 f(0) = 0,例 1 的图像就不过原点。

在编辑器里录分段函数,用 \begin{cases} 环境,两段之间写 \\ 换行,条件前用 & 对齐;绝对值直接输入竖线 |x + 1|。

编辑器里用cases环境写好的例4分段函数

判完奇偶性,可以取一对非零的 x 与 −x(例如 2 与 −2)代进去核对:判为偶函数的,两个值应相等;判为奇函数的,应互为相反数;对不上就回头查第二步的代换。这一步只能查出算错,代替不了第一步看定义域。

延伸阅读

  • 高中数学函数图像:6 类基本函数的形状与性质对照
  • 对数函数图像及性质:底数大于 1 与小于 1 时对数函数的图像与单调性
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常见问题

奇函数一定过原点吗?
不一定。只有零在定义域内时,奇函数才满足零处的函数值等于零,图像才过原点。像 y 等于 x 分之一,定义域不含零,它是奇函数,图像却不过原点。反过来,如果已知奇函数在零处有定义,就可以直接用零处函数值为零来求参数。