函数专练 9—抽象函数
一、单选题
1.已知函数 ( )f x 的定义域为实数集 R ,对 x R ,有 ( 2) ( )f x f x 成立,且 f (2) 5 ,
则 (100) (f )
A.10 B.5 C.0 D. 5
2.已知 ( )f x , ( )g x 是定义在 R 上的偶函数和奇函数,若 2( ) ( ) 2 xf x g x ,则 ( 1) (g )
A.5 B. 5 C.3 D. 3
3.若定义在 R 上的函数 ( )f x 在 ( , 1] 上单调递减.若 ( ) ( 2 )f x f x ,且 ( 4) 0f ,
则不等式 ( 3) 0f x
x
的解集为 ( )
A.[ 4 , 1] [3 , ) B.[ 4 , 1] (0 ,1]
C.[ 4 , 0] [2 , ) D.[ 1 , 0) [5 , )
4.已知函数 ( )f x 对任意 x R 都有 ( 6) ( ) 2f x f x f (3),且 ( 1)y f x 的图象关于点
(1,0) 对称,则 (2016) (f )
A.0 B. 1 C.1 D.6
5.已知函数 ( )f x 的定义域为 R ,且满足 ( ) ( ) 2 ( ) ( )f x y f x y f x f y ,且 1 2( )2 2f ,
(0) 0f ,则 (2021) (f )
A.2021 B.1 C.0 D. 1
6.已知函数 ( )f x ,对任意实数 m 、 n 都有 ( ) ( ) ( ) 35f m n f m f n .已知 f (1) 31 ,
则 f (1) f (2) f (3) ( )( *)f n n N 的最大值等于 ( )
A.133 B.135 C.136 D.138
7.定义在 ( 1,1) 上的函数 ( )f x 满足 ( ) ( ) ( ) 2f x g x g x ,对任意的 1x , 2 ( 1,1)x , 1 2x x ,
恒有 1 2 1 2[ ( ) ( )]( ) 0f x f x x x ,则关于 x 的不等式 (3 1) ( ) 4f x f x 的解集为 ( )
A. 1( , )4
B. 1( ,0)4
C. 1( , )4
D. 2( ,0)3
8.已知 ( 1)y f x 是定义在 R 上的奇函数,且 ( 4) (2 )f x f x ,当 [ 1x ,1) 时,
( ) 2xf x ,则 (2021) (2022) (f f )
A.1 B.4 C.8 D.10
二、多选题
9.已知 ( )f x , ( )g x 都是定义在 R 上的函数,且 ( )f x 为奇函数, ( )g x 的图象关于直线 1x
对称,则下列说法中正确的有 ( )
A. (y g f ( ) 1)x 为偶函数
B. (y g f ( ))x 为奇函数
C. y f ( ( ))g x 的图象关于直线 1x 对称
D. y f ( ( 1))g x 为偶函数
10 . 已 知 定 义 域 为 R 的 函 数 ( )f x 对 任 意 的 实 数 x , y 满 足
( ) ( ) ( )( ) cos2 2 2
f x f y x y x yf , 且 1(0) (1) 0, ( ) 12f f f , 并 且 当 1(0, )2x 时 ,
( ) 0f x ,则下列选项中正确的是 ( )
A.函数 ( )f x 是奇函数
B.函数 ( )f x 在 1 1( , )2 2
上单调递增
C.函数 ( )f x 是以 2 为周期的周期函数
D. 5( ) 02f
11.已知函数 ( )f x , (x , 0) (0 , ) ,对于任意的 x , (y , 0) (0 , ) ,
( ) ( ) ( )f xy f x f y ,则 ( )
A. ( )f x 的图象过点 (1,0) 和 ( 1,0)
B. ( )f x 在定义域上为奇函数
C.若当 1x 时,有 ( ) 0f x ,则当 1 0x 时, ( ) 0f x
D.若当 0 1x 时,有 ( ) 0f x ,则 ( ) 0f x 的解集 (1, )
12.已知 ( )f x 是定义在 R 上的奇函数,且 (1 ) (1 )f x f x ,当 0 1x 时, ( )f x x ,关于
函数 ( ) | ( ) | (| |)g x f x f x ,下列说法正确的是 ( )
A. ( )g x 为偶函数 B. ( )g x 在 (1,2) 上单调递增
C. ( )g x 不是周期函数 D. ( )g x 的最大值为 2
三、填空题
13.已知函数 ( )f x 对于任意的实数 x ,y 满足 ( ) ( ) ( )f x y f x f y ,且 ( )f x 恒大于 0,若 f
(1) 3 ,则 ( 1)f .
14.已知定义在 R 上的奇函数 ( )y f x 满足 ( 8) ( ) 0f x f x ,且 f (5) 5 ,则
(2019) (2024)f f .
15 . 已 知 ( )f x 是 定 义 在 (1, ) 上 的 减 函 数 , 若 对 于 任 意 的 x , (1, )y , 均 有
( ) ( ) (2 )f x f y f x y ,且 f (2) 1 ,则不等式 ( ) ( 1) 2 0f x f x
的解集为 .
16 . 已 知 函 数 ( )f x 满 足 : 1(1) 4f , 4 ( ) ( ) ( ) ( )(f x f y f x y f x y x , )y R , 则
(2022)f .
四、解答题
17.若函数 ( )y f x 对任意 x , y R ,恒有 ( ) ( ) ( )f x y f x f y .
(1)指出 ( )y f x 的奇偶性,并给予证明;
(2)如果 0x 时, ( ) 0f x ,判断 ( )f x 的单调性;
(3)在(2)的条件下,若对任意实数 x ,恒有 2 2( ) ( 2) 0f kx f x x 成立,求 k 的取
值范围.
18.定义在 R 上的函数 ( )f x ,对任意 1x 、 2x R ,满足下列条件:
① 1 2 1 2( ) ( ) ( ) 2f x x f x f x ;② f (2) 4 .
(1)是否存在一次函数 ( )f x 满足条件①②,若存在,求出 ( )f x 的解析式;若不存在,说
明理由.
(2)证明: ( ) ( ) 2g x f x 为奇函数.
19.定义在 (0, ) 上的函数 ( )f x 对于任意的 x , *y R ,总有 ( ) ( ) ( )f x f y f xy ,且当 1x
时, ( ) 0f x 且 f (e) 1 .
(1)求 f (1)的值;
(2)判断函数在 (0, ) 上的单调性,并证明;
(3)求函数 ( )f x 在 21[ , ]ee
上的最大值与最小值.
20.已知函数 ( )f x 对任意实数 x ,y 恒有 ( ) ( ) ( )f x y f x f y ,且 ( 2) 3f .当 0x 时,
( ) 0f x .
(1)证明: ( )f x 是 R 上的增函数;
(2)求关于 x 的不等式 2 2( ) ( ) ( 3 ) 3f ax f ax f x x 的解集.
第三章 函数专练 9—抽象函数答案
1.解:根据题意,对 x R ,有 ( 2) ( )f x f x 成立,则 ( 4) ( 2) ( )f x f x f x ,
则 ( )f x 是周期为 4 的周期函数,
则 (100) (4 96)f f f (4),
又由 f (4) f (2) 5 ,
故选: D .
2.解:根据题意, 2( ) ( ) 2 xf x g x ,
则 f (1) g (1) 2 12 2 ,①
2 1( 1) ( 1) 2 8f g ,
又由 ( )f x , ( )g x 是定义在 R 上的偶函数和奇函数,则 ( 1) ( 1)f g f (1) g (1) 8 ,
②
联立①②可得: g (1) 3 ,
( )g x 是定义在 R 上的奇函数,则 ( 1)g g (1) 3 ,
故选: D .
3.解:定义在 R 上的函数 ( )f x 在 ( , 1] 上单调递减.
( ) ( 2 ) 1f x f x x 为对称轴,故 f (2) ( 4) 0f ,
函数 ( )f x 的大致图像为:
当 3 2x
或 3 4x ,即 5x
或 1x 时, ( 3) 0f x
,
当 4 3 2x ,即 1 5x 时, ( 3) 0f x ,
不等式 ( 3) 0f x
x
的解集为:[ 1 , 0) [5 , ) ,
故选: D .
4.解:因为函数 ( 1)y f x 的图象关于点 (1,0) 对称,
所以函数 ( )y f x 的图象关于点 (0,0) 对称,
即函数 ( )y f x 是奇函数,
令 3x 得, ( 3 6) ( 3) 2f f f (3),
即 f (3) f (3) 2 f (3),解得 f (3) 0 .
所以 ( 6) ( ) 2f x f x f (3) 0 ,即 ( 6) ( )f x f x ,
所以 ( 12) ( )f x f x ,即函数的周期是 12.
所以 (2016) (12 168) (0) 0f f f .
故选: A .
5.解:令 0x y ;
则 (0) (0) 2 (0) (0)f f f f ,
故 2 (0)( (0) 1) 0f f ;
故 (0) 1f ; ( (0) 0f 舍)
令 1
2x y ;
则 f (1) 1 1(0) 2 ( ) ( )2 2f f f ,
故 f (1) 0 ;
( 1) ( 1) 2 ( )f x f x f x f (1) 0 ,
即 ( 1) ( 1) ( 2) ( ) ( 4) ( )f x f x f x f x f x f x ,
故 ( )f x 的周期为 4,即 ( )f x 是周期函数.
(2021)f f (1) 0 ,
故选: C .
6.解:因为对任意实数 m 、 n 都有 ( ) ( ) ( ) 35f m n f m f n , f (1) 31 ,
则 ( 1) ( )f n f n f (1) 35 ( ) 4f n ,
所以 ( 1) ( ) 4f n f n ,
故{ ( )}f n 是以 31 为首项,以 4 为公差的等差数列,
所以 f (1) f (2) f (3) 2( 1)( ) 31 ( 4) 2 332
n nf n n n n ,
对称轴为 33
4n ,因为 *n N ,所以当 8n 时, f (1) f (2) f (3) ( )f n 取
得最大值为 136.
故选: C .
7.解:对任意的 1x , 2 ( 1,1)x , 1 2x x ,恒有 1 2 1 2[ ( ) ( )]( ) 0f x f x x x ,所以 ( )f x 是增
函数,
设 ( ) ( ) 2 ( ) ( )h x f x g x g x ,则 ( )h x 为奇函数,且在 ( 1,1) 上为增函数,
所以不等式 (3 1) ( ) 4f x f x ,等价于 (3 1) 2 ( ) 2 0f x f x ,
即 (3 1) ( ) 0h x h x ,亦即 (3 1) ( ) ( )h x h x h x ,
可得
1 3 1 1
1 1
3 1
x
x
x x
,解得 1 04 x ,
故选: B .
8.解:根据题意, ( 1)y f x 是定义在 R 上的奇函数,则 ( )f x 的图象关于点 (1,0) 对称,
则有 (2 ) ( )f x f x ,
又由 ( 4) (2 )f x f x ,则 ( 4) ( )f x f x ,
则有 ( 8) ( 4) ( )f x f x f x ,即函数 ( )f x 是周期为 8 的周期函数,
(2021) (5 252 8)f f f (5) f (1),
(2022) (6 252 8)f f f (6) f (2) (0)f ,
( )f x 的图象关于点 (1,0) 对称,则 f (1) 0 ,则 (2021) 0f ,
当 [ 1x ,1) 时, ( ) 2xf x ,则 (0) 1f ,则 (2022) 1f ,
则 (2021) (2022)f f f (1) (0) 1f ,
故选: A .
9.解:根据题意, ( )f x 为奇函数,则 ( ) ( )f x f x , ( )g x 图象关于直线 1x 对称,则
(1 ) (1 )g x g x ,
据此分析:
对于 A ,对于 ( ( ) 1)y g f x , ( ( ) 1) (1 ( )) ( ( ) 1)g f x g f x g f x ,则函数 ( ( ) 1)y g f x
为偶函数, A 正确;
对于 B ,对于 ( ( ))y g f x ,有 ( ( )) ( ( )) ( ( ))g f x g f x g f x ,不是奇函数, B 错误;
对于 C , ( )g x 图象关于直线 1x 对称,即 (1 ) (1 )g x g x ,则有 ( (1 )) ( (1 ))f g x f g x .
则函数 ( ( ))y f g x 图象关于直线 1x 对称, C 正确;
对于 D , ( )g x 图象关于直线 1x 对称,则 (1 ) (1 )g x g x ,对于 ( ( 1))y f g x ,有
( ( 1)) ( ( 1))f g x f g x ,则 ( ( 1))f g x 为偶函数, D 正确;
故选: ACD .
10.解:令 y x ,可得 ( ) ( ) (0)cos 02
f x f x f x ,
( ) ( )f x f x ,函数 ( )f x 是奇函数,故 A 正确;
设 1 2
1 1
2 2x x ,则当 1(0, )2x 时, ( ) 0f x ,
1 2( ) ( ) (2
f x f x f 1 2 )cos2
x x 1 2( ) 02
x x ,
1 2( ) ( )f x f x ,函数 ( )f x 在 1 1( , )2 2
上单调递增,故 B 正确;
( 2) ( ) ( 2) ( )
2 2
f x f x f x f x f (1) cos( 2) 02
,可得 ( 2) ( )f x f x ,
函数 ( )f x 是以 2 为周期的周期函数,故 C 正确;
④ 5 1 1( ) ( ) ( ) 12 2 2f f f ,故 D 不正确.
故选: ABC .
11.解:对于 A ,对任意的 x , (y , 0) (0 , ) , ( ) ( ) ( )f xy f x f y ,
令 1x y ,则 (1 1)f f (1) f (1),解得 f (1) 0 ,
再令 1x y ,则 [( 1) ( 1)] ( 1) ( 1)f f f ,解得 ( 1) 0f ,
所以 ( )f x 的图象过点 (1,0) 和 ( 1,0) ,故 A 正确;
对于 B ,令 1y ,则 ( ) ( ) ( 1)f x f x f ,所以 ( ) ( )f x f x ,
又函数 ( )f x 的定义域关于原点对称,所以函数 ( )f x 为偶函数,故 B 错误;
对于 C ,设 1x , 2 (0, )x ,且 1 2x x ,则 1
2
1x
x
,
若当 1x 时,有 ( ) 0f x ,所以 1
2
( ) 0xf x
,
所以 1 1 1
1 2 2 2 2 2
2 2 2
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 0x x xf x f x f x f x f x f f x fx x x
,
所以 1 2( ) ( )f x f x ,
所以 ( )f x 在 (0, ) 上的是增函数,
由函数 ( )f x 为偶函数,可得 ( )f x 在 ( ,0) 上是减函数,
所以当 1 0x 时, ( ) ( 1) 0f x f ,故 C 正确;
对于 D ,设 1x , 2 (0, )x ,且 1 2x x ,则 1
2
0 1x
x
,
当 0 1x 时,有 ( ) 0f x ,则 1
2
( ) 0xf x
,
所以 1 1 1
1 2 2 2 2 2
2 2 2
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 0x x xf x f x f x f x f x f f x fx x x
,
所以 1 2( ) ( )f x f x ,
所以 ( )f x 在 (0, ) 上的是增函数,
由函数 ( )f x 为偶函数,可得 ( )f x 在 ( ,0) 上是减函数,
因为当 0 1x 时, ( ) 0f x ,可得当 1 0x 时, ( ) 0f x ,
当 1x 时, ( ) ( 1) 0f x f ,当 1x 时, ( )f x f (1) 0 ,故 D 错误.
故选: AC .
12.解:根据题意,依次分析选项:
对 于 A , 函 数 ( )g x 的 定 义 域 为 R , 且
( ) | ( ) | (| |) | ( ) | (| |) | ( ) | (| |) ( )g x f x f x f x f x f x f x g x ,
所以 ( )g x 为偶函数,故 A 正确;
对于 B ,因为 (1 ) (1 )f x f x ,所以 ( )f x 的图象关于直线 1x 对称,
又 ( )f x 是奇函数,当 0 1x 时, ( )f x x ,则 ( )f x 的部分图象如图所示,
在区间 (1,2) 上, ( ) 2f x x ,
在区间 (1,2) 上, ( ) | ( ) | (| |) 2(2 ) 4 2g x f x f x x x , ( )g x 在区间 (1,2) 上为减函数,故 B
错误;
对于 C , ( )f x 为奇函数,且 ( )f x 的图象关于直线 1x 对称,
函数 ( )f x 的最小正周期为 4,
当 0x
时, 2 ( ), [4 ,2 4 ]( ) ( )0, (2 4 ,4 4 ]
f x x k kg x k Nx k k
,故 ( )g x 不是周期函数,选项 C 正确;
对于 D ,当 0x
时,易知 ( )g x 的最大值为 2,由偶函数的对称性可知,当 0x 时, ( )g x 的
最大值也为 2,
( )g x 在整个定义域上的最大值为 2,故选项 D 正确.
故选: ACD .
13.解:令 0x y ,则 2(0) (0)f f ,解得 (0) 1f 或 (0) 0f ,
因为 ( )f x 恒大于 0,所以 (0) 1f ,
令 1x , 1y ,则 (0)f f (1) ( 1)f ,
因为 f (1) 3 ,所以 1( 1) 3f .
故答案为: 1
3
.
14.解:根据题意,函数 ( )y f x 满足 ( 8) ( ) 0f x f x ,即 ( 8) ( )f x f x ,
则有 ( 16) ( 8) ( )f x f x f x ,
即函数 ( )f x 是周期为 16 的周期函数,
则 (2024) (8 126 16)f f f (8) (0)f ,
(2019) (3 126 16)f f f (3),
又由 ( )f x 为 R 上的奇函数,则 (0) 0f , f (3) ( 3)f f (5) 5 ,
则 (2019) (2024) (0)f f f f (3) 5 ,
故答案为:5.
15.解:根据 ( ) ( ) (2 )x yf x f y f , f (2) 1 ,可得 2 1 1 f (2) f (2) 4(2 )f ,
由 ( ) ( 1) 2 0f x f x
,得 ( ) ( 1) 2f x f x
,可化为 2 1 4(2 ) (2 )xf f
,
由 ( )f x 是定义在 (1, ) 上的减函数,得
2 1 4
2 1
2 2
1
1 1
2 1
x
x
x
x
,解得 52 2x ,
所以不等式 ( ) ( 1) 2 0f x f x
的解集为 5(2, ]2
.
故答案为: 5(2, ]2
.
16.解:因为函数 ( )f x 满足: 1(1) 4f , 4 ( ) ( ) ( ) ( )(f x f y f x y f x y x , )y R ,
所以取 1x , 0y ,得 4 f (1) (0)f f (1) f (1) 1
2
,
所以 1(0) 2f ,
取 1y ,有 4 ( )f x f (1) ( 1) ( 1)f x f x ,即 ( ) ( 1) ( 1)f x f x f x ,
同理: ( 1) ( 2) ( )f x f x f x ,
所以 ( 2) ( 1)f x f x ,
所以 ( ) ( 3) ( 6)f x f x f x
所以函数是周期函数,周期 6T ,
故 1(2022) (0) 2f f .
故答案为: 1
2
.
17.解:(1) ( )f x 是奇函数.
令 0x y ,可知 (0 0) (0) (0)f f f ,解得 (0) 0f ,
令 y x ,则 ( ) ( ) ( ) (0) 0f x x f x f x f ,
所以 ( ) ( )f x f x ,
所以函数 ( )f x 是奇函数.
(2) ( )f x 在 R 上是减函数.
( )f x 对任意 x , y R ,都有 ( ) ( ) ( )f x y f x f y ,
当 0x 时, ( ) 0f x .
令 1 2x x ,则 1 2 0x x ,且 1 2 1 2( ) ( ) ( ) 0f x x f x f x ,
由(1)知, 1 2( ) ( ) 0f x f x ,所以 1 2( ) ( )f x f x .
所以 ( )f x 在 R 上是减函数.
(2)因为对任意实数 x ,恒有 2 2( ) ( 2) 0f kx f x x 成立,
所以 2 2 2( ) ( 2) ( 2)f kx f x x f x x ,
所以 2 2 2kx x x ,即 2( 1) 2 0k x x ,
当 1 0k ,即 1k 时, 2 0x 不恒成立,
当 1 0k ,即 1k 时,则 1 0
1 8( 1) 0
k
k
,
解得 7
8k ,
即实数 k 的取值范围是 7( , )8
.
18.(1)解:假设存在一次函数 ( )f x ,设 ( ) ( 0)f x kx b k ,
则 1 2 1 2( ) ( )f x x k x x b ,
1 2 1 2( ) ( ) 2 ( ) 2 2f x f x k x x b ,
所有 2 2b b , 2b ,
f (2) 2 4k b , 1k ,
故满足条件的一次函数为: ( ) 2f x x ;
(2)证明:定义在 R 上的函数 ( )f x 对任意的 1x 、 2x R ,都有 1 2 1 2( ) ( ) ( ) 2f x x f x f x
成立,
令 1 2 0x x ,则 (0 0) (0) (0) 2f f f , (0) 2f ,
令 1x x , 2x x ,则 ( ) ( ) ( ) 2f x x f x f x ,
[ ( ) 2] [ ( ) 2] 0f x f x ,即 ( ) ( ) 0g x g x ,于是 ( ) ( )g x g x ,
( ) ( ) 2g x f x 为奇函数.
19.解:(1)因为 ( ) ( ) ( )f x f y f xy ,
令 1x y ,则有 f (1) f (1) f (1),
故 f (1) 0 ;
(2) ( )f x 在 (0, ) 上单调递减,证明如下:
令 1xy x , 2x x , 1y ,有 xy x , ( ) 0f y ,
可得 2 1( ) ( ) ( )f x f y f x ,则 1 2( ) ( ) ( ) 0f x f x f y ,
故对任意 1x , 2 (0, )x ,若 1 2x x ,则 1 2( ) ( )f x f x ,
所以 ( )f x 在 (0, ) 上单调递减;
(3)因为 ( ) ( ) ( )f x f y f xy ,
令 x y e ,则有 2( )f e f (e) f (e) 2 ,
令 x e , 1y e
,则有 f (1) f (e) 1( ) 0f e
,所以 1( ) 1f e
,
因为函数 ( )f x 在 (0, ) 上单调递减,
所以 21( ) ( ) 1, ( ) ( ) 2max minf x f f x f ee
.
20.(1)证明:因为 ( ) ( ) ( )f x y f x f y ,
令 0x y ,则有 (0) 2 (0)f f ,所以 (0) 0f ,
令 y x ,则有 (0) ( ) ( )f f x f x ,所以 ( ) ( )f x f x ,
故函数 ( )f x 为奇函数,
任取 1 2x x R ,则 2 1 0x x ,
所以 2 1 2 1( ) ( ) ( ) 0f x f x f x x ,因为 ( )f x 是奇函数,
所以 2 1( ) ( ) 0f x f x ,
故 ( )f x 是 R 上的增函数;
(2)解:不等式 2 2( ) ( ) ( 3 ) 3f ax f ax f x x 变形为 2 2( ) ( ) ( 3 ) ( 2)f ax f ax f x x f ,
因为 ( )f x 为奇函数,故 ( ) ( )f ax f ax , ( 2)f f (2),
所以上式可变形为 2 2( ) ( 3 2)f ax ax f x x ,
因为 ( )f x 是 R 上的增函数,
所以 2 2 3 2ax ax x x ,即 ( 1)[( 1) 2] 0x a x ,
当 1 0a ,即 1a 时,解得 ( ,1)x ;
当 1 0a ,即 1a 时,方程 ( 1)[( 1) 2] 0x a x 的两个根为 1 2
21, 1x x a
,
若 21 1a
,即 1a 时,解得 x R ;
若 1 0a ,即 1a 时,解得 2( ,1)1x a
;
若 1 0a ,即 1a 时,
①当 21 1a
,即 1 1a 时,解得 2( , ) (1, )1x a
;
②当 21 1a
,即 1a 时,解得 2( ,1) ( , )1x a