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题目

判断函数的奇偶性.(1) f(x)=(e^x+e^-x)/(2)sin x(2) f(x)=ln(x+sqrt(x^2+1))ln(1-x)/(1+x)

判断函数的奇偶性. (1) $f(x)=\frac{e^x+e^{-x}}{2}\sin x$ (2) $f(x)=\ln\left(x+\sqrt{x^2+1}\right)\ln\frac{1-x}{1+x}$

题目解答

答案

我们来逐个分析两个函数的奇偶性。
判断函数奇偶性的基本方法是:

  • 若 $ f(-x) = f(x) $,则 $ f(x) $ 是偶函数;
  • 若 $ f(-x) = -f(x) $,则 $ f(x) $ 是奇函数;
  • 若以上都不成立,则函数既不是奇函数也不是偶函数。

(1)$ f(x) = \frac{e^x + e^{-x}}{2} \sin x $

我们先分析这个函数的结构。

注意到:

  • $ \frac{e^x + e^{-x}}{2} = \cosh x $,是偶函数,因为 $ \cosh(-x) = \cosh x $。
  • $ \sin x $ 是奇函数,因为 $ \sin(-x) = -\sin x $。

所以这个函数是:偶函数 × 奇函数。

我们知道:

  • 偶函数 × 奇函数 = 奇函数。

我们来验证一下:

计算 $ f(-x) $:

$f(-x) = \frac{e^{-x} + e^{x}}{2} \cdot \sin(-x) = \frac{e^x + e^{-x}}{2} \cdot (-\sin x) = -\left( \frac{e^x + e^{-x}}{2} \sin x \right) = -f(x)$

所以 $ f(-x) = -f(x) $,满足奇函数的定义。

✅ 结论: 函数(1)是奇函数。

(2)$ f(x) = \ln\left(x + \sqrt{x^2 + 1}\right) \cdot \ln\left(\frac{1 - x}{1 + x}\right) $

这个函数是两个对数函数的乘积,我们分别分析每个部分的奇偶性,并注意定义域。

第一步:确定定义域

我们分析函数在哪些 $ x $ 处有定义。

  1. $ \ln\left(x + \sqrt{x^2 + 1}\right) $:
  • $ x + \sqrt{x^2 + 1} $:由于 $ \sqrt{x^2 + 1} > |x| $,所以当 $ x \geq 0 $ 时显然正;当 $ x < 0 $ 时,比如 $ x = -a, a > 0 $,则 $ -a + \sqrt{a^2 + 1} > 0 $,因为 $ \sqrt{a^2 + 1} > a $。
  • 所以 $ x + \sqrt{x^2 + 1} > 0 $ 对所有实数 $ x $ 成立。
  • 所以这个对数在整个 $ \mathbb{R} $ 上有定义。
  1. $ \ln\left(\frac{1 - x}{1 + x}\right) $:
  • 要求 $ \frac{1 - x}{1 + x} > 0 $

  • 解这个不等式:

    分子分母同号:

    • 情况1:$ 1 - x > 0 $ 且 $ 1 + x > 0 $ → $ x < 1 $ 且 $ x > -1 $ → $ -1 < x < 1 $
    • 情况2:$ 1 - x < 0 $ 且 $ 1 + x < 0 $ → $ x > 1 $ 且 $ x < -1 $,不可能。

    所以定义域是:$ -1 < x < 1 $

因此,整个函数 $ f(x) $ 的定义域是 $ (-1, 1) $,关于原点对称,可以讨论奇偶性。

第二步:计算 $ f(-x) $

$f(-x) = \ln\left(-x + \sqrt{(-x)^2 + 1}\right) \cdot \ln\left(\frac{1 - (-x)}{1 + (-x)}\right) = \ln\left(-x + \sqrt{x^2 + 1}\right) \cdot \ln\left(\frac{1 + x}{1 - x}\right)$

我们分别分析两个部分。

第一部分:$ \ln\left(-x + \sqrt{x^2 + 1}\right) $

我们看它和 $ \ln\left(x + \sqrt{x^2 + 1}\right) $ 的关系。

注意到一个恒等式:

$(x + \sqrt{x^2 + 1})(-x + \sqrt{x^2 + 1}) = (\sqrt{x^2 + 1})^2 - x^2 = x^2 + 1 - x^2 = 1$

所以:
$-x + \sqrt{x^2 + 1} = \frac{1}{x + \sqrt{x^2 + 1}}$

因此:
$\ln\left(-x + \sqrt{x^2 + 1}\right) = \ln\left( \frac{1}{x + \sqrt{x^2 + 1}} \right) = -\ln\left(x + \sqrt{x^2 + 1}\right)$

✅ 所以第一部分是奇函数。

第二部分:$ \ln\left(\frac{1 + x}{1 - x}\right) $

注意到:
$\frac{1 + x}{1 - x} = \left( \frac{1 - x}{1 + x} \right)^{-1} \Rightarrow \ln\left(\frac{1 + x}{1 - x}\right) = -\ln\left(\frac{1 - x}{1 + x}\right)$

所以第二部分满足:
$\ln\left(\frac{1 + x}{1 - x}\right) = -\ln\left(\frac{1 - x}{1 + x}\right)$

即:第二部分在 $ x \to -x $ 时变为原式的相反数,所以它也是奇函数。

现在我们有:

  • 第一个因子:$ g(x) = \ln(x + \sqrt{x^2 + 1}) $,是奇函数
  • 第二个因子:$ h(x) = \ln\left(\frac{1 - x}{1 + x}\right) $,我们验证一下它是不是奇函数:

计算 $ h(-x) = \ln\left(\frac{1 + x}{1 - x}\right) = -\ln\left(\frac{1 - x}{1 + x}\right) = -h(x) $,所以 $ h(x) $ 是奇函数

所以 $ f(x) = g(x) \cdot h(x) $,是 奇函数 × 奇函数

而:

  • 奇 × 奇 = 偶函数

因为:
$f(-x) = g(-x) h(-x) = (-g(x)) \cdot (-h(x)) = g(x) h(x) = f(x)$

所以 $ f(-x) = f(x) $,满足偶函数定义。

✅ 结论: 函数(2)是偶函数

最终答案:

(1)$ f(x) = \frac{e^x + e^{-x}}{2} \sin x $ 是 奇函数。

(2)$ f(x) = \ln\left(x + \sqrt{x^2 + 1}\right) \ln\left(\frac{1 - x}{1 + x}\right) $ 是 偶函数。

答案:

$\boxed{ \begin{aligned}&\text{(1) 奇函数} \\&\text{(2) 偶函数}\end{aligned} }$

解析

考查要点:
判断函数奇偶性需要掌握以下核心方法:

  1. 奇偶性定义:$f(-x) = f(x)$ 为偶函数,$f(-x) = -f(x)$ 为奇函数。
  2. 基本函数性质:如 $\sin x$ 是奇函数,$\cosh x$(即 $\frac{e^x + e^{-x}}{2}$)是偶函数。
  3. 乘积函数性质:偶函数 × 奇函数 = 奇函数;奇函数 × 奇函数 = 偶函数。
  4. 定义域对称性:函数需在关于原点对称的区间内讨论奇偶性。

破题关键:

  • (1) 分解函数为 $\cosh x \cdot \sin x$,直接利用奇偶性乘积规律。
  • (2) 先确定定义域,再分别分析两个对数函数的奇偶性,最后结合乘积结果。

第(1)题

函数结构:$f(x) = \cosh x \cdot \sin x$

  1. 分解函数:
    • $\cosh x = \frac{e^x + e^{-x}}{2}$ 是偶函数($\cosh(-x) = \cosh x$)。
    • $\sin x$ 是奇函数($\sin(-x) = -\sin x$)。
  2. 乘积性质:
    偶函数 × 奇函数 = 奇函数。
  3. 验证计算:
    $f(-x) = \cosh(-x) \cdot \sin(-x) = \cosh x \cdot (-\sin x) = -f(x).$

结论:函数(1)是奇函数。

第(2)题

函数结构:$f(x) = \ln(x + \sqrt{x^2 + 1}) \cdot \ln\left(\frac{1 - x}{1 + x}\right)$

步骤1:确定定义域

  • $\ln(x + \sqrt{x^2 + 1})$ 对全体实数 $x$ 有定义。
  • $\ln\left(\frac{1 - x}{1 + x}\right)$ 需满足 $\frac{1 - x}{1 + x} > 0$,解得 $-1 < x < 1$。
    定义域:$(-1, 1)$,关于原点对称。

步骤2:分析各部分奇偶性

  1. 第一部分:$\ln(x + \sqrt{x^2 + 1})$

    • 利用恒等式:$-x + \sqrt{x^2 + 1} = \frac{1}{x + \sqrt{x^2 + 1}}$,得:
      $\ln(-x + \sqrt{x^2 + 1}) = -\ln(x + \sqrt{x^2 + 1}),$
      即该部分为奇函数。
  2. 第二部分:$\ln\left(\frac{1 - x}{1 + x}\right)$

    • 计算 $f(-x)$:
      $\ln\left(\frac{1 + x}{1 - x}\right) = -\ln\left(\frac{1 - x}{1 + x}\right),$
      即该部分也为奇函数。

步骤3:乘积性质

  • 奇函数 × 奇函数 = 偶函数。
  • 验证:
    $f(-x) = [\text{奇函数}(-x)] \cdot [\text{奇函数}(-x)] = (-\text{奇函数}(x)) \cdot (-\text{奇函数}(x)) = f(x).$

结论:函数(2)是偶函数。

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