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。
- $ \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。
- $ \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:
- 奇偶性定义:$f(-x) = f(x)$ 为偶函数,$f(-x) = -f(x)$ 为奇函数。
- 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。
- 乘积函数性质:偶函数 × 奇函数 = 奇函数;奇函数 × 奇函数 = 偶函数。
- 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:$f(x) = \cosh x \cdot \sin x$
- 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($\sin(-x) = -\sin x$)。
- 乘积性质:
偶函数 × 奇函数 = 奇函数。 - 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
-
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。
- 利用恒等式:$-x + \sqrt{x^2 + 1} = \frac{1}{x + \sqrt{x^2 + 1}}$,得:
-
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。
- 计算 $f(-x)$:
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。