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函数的性质(单调性、奇偶性、最值)

一句话

函数性质是对整个指定范围的判断:单调比较任意两点,奇偶先查对称域,最值还必须取到。

本页目标:用量词陈述单调、奇偶与最值,核对定义域条件。按已经学过的内容选择基础或提高题。

前置知识

概念与推导

本页定位:课程基础。

严格递增是:区间内任意x₁<x₂,总有f(x₁)<f(x₂);严格递减将输出顺序反过来。证明时先任取符合顺序的两点,再分析差值或其他等价关系。图像与数表可以提示猜想或反例,但有限样本不是全区间证明。

奇偶性先看定义域。若x允许,−x也必须允许,再比较f(−x)和f(x)。偶函数关于y轴对称,奇函数关于原点中心对称;这些都是关于图像上所有点的条件。定义域可以分成多个对称区间,零函数也可以同时奇、偶。

函数x平方在负2到3的闭区间上最小值0、最大值9;区间不关于原点对称,所以限定后的函数不是偶函数。

最大值要求有一个输入x₀,使所有函数值都不超过f(x₀);最小值同理。只知道一个上界或下界,还要问能否取到。闭区间上的连续函数会取得最值,但一般定义域或不连续函数不能不加条件沿用这个结论。

分段与跨区间问题必须检查分界点和两侧的比较。奇函数在正半轴递增可以推出负半轴同样递增,却未必控制跨越0的顺序,练习给出具体反例。这个区别与反比例两支分别单调的问题相通。

常用工具是定义、数轴上的距离、对称关系与端点比较。后续导数的应用(单调性、极值、最值)会提供导数符号工具,但函数值的范围、边界与取到条件仍不能省略。

公式与条件

定义域与所谈区间是性质的一部分;严格单调、非严格单调不要混说。

x1<x2  f(x1)<f(x2)(严格递增)
成立条件

比较对区间I内任意x₁、x₂成立,I包含于定义域;本页“递增、递减”采用严格意义。递减将输出不等号改为>。

从哪里来

输入顺序始终保持时称严格递增,始终反向时称严格递减。证明可看f(x₂)−f(x₁)的符号,但必须覆盖任意两点及所有条件。

适用场景与常见误用

可以用在

  • 按定义证明单调

  • 利用区间上的输入顺序比较函数值

要防止

  • 几个点的数值变化不能证明整个区间单调。

  • 各自区间上单调不自动推出合并范围单调。

知识讲解:函数的性质(单调性、奇偶性、最值)

AI辅助推导复核:Codex,2026-09-09。

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f(x)=f(x)(偶),f(x)=f(x)(奇)
成立条件

定义域D须关于原点对称;相应等式对每个x∈D成立,不要求D包含0或是连续区间。

从哪里来

偶性把图像点(x,f(x))对应到(−x,f(x)),即关于y轴对称;奇性对应到(−x,−f(x)),即关于原点中心对称。代入证明前须保证两个输入都合法。

适用场景与常见误用

可以用在

  • 减少对称范围内的计算

  • 检查函数图像与零点的对称关系

要防止

  • 表达式对称而定义域不对称时不能判奇偶。

  • 零函数可同时奇、偶;含0的奇函数才必有f(0)=0。

知识讲解:函数的性质(单调性、奇偶性、最值)

AI辅助推导复核:Codex,2026-09-09。

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f(x)f(x0)=M (xD)(最大值),f(x)f(x1)=m (xD)(最小值)
成立条件

x₀、x₁必须属于定义域D;不能只给一个所有值都低于或高于的界。

取等条件

最大值需在x₀实际取到M,最小值需在x₁实际取到m;可有多个取等输入。

从哪里来

最值的定义同时包含全称限制和存在性:全部函数值不超过M,且有一个允许输入达到M;最小值同理。开放端点可能使界无法取得。

适用场景与常见误用

可以用在

  • 检查区间最值是否存在

  • 区分一个上界/下界与实际最大/最小值

要防止

  • 端点被排除时不能仍取端点值作最值。

  • 找到一个临界点不等于它控制整个定义域。

知识讲解:函数的性质(单调性、奇偶性、最值)

AI辅助推导复核:Codex,2026-09-09。

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典型例题

例 1(任意两点的定义证明)

用定义证明f(x)=x²在[0,+∞)上严格递增。

解与结论

f在[0,+∞)上严格递增。

  1. 任取0≤x₁<x₂,f(x₂)−f(x₁)=(x₂−x₁)(x₂+x₁)>0:第一因子正,且x₂>0使第二因子也正。故f(x₁)<f(x₂)。

    为什么这样做

    单调性要比较任意两个按顺序取的输入,不能只检验几个样本。

易错与反例
  • x₁、x₂不能同时为0,因为已经规定x₁<x₂。

本例与题库共用题面、答案和解析。进入题组并选择独立练习或复测

例 2(有下界但无最大值的范围)

函数f(x)=(x−1)²的定义域为(−1,2]。求最小值,并判断是否有最大值。

解与结论

最小值0在x=1取得;没有最大值。

  1. 平方非负且1属于定义域,所以最小0。在(−1,1]上,越向左离1越远,值越大,却没有最左端点;任一点都能再向左取一个更大的值。[1,2]上的值不超过1,又小于f(−1/2)=9/4。因此整个定义域没有最大值,值可以接近4但取不到4。

    为什么这样做

    最大值既要控制所有输入,也必须由某个允许输入取到;一个未取到的上界不能直接叫最大值。

易错与反例
  • 不能因表达式在−1处可算就把被排除的−1带回定义域。

本例与题库共用题面、答案和解析。进入题组并选择独立练习或复测

例 3(表达式对称但定义域不对称)

f(x)=x²的定义域改为[−1,2]后,它还是偶函数吗?

解与结论

不是偶函数,也不是奇函数。

  1. 2在定义域内,−2却不在,定义域不关于原点对称,已经不满足奇偶性的前提。

    为什么这样做

    先检查定义域,再比较f(−x)与f(x);表达式有对称形式仍可能因范围而失去奇偶性。

易错与反例
  • 不能把“平方式”直接等同于偶函数。

本例与题库共用题面、答案和解析。进入题组并选择独立练习或复测

易错与反例

  • “在两个区间上都递增”不能无条件合成“整个定义域递增”。
  • 奇函数只有在0属于定义域时才可计算f(0)。
  • 连续闭区间的最值结论有前提,开区间端点、无界域和不连续情形要重新检查。

衔接提示

练习

10 道题。先独立作答,答案和解析默认收起。

第 1 题 提高 · 示例(讲解中已出现)

用定义证明f(x)=x²在[0,+∞)上严格递增。

查看答案

f在[0,+∞)上严格递增。

查看逐步解析与易错点
  1. 任取0≤x₁<x₂,f(x₂)−f(x₁)=(x₂−x₁)(x₂+x₁)>0:第一因子正,且x₂>0使第二因子也正。故f(x₁)<f(x₂)。

    为什么这样做

    单调性要比较任意两个按顺序取的输入,不能只检验几个样本。

易错与反例

  • x₁、x₂不能同时为0,因为已经规定x₁<x₂。

本机记录

来源:自编。 需推理复核;未自动验证展示答案。 AI辅助逐题复核:Codex,2026-09-09。

回补:函数的性质(单调性、奇偶性、最值)。一道题出错只提供候选线索。

第 2 题 提高 · 示例(讲解中已出现)

函数f(x)=(x−1)²的定义域为(−1,2]。求最小值,并判断是否有最大值。

查看答案

最小值0在x=1取得;没有最大值。

查看逐步解析与易错点
  1. 平方非负且1属于定义域,所以最小0。在(−1,1]上,越向左离1越远,值越大,却没有最左端点;任一点都能再向左取一个更大的值。[1,2]上的值不超过1,又小于f(−1/2)=9/4。因此整个定义域没有最大值,值可以接近4但取不到4。

    为什么这样做

    最大值既要控制所有输入,也必须由某个允许输入取到;一个未取到的上界不能直接叫最大值。

易错与反例

  • 不能因表达式在−1处可算就把被排除的−1带回定义域。

本机记录

来源:自编。 需推理复核;未自动验证展示答案。 AI辅助逐题复核:Codex,2026-09-09。

回补:函数的性质(单调性、奇偶性、最值)。一道题出错只提供候选线索。

第 3 题 提高 · 示例(讲解中已出现)

f(x)=x²的定义域改为[−1,2]后,它还是偶函数吗?

查看答案

不是偶函数,也不是奇函数。

查看逐步解析与易错点
  1. 2在定义域内,−2却不在,定义域不关于原点对称,已经不满足奇偶性的前提。

    为什么这样做

    先检查定义域,再比较f(−x)与f(x);表达式有对称形式仍可能因范围而失去奇偶性。

易错与反例

  • 不能把“平方式”直接等同于偶函数。

本机记录

来源:自编。 需推理复核;未自动验证展示答案。 AI辅助逐题复核:Codex,2026-09-09。

回补:函数的性质(单调性、奇偶性、最值)。一道题出错只提供候选线索。

第 4 题 基础 · 独立练习

以下函数均取自然定义域,哪个是奇函数?

  • A.

    y=x²

  • B.

    y=x³

  • C.

    y=x²+1

  • D.

    y=|x|

查看答案

B

查看逐步解析与易错点
  1. x³的定义域为全体实数,且(−x)³=−x³;其他三个都是偶函数且不恒为0。

    为什么这样做

    奇函数需要对称定义域与f(−x)=−f(x)同时成立。

易错与反例

  • 图像经过原点是常见结果,不是充分判定。

本机记录

来源:自编。 断言已执行并通过,读取结构化答案。 AI辅助逐题复核:Codex,2026-09-09。

回补:函数的性质(单调性、奇偶性、最值)。一道题出错只提供候选线索。

第 5 题 提高 · 独立练习

在全体实数上,f(x)=0能否同时是奇函数和偶函数?

查看答案

能,同时是奇函数与偶函数。

查看逐步解析与易错点
  1. 定义域关于原点对称,而且f(−x)=0=f(x)=−f(x)。

    为什么这样做

    两种定义可以同时满足;若一个函数既奇又偶,其每个函数值也必须等于自己的相反数,即恒为0。

易错与反例

  • 不能把奇函数、偶函数当作必定互斥的两类。

本机记录

来源:自编。 需推理复核;未自动验证展示答案。 AI辅助逐题复核:Codex,2026-09-09。

回补:函数的性质(单调性、奇偶性、最值)。一道题出错只提供候选线索。

第 6 题 综合 · 独立练习

一个定义在全体实数上的奇函数,在(0,+∞)严格递增,能否保证它在全体实数上严格递增?

查看答案

不能。

查看逐步解析与易错点
  1. 反例:f(x)=x1(x>0),f(0)=0f(x)=x+1(x<0)。它满足f(−x)=−f(x),正半轴上递增,但0<1/2而f(0)=0>−1/2=f(1/2),所以不是全域递增。

    为什么这样做

    正半轴的性质没有自动控制跨越0的函数值顺序;还需额外条件。

易错与反例

  • 不能将两个区间上的单调结论不加检查合并。

本机记录

来源:自编。 需推理复核;未自动验证展示答案。 AI辅助逐题复核:Codex,2026-09-09。

回补:函数的性质(单调性、奇偶性、最值)。一道题出错只提供候选线索。

第 7 题 提高 · 独立练习

若奇函数f的定义域包含0,证明f(0)=0。若定义域不含0,能否仍写这个结论?

查看答案

含0时f(0)=0;不含0时f(0)未定义,不能这样写。

查看逐步解析与易错点
  1. 由奇性f(−0)=−f(0),而−0=0,所以2f(0)=0。论证开始就要求f(0)存在。

    为什么这样做

    定义条件决定允许代入哪些数,不能把代数记号当作总有定义。

易错与反例

  • 例如1/x是奇函数,却没有f(0)。

本机记录

来源:自编。 需推理复核;未自动验证展示答案。 AI辅助逐题复核:Codex,2026-09-09。

回补:函数的性质(单调性、奇偶性、最值)。一道题出错只提供候选线索。

第 8 题 基础 · 独立练习

某连续生产量模型的成本C(x)=(x−2)²+5(万元),x以吨计,允许0≤x≤5。依次求该模型的最小与最大成本。

查看答案

(5,14)

查看逐步解析与易错点
  1. 距2最近的允许值为2,成本5;最远为5,成本14。另一端点0的成本为9,因此最小5、最大14万元。

    为什么这样做

    平方随非负距离增大而增大;比较允许范围内到2的最近与最远距离即可。

易错与反例

  • 只找到顶点的最小值后,还须比较端点才能求最大值。

本机记录

来源:自编。 断言已执行并通过,读取结构化答案。 AI辅助逐题复核:Codex,2026-09-09。

回补:函数的性质(单调性、奇偶性、最值)。一道题出错只提供候选线索。

第 9 题 提高 · 独立复测

用定义证明f(x)=3x−2在全体实数上严格递增。

查看答案

严格递增。

查看逐步解析与易错点
  1. 任取x₁<x₂,f(x₂)−f(x₁)=3(x₂−x₁)>0,所以f(x₁)<f(x₂)。

    为什么这样做

    正系数保留输入差的正号,比较对任意两点都成立。

易错与反例

  • 只写“图像向上”未完成题目要求的定义证明。

本机记录

来源:自编。 需推理复核;未自动验证展示答案。 AI辅助逐题复核:Codex,2026-09-09。

回补:函数的性质(单调性、奇偶性、最值)。一道题出错只提供候选线索。

第 10 题 基础 · 独立复测

函数 g(x)=1/(x21) 取自然定义域,它的奇偶性是哪项?

  • A.

    偶而非奇

  • B.

    奇而非偶

  • C.

    既奇又偶

  • D.

    非奇非偶

查看答案

A

查看逐步解析与易错点
  1. 定义域排除±1,仍关于原点对称;g(−x)=g(x)。又g(0)=−1≠0,所以不能是奇函数。

    为什么这样做

    对称的定义域可以有缺口,不要求一定是一个连续区间。

易错与反例

  • 不能因定义域排除了点就一概否定偶性。

本机记录

来源:自编。 断言已执行并通过,读取结构化答案。 AI辅助逐题复核:Codex,2026-09-09。

回补:函数的性质(单调性、奇偶性、最值)。一道题出错只提供候选线索。

后继知识

依据

课程依据:高中:函数概念与性质。已定位原件主题,非全文逐字审定,核验范围与日期见引用中心。

教材版本与映射 · 纠错记录。具体学习安排须结合所用教材及已具备的能力。