∫π每天一道数学题

偶函数周期性

ƒ 函数与导数

已知 f(x)f(x) 是定义域为 R\mathbf{R} 的偶函数,f(x)+f(x−2)=0f(x)+f(x-2)=0,且当 x∈[32,3]x\in\left[\dfrac{3}{2},3\right] 时,f(x)=x2+ax+bf(x)=x^2+ax+b,则( )

A. a=−2a=-2,b=−3b=-3

B. a=−2a=-2,b=3b=3

C. a=−4a=-4,b=−3b=-3

D. a=−4a=-4,b=3b=3

解析

解析

由 f(x)+f(x−2)=0f(x)+f(x-2)=0,得 f(x)=−f(x−2)f(x)=-f(x-2)。

令 x−2x-2 换为 xx:f(x)=−f(x+2)f(x)=-f(x+2)。

所以 f(x+2)=−f(x)f(x+2)=-f(x),f(x+4)=f(x)f(x+4)=f(x),即 f(x)f(x) 是周期为 44 的函数。

又 f(x)f(x) 是偶函数:f(−x)=f(x)f(-x)=f(x)。

f ⁣(32)=f ⁣(−32)f\!\left(\dfrac{3}{2}\right)=f\!\left(-\dfrac{3}{2}\right)。

由 f(x+2)=−f(x)f(x+2)=-f(x):f ⁣(−32)=−f ⁣(12)f\!\left(-\dfrac{3}{2}\right)=-f\!\left(\dfrac{1}{2}\right)。

f ⁣(12)=−f ⁣(52)f\!\left(\dfrac{1}{2}\right)=-f\!\left(\dfrac{5}{2}\right)。

由偶函数:f ⁣(52)=f ⁣(−52)=f ⁣(−52+4)=f ⁣(32)f\!\left(\dfrac{5}{2}\right)=f\!\left(-\dfrac{5}{2}\right)=f\!\left(-\dfrac{5}{2}+4\right)=f\!\left(\dfrac{3}{2}\right)。

所以 f ⁣(12)=−f ⁣(32)f\!\left(\dfrac{1}{2}\right)=-f\!\left(\dfrac{3}{2}\right)。

在 [32,3]\left[\dfrac{3}{2},3\right] 上 f(x)=x2+ax+bf(x)=x^2+ax+b:

f ⁣(32)=94+3a2+bf\!\left(\dfrac{3}{2}\right)=\dfrac{9}{4}+\dfrac{3a}{2}+b

f(3)=9+3a+bf(3)=9+3a+b

由 f(x+2)=−f(x)f(x+2)=-f(x):f(3)=−f(1)f(3)=-f(1)。

由 f(1)=−f(−1+2)=−f(−1)=−f(1)f(1)=-f(-1+2)=-f(-1)=-f(1)(偶函数),故 f(1)=0f(1)=0。

所以 9+3a+b=09+3a+b=0,即 b=−9−3ab=-9-3a。

又由 f ⁣(12)=−f ⁣(32)f\!\left(\dfrac{1}{2}\right)=-f\!\left(\dfrac{3}{2}\right),且 f ⁣(12)f\!\left(\dfrac{1}{2}\right) 可通过周期性转化到定义域内:

f ⁣(12)=f ⁣(12+4)=f ⁣(92)=f ⁣(−92)=f ⁣(−92+4)=f ⁣(−12)=f ⁣(12)f\!\left(\dfrac{1}{2}\right)=f\!\left(\dfrac{1}{2}+4\right)=f\!\left(\dfrac{9}{2}\right)=f\!\left(-\dfrac{9}{2}\right)=f\!\left(-\dfrac{9}{2}+4\right)=f\!\left(-\dfrac{1}{2}\right)=f\!\left(\dfrac{1}{2}\right)

更直接地:f ⁣(12)=f ⁣(−12)f\!\left(\dfrac{1}{2}\right)=f\!\left(-\dfrac{1}{2}\right)(偶函数),f ⁣(−12)=−f ⁣(−12+2)=−f ⁣(32)f\!\left(-\dfrac{1}{2}\right)=-f\!\left(-\dfrac{1}{2}+2\right)=-f\!\left(\dfrac{3}{2}\right)。

所以 f ⁣(12)=−f ⁣(32)f\!\left(\dfrac{1}{2}\right)=-f\!\left(\dfrac{3}{2}\right),而 f ⁣(12)=f ⁣(12+4)=f ⁣(92)f\!\left(\dfrac{1}{2}\right)=f\!\left(\dfrac{1}{2}+4\right)=f\!\left(\dfrac{9}{2}\right),由偶函数 f ⁣(92)=f ⁣(−92)=f ⁣(−92+4)=f ⁣(−12)f\!\left(\dfrac{9}{2}\right)=f\!\left(-\dfrac{9}{2}\right)=f\!\left(-\dfrac{9}{2}+4\right)=f\!\left(-\dfrac{1}{2}\right)。

要利用 f(x)=x2+ax+bf(x)=x^2+ax+b 的具体表达式,需要将 f ⁣(12)f\!\left(\dfrac{1}{2}\right) 转化到 [32,3]\left[\dfrac{3}{2},3\right] 上:

f ⁣(12)=−f ⁣(52)f\!\left(\dfrac{1}{2}\right)=-f\!\left(\dfrac{5}{2}\right),而 f ⁣(52)f\!\left(\dfrac{5}{2}\right) 在 [32,3]\left[\dfrac{3}{2},3\right] 上,f ⁣(52)=254+5a2+bf\!\left(\dfrac{5}{2}\right)=\dfrac{25}{4}+\dfrac{5a}{2}+b。

所以 f ⁣(12)=−254−5a2−bf\!\left(\dfrac{1}{2}\right)=-\dfrac{25}{4}-\dfrac{5a}{2}-b。

又 f ⁣(32)=94+3a2+bf\!\left(\dfrac{3}{2}\right)=\dfrac{9}{4}+\dfrac{3a}{2}+b。

由 f ⁣(12)=−f ⁣(32)f\!\left(\dfrac{1}{2}\right)=-f\!\left(\dfrac{3}{2}\right):

−254−5a2−b=−(94+3a2+b)-\dfrac{25}{4}-\dfrac{5a}{2}-b=-\left(\dfrac{9}{4}+\dfrac{3a}{2}+b\right)

−254−5a2−b=−94−3a2−b-\dfrac{25}{4}-\dfrac{5a}{2}-b=-\dfrac{9}{4}-\dfrac{3a}{2}-b

−254−5a2=−94−3a2-\dfrac{25}{4}-\dfrac{5a}{2}=-\dfrac{9}{4}-\dfrac{3a}{2}

−164=a-\dfrac{16}{4}=a,即 a=−4a=-4。

代入 b=−9−3a=−9+12=3b=-9-3a=-9+12=3。

答案

D