(2014) (本题满分14分) 本题共有2个小题,第1小…——2014 高考数学第 20 题答案解析

2014_上海 Paper

2014 Shanghai Question 20 Free-response Differentiating
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20.(2014) (本题满分14分) 本题共有2个小题,第1小题满分6分,第2小题满分8分.

设常数 $a \geq 0$ ,函数 $f ( x ) = { \frac { 2 ^ { x } + a } { 2 ^ { x } - a } }$

(1) 若 a = 4 ,求函数 $y = f ( x )$ 的反函数 $y = f ^ { - 1 } ( x )$

(2) 根据a的不同取值,讨论函数 $y = f ( x )$ 的奇偶性,并说明理由.

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(1) 当 $a=4$ 时,
\[ f(x)=\frac{2^x+4}{2^x-4}. \]
令
\[ y=\frac{2^x+4}{2^x-4}, \]
则
\[ y(2^x-4)=2^x+4, \]
整理得
\[ (y-1)2^x=4(y+1), \]
所以
\[ 2^x=\frac{4(y+1)}{y-1}. \]
于是
\[ x=\log_2\frac{4(y+1)}{y-1}. \]
交换 $x,y$,得反函数
\[ f^{-1}(x)=\log_2\frac{4(x+1)}{x-1}. \]
由于 $2^x>0$,需
\[ \frac{4(x+1)}{x-1}>0, \]
解得
\[ x<-1\quad\text{或}\quad x>1. \]
因此反函数的定义域为
\[ (-\infty,-1)\cup(1,+\infty). \]

(2) 函数定义域由
\[ 2^x-a\neq 0 \]
决定。

当 $a=0$ 时,
\[ f(x)=\frac{2^x}{2^x}=1, \]
定义域为 $\mathbb R$,且
\[ f(-x)=f(x)=1, \]
所以 $f(x)$ 为偶函数。

当 $a>0$ 时,定义域为
\[ \mathbb R\setminus\{\log_2 a\}. \]
若函数具有奇偶性,其定义域必须关于原点对称,因此需要
\[ \log_2 a=0, \]
即
\[ a=1. \]
当 $a\in(0,1)\cup(1,+\infty)$ 时,定义域不关于原点对称,所以 $f(x)$ 既不是奇函数也不是偶函数。

当 $a=1$ 时,
\[ f(x)=\frac{2^x+1}{2^x-1}, \]
定义域为 $\mathbb R\setminus\{0\}$。对任意定义域内的 $x$,
\[ f(-x)=\frac{2^{-x}+1}{2^{-x}-1} =\frac{1+2^x}{1-2^x} =-\frac{2^x+1}{2^x-1} =-f(x), \]
所以 $f(x)$ 为奇函数。

综上:
\[ a=0\text{ 时为偶函数}; \]
\[ a=1\text{ 时为奇函数}; \]
\[ a\in(0,1)\cup(1,+\infty)\text{ 时既不是奇函数也不是偶函数}. \]

✅ 来源:2014年 · 上海 · 2014_上海卷 · 第 20 题 · 本题已通过全部自动发布校验

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关键能力
导数与函数
difficulty
Differentiating
先及格路线 · 高中数学 · 高难题

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