第5炼 函数的对称性与周期性
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专题05 函数的奇偶性(对称性)与周期性问题【高考真题】1.(2022·全国乙文)若()1ln 1f x a b x=++-是奇函数,则=a _____,b =______. 2.(2022·新高考Ⅱ)已知函数()f x 的定义域为R ,且()()()(),(1)1f x y f x y f x f y f ++-==,则221()k f k ==∑()A .3-B .2-C .0D .13.(2022·全国乙理)已知函数f (x ),g (x )的定义域均为R ,且f (x )+g (2-x )=5,g (x )-f (x -4)=7.若y =g (x )的图像关于直线x =2对称,g (2)=4.则221()k f k ==∑( )A .-21B .-22C .-23D .-244.(2022·新高考Ⅰ)已知函数()f x 及其导函数()f x '的定义域均为R ,记()()g x f x '=,若322f x ⎛⎫- ⎪⎝⎭,(2)g x + 均为偶函数,则( )A .(0)0f =B .102g ⎛⎫-= ⎪⎝⎭ C .(1)(4)f f -= D .(1)(2)g g -= 【常用结论】1.函数奇偶性常用结论结论1:如果函数f (x )是奇函数且在x =0处有意义,那么f (0)=0.结论2:如果函数f (x )是偶函数,那么f (x )=f (-x )=f (|x |).结论3:若函数y =f (x +b )是定义在R 上的奇函数,则函数y =f (x )关于点(b ,0)中心对称.结论4:若函数y =f (x +a )是定义在R 上的偶函数,则函数y =f (x )关于直线x =a 对称. 结论5:已知函数f (x )是定义在区间D 上的奇函数,则对任意的x ∈D ,都有f (x )+f (-x )=0.特别地,若奇函数f (x )在D 上有最值,则f (x )max +f (x )min =0.推论1:若函数f (x )是奇函数,且g (x )=f (x )+c ,则必有g (-x )+g (x )=2c .推论2:若函数f (x )是奇函数,且g (x )=f (x )+c ,则必有g (x )max +g (x )min =2c .结论6:在公共定义域内有:奇±奇=奇;偶±偶=偶;奇±偶=非奇非偶;奇()⨯÷奇=偶,偶()⨯÷偶=偶,奇()⨯÷偶=奇.结论7:奇函数在其定义域内关于原点对称的两个区间上具有相同的单调性;偶函数在其定义域内关于原点对称的两个区间上具有相反的单调性.结论8:偶函数在其定义域内关于原点对称的区间上有相同的最大(小)值,取最值时的自变量互为相反数;奇函数在其定义域内关于原点对称的区间上的最值互为相反数,取最值时的自变量也互为相反数.结论9:函数f (x )=a x +a -x (a >0且a ≠1)是偶函数;函数f (x )=a x -a -x (a >0且a ≠1)是奇函数;函数f (x )=a x +1a x -1(a >0且a ≠1)是奇函数; 结论10:函数f (x )=log a x -bx +b (a >0且a ≠1)是奇函数;函数f (x )=log a (1+m 2x 2±mx )(a >0且a ≠1)是奇函数.结论11:函数y =f (x )是可导的奇函数,则导函数y =f ′(x )是偶函数;函数y =f (x )是可导的偶函数,则导函数y =f ′(x )是奇函数;结论12:导函数y =f ′(x )是连续的奇函数,则所有的原函数y =f (x )都是偶函数;导函数y =f ′(x )是连续的偶函数,则原函数y =f (x )中只有一个是奇函数;2.函数的对称性(奇偶性的推广)(1)函数的轴对称定理1:如果函数y =f (x )满足f (x +a )=f (b -x ),则函数y =f (x )的图象关于直线x =a +b 2对称.推论1:如果函数y =f (x )满足f (a +x )=f (a -x ),则函数y =f (x )的图象关于直线x =a 对称.推论2:如果函数y =f (x )满足f (x )=f (-x ),则函数y =f (x )的图象关于直线x =0(y 轴)对称,就是偶函数的定义,它是上述定理1的简化.(2)函数的点对称定理2:如果函数y =f (x )满足f (a +x )+f (a -x )=2b ,则函数y =f (x )的图象关于点(a ,b )对称.推论1:如果函数y =f (x )满足f (a +x )+f (a -x )=0,则函数y =f (x )的图象关于点(a ,0)对称.推论2:如果函数y =f (x )满足f (x )+f (-x )=0,则函数y =f (x )的图象关于原点(0,0)对称,就是奇函数的定义,它是上述定理2的简化.(3)两个等价关系若函数y =f (x )关于直线x =a 轴对称,则以下三式成立且等价:f (a +x )=f (a -x )⇔f (2a -x )=f (x )⇔f (2a +x )=f (-x )若函数y =f (x )关于点(a ,0)中心对称,则以下三式成立且等价:f (a +x )=-f (a -x )⇔f (2a -x )=-f (x )⇔f (2a +x )=-f (-x )(4)原函数与导函数的对称性的关系定理1:可导函数y =f (x )的图象关于直线x =a 对称的充要条件是导函数y =f ′(x )的图象关于点(a ,0)中心对称.定理2:可导函数y =f (x )的图象关于点(a ,f (a ))中心对称的充要条件是导函数y =f ′(x )的图象关于直线x =a 对称.3.函数周期性常用的结论结论1:若f (x +a )=f (x -a ),则f (x )的一个周期为2a ;结论2:若f (x +a )=-f (x ),则f (x )的一个周期为2a ;结论3:若f (x +a )+f (x )=c (a ≠0),则f (x )的一个周期为2a ;结论4:若f (x )=f (x +a )+f (x -a )(a ≠0),则f (x )的一个周期为6a ;结论5:若f (x +a )=1f (x ),则f (x )的一个周期为2a ; 结论6:若f (x +a )=-1f (x ),则f (x )的一个周期为2a ; 结论7:若函数f (x )关于直线x =a 与x =b 对称,则f (x )的一个周期为2|b -a |.结论8:若函数f (x )关于点(a ,0)对称,又关于点(b ,0)对称,则f (x )的一个周期为2|b -a |.结论9:若函数f (x )关于直线x =a 对称,又关于点(b ,0)对称,则f (x )的一个周期为4|b -a |.结论10:若函数f (x )可导,并且是周期为T 的周期函数,则f ′(x )也是的周期为T 的周期函数;若函数f (x )可导,其导函数f ′(x )是周期为T 的周期函数,且f (0)=f (T ),则f (x )也是的周期为T 的周期函数结论7—结论9的记忆:两次对称成周期,两轴两心二倍差,一轴一心四倍差.总规律:在函数的奇偶性、对称性、周期性中,知二断一.即这三条性质中,只要已知两条,则第三条一定成立.【同类问题】题型一 函数的奇偶性与周期性1.已知函数f (x )是定义在R 上的周期为2的奇函数,当0<x <1时,f (x )=4x ,则f ⎝⎛⎭⎫-52+f (1)=( )A .-2B .0C .2D .12.(2021·全国甲)设函数f (x )的定义域为R ,f (x +1)为奇函数,f (x +2)为偶函数,当x ∈[1,2]时,f (x )=ax 2+b .若f (0)+f (3)=6,则f ⎝⎛⎭⎫92等于( )A .-94B .-32C .74D .523.已知函数f (x )为定义在R 上的奇函数,f (x +2)是偶函数,且当x ∈(0,2]时,f (x )=x ,则f (-2 022)+f (2023)=( )A .-3B .-2C .1D .04.(多选)(2022·威海模拟)函数f (x )的定义域为R ,若f (x +1)与f (x -1)都是偶函数,则( )A .f (x )是偶函数B .f (x )是奇函数C .f (x +3)是偶函数D .f (x )=f (x +4)5.(多选)已知f (x )为奇函数,且f (x +1)为偶函数,若f (1)=0,则( )A .f (3)=0B .f (3)=f (5)C .f (x +3)=f (x -1)D .f (x +2)+f (x +1)=16.已知f (x )是定义在R 上的奇函数,f (x +1)是偶函数,当x ∈(2,4)时,f (x )=|x -3|,则f (1)+f (2)+f (3)+f (4)+…+f (2 022)=________.7.(多选)定义在R 上的偶函数f (x )满足f (x +2)=-f (x ),且在[-2,0]上单调递减,下面关于f (x )的判断正确的是( )A .f (0)是函数的最小值B .f (x )的图象关于点(1,0)对称C .f (x )在[2,4]上单调递增D .f (x )的图象关于直线x =2对称8.写出一个同时满足以下三个条件①定义域不是R ,值域是R ;②奇函数;③周期函数的函数解析式____________.9.函数y =f (x )对任意x ∈R 都有f (x +2)=f (-x )成立,且函数y =f (x -1)的图象关于点(1,0)对称,f (1)=4,则f (2 020)+f (2 021)+f (2 022)的值为________.题型二 函数的奇偶性与对称性10.已知f (x )是定义在R 上的偶函数,则以下函数中图象一定关于点(-1,0)成中心对称的是( )A .y =(x -1)f (x -1)B .y =(x +1)f (x +1)C .y =xf (x )+1D .y =xf (x )-111.已知函数f (x )是定义域为R 的偶函数,且f (x )的周期为2,在[-1,0]上单调递增,那么f (x )在[1,3]上( )A .单调递增B .单调递减C .先增后减D .先减后增12.已知定义在R 上的奇函数f (x )满足f (x +2)=-f (x ),且在区间[1,2]上单调递减,令a =ln 2,b =⎝⎛⎭⎫14-12,c =log 122,则f (a ),f (b ),f (c )的大小关系是( ) A .f (b )<f (c )<f (a )B .f (a )<f (c )<f (b )C .f (c )<f (b )<f (a )D .f (c )<f (a )<f (b ) 13.定义在R 上的奇函数f (x ),其图象关于点(-2,0)对称,且f (x )在[0,2)上单调递增,则( )A .f (11)<f (12)<f (21)B .f (21)<f (12)<f (11)C .f (11)<f (21)<f (12)D .f (21)<f (11)<f (12)14.写出一个满足f (x )=f (2-x )的偶函数f (x )=________.题型三 函数的周期性与对称性15.(多选)已知f (x )的定义域为R ,其函数图象关于直线x =-3对称且f (x +3)=f (x -3),当x ∈[0,3]时,f (x )=2x +2x -11,则下列结论正确的是( )A .f (x )为偶函数B .f (x )在[-6,-3]上单调递减C .f (x )的图象关于直线x =3对称D .f (2 023)=-716.已知定义在R 上的函数f (x ),对任意实数x 有f (x +4)=-f (x ),若函数f (x -1)的图象关于直线x =1对称,f (-1)=2,则f (2 025)=________.17.已知偶函数f (x )满足f (x )+f (2-x )=0,下列说法正确的是( )A .函数f (x )是以2为周期的周期函数B .函数f (x )是以4为周期的周期函数C .函数f (x +2)为偶函数D .函数f (x -3)为偶函数18.已知定义在R 上的函数f (x )满足f (-x )=-f (x ),f (1+x )=f (1-x ),当x ∈[-1,1]时,f (x )=x 3-3x ,则f (2 023)等于( )A .1B .-2C .-1D .219.已知函数f (x )满足:f (x +2)的图象关于直线x =-2对称,且f (x +2)=1f (x ),当2≤x ≤3时,f (x )=log 2⎝⎛⎭⎫x +112, 则f ⎝⎛⎭⎫2192的值为( )A .2B .3C .4D .620.设函数f (x )为定义在R 上的函数,对∀x ∈R 都有:f (x )=f (-x ),f (x )=f (2-x );且函数f (x )对∀x 1,x 2∈[0,1],x 1≠x 2,有f (x 1)-f (x 2)x 1-x 2>0成立,设a =f ⎝⎛⎭⎫2 0232,b =f (log 43),c =f ⎝⎛⎭⎫-14,则a ,b ,c 的大小关系为________.21.(多选)已知奇函数f (x )的定义域为R ,且满足f (2+x )=f (2-x ),以下关于函数f (x )的说法正确的为( )A .f (x )满足f (8-x )=f (x )B .8为f (x )的一个周期C .f (x )=sin πx 4是满足条件的一个函数 D .f (x )有无数个零点 22.(多选)已知f (x )是定义在R 上的奇函数,f (2-x )=f (x ),当x ∈[0,1]时,f (x )=x 3,则下列结论错误的是( )A .f (2 021)=0B .2是f (x )的一个周期C .当x ∈(1,3)时,f (x )=(1-x )3D .f (x )>0的解集为(4k ,4k +2)(k ∈Z ) 题型四 抽象函数23.设函数y =f (x )的定义域为(0,+∞),f (xy )=f (x )+f (y ),若f (8)=3,则f (2)=________.24.已知定义在R 上的函数f (x )满足f (1)=1,且f (x +y )=f (x )+f (y )+1,则f (4)=________.25.(多选)定义在R 上的函数f (x )满足f (x +y )=f (x )+f (y ),当x <0时,f (x )>0,则函数f (x )满足( )A .f (0)=0B .y =f (x )是奇函数C .f (x )在[1,2]上有最大值f (2)D .f (x -1)>0的解集为{x |x <1}26.已知f (x )是定义在区间(0,+∞)上的增函数,且f ⎝⎛⎭⎫x y =f (x )-f (y ),f (2)=1,如果x 满足f (x )-f ⎝⎛⎭⎫1x -3≤2, 则x 的取值范围为________.。
函数的对称与周期在数学中,函数的对称和周期是重要的概念。
它们不仅在数学理论中有着广泛的应用,而且在实际问题中也有着重要的意义。
本文将探讨函数的对称性和周期性,并分别对两个概念进行详细说明。
一、函数的对称性函数的对称性是指函数图像关于某个轴、点或面具有对称的性质。
在这里,我将介绍函数的三种常见对称性:关于y轴对称、关于x轴对称和关于原点对称。
1. 关于y轴对称如果函数f(x)满足f(-x)=f(x),那么它具有关于y轴对称的性质。
这意味着函数图像在y轴上的任意一点关于y轴有对称的点。
例如,函数f(x)=x^2就是一个关于y轴对称的函数,因为f(-x)=(-x)^2=x^2。
2. 关于x轴对称如果函数f(x)满足f(x)=-f(x),那么它具有关于x轴对称的性质。
这意味着函数图像在x轴上的任意一点关于x轴有对称的点。
例如,函数f(x)=sin(x)就是一个关于x轴对称的函数,因为sin(-x)=-sin(x)。
3. 关于原点对称如果函数f(x)满足f(-x)=-f(x),那么它具有关于原点对称的性质。
这意味着函数图像在原点上的任意一点关于原点有对称的点。
例如,函数f(x)=x^3就是一个关于原点对称的函数,因为f(-x)=(-x)^3=-x^3。
二、函数的周期性函数的周期性是指函数在某个间隔内具有重复的性质。
在函数图像中,这个间隔被称为函数的周期。
常见的周期函数有正弦函数和余弦函数。
1. 正弦函数正弦函数f(x)=sin(x)是一个以2π为周期的函数。
也就是说,对于任意的实数k,f(x+k*2π)=f(x)。
正弦函数的图像是一个波浪状的曲线,它在每个2π的间隔内重复。
2. 余弦函数余弦函数f(x)=cos(x)也是一个以2π为周期的函数。
也就是说,对于任意的实数k,f(x+k*2π)=f(x)。
余弦函数的图像也是一个波浪状的曲线,它和正弦函数的图像非常相似,只是相位有所不同。
函数的对称性和周期性在数学中有着广泛的应用。
第5炼 函数的对称性与周期性一、基础知识(一)函数的对称性1、对定义域的要求:无论是轴对称还是中心对称,均要求函数的定义域要关于对称轴(或对称中心)对称2、轴对称的等价描述:(1)()()f a x f a x -=+⇔()f x 关于x a =轴对称(当0a =时,恰好就是偶函数)(2)()()()f a x f b x f x -=+⇔关于2a b x +=轴对称 在已知对称轴的情况下,构造形如()()f a x f b x -=+的等式只需注意两点,一是等式两侧f 前面的符号相同,且括号内x 前面的符号相反;二是,a b 的取值保证2a b x +=为所给对称轴即可。
例如:()f x 关于1x =轴对称()()2f x f x ⇒=-,或得到()()31f x f x -=-+均可,只是在求函数值方面,一侧是()f x 更为方便(3)()f x a +是偶函数,则()()f x a f x a +=-+,进而可得到:()f x 关于x a =轴对称。
① 要注意偶函数是指自变量取相反数,函数值相等,所以在()f x a +中,x 仅是括号中的一部分,偶函数只是指其中的x 取相反数时,函数值相等,即()()f x a f x a +=-+,要与以下的命题区分:若()f x 是偶函数,则()()f x a f x a +=-+⎡⎤⎣⎦:()f x 是偶函数中的x 占据整个括号,所以是指括号内取相反数,则函数值相等,所以有()()f x a f x a +=-+⎡⎤⎣⎦② 本结论也可通过图像变换来理解,()f x a +是偶函数,则()f x a +关于0x =轴对称,而()f x 可视为()f x a +平移了a 个单位(方向由a 的符号决定),所以()f x 关于x a =对称。
在已知对称中心的情况下,构造形如()()f a x f b x -=-+的等式同样需注意两点,一是等式两侧f 和x 前面的符号均相反;二是,a b 的取值保证2a b x +=为所给对称中心即可。
函数的对称性与周期性(归纳总结)一、函数对称性:1.2.3.4.5.6.7.8.f(a+x)=f(a-x)==>f(x)关于x=a对称f(a+x)=f(b-x)==>f(x)关于x=(a+b)/2对称f(a+x)=-f(a-x)==>f(x)关于点(a,0)对称f(a+x)=-f(a-x)+2b==>f(x)关于点(a,b)对称f(a+x)=-f(b-x)+c==>f(x)关于点[(a+b)/2,c/2]对称y=f(x)与y=f(-x)关于x=0对称y=f(x)与y=-f(x)关于y=0对称y=f(x)与y=-f(-x)关于点(0,0)对称例1:证明函数y=f(a+x)与y=f(b-x)关于x=(b-a)/2对称。
【解析】求两个不同函数的对称轴,用设点和对称原理作解。
证明:假设任意一点P(m,n)在函数y=f(a+x)上,令关于x=t的对称点Q(2tm,n),那么n=f(a+m)=f[b(2tm)] ∴b2t=a,==>t=(b-a)/2,即证得对称轴为x=(b-a)/2.例2:证明函数y=f(a-x)与y=f(xb)关于x=(a+b)/2对称。
证明:假设任意一点P(m,n)在函数y=f(a-x)上,令关于x=t的对称点Q(2tm,n),那么n=f(a-m)=f[(2tm)b] ∴2t-b=a,==>t=(a+b)/2,即证得对称轴为x=(a+b)/2.二、函数的周期性令a,b均不为零,若:1、函数y=f(x)存在f(x)=f(x+a)==>函数最小正周期T=|a|2、函数y=f(x)存在f(a+x)=f(b+x)==>函数最小正周期T=|b-a|3、函数y=f(x)存在f(x)=-f(x+a)==>函数最小正周期T=|2a|4、函数y=f(x)存在f(x+a)=1/f(x)==>函数最小正周期T=|2a|5、函数y=f(x)存在f(x+a)=[f(x)+1]/[1f(x)]==>函数最小正周期T=|4a|这里只对第2~5点进行解析。
函数周期性与对称性一、函数周期:对任意的x D ∈,都有()()f x T f x +=,则T 叫做函数()f x 的周期 例如:求11()()(),(),()()1()f x f x a f x f x a f x a f x f x -+=-+=+=+的周期 二、对称性:函数关于原点对称即奇函数:()()f x f x -=- 函数关于y 对称即偶函数:()()f x f x -=函数关于直线 x a =对称:()()f x a f a x +=-或()(2)f x f a x =-或 者 (2)()f x a f x +=-函数关于点(a,b )对称:f(x+a)+f(a-x)=2b1.f(x)是定义在R 上的以3为周期的奇函数,且f(2)=0在区间(0,6)内解的个数的最小值是 A .2; B .3; C .4; D .5 ( )2.设函数))((R x x f ∈为奇函数,),2()()2(,21)1(f x f x f f +=+=则=)5(f ( )A .0B .1C .25 D .53.已知f(x)是R 上的偶函数,对R x ∈都有f(x +6)=f(x)+f(3)成立,若f(1)=2,则f(2011)=( )A 、2005B 、2C 、1D 、04. 设f (x )是定义在R 上以6为周期的函数,f (x )在(0,3)内单调递减,且y=f (x )的图象关于直线x=3对称,则下面正确的结论是 ( )(A)()()()1.5 3.5 6.5f f f <<; (B )()()()3.5 1.5 6.5f f f <<; (C)()()()6.5 3.5 1.5f f f <<; (D)()()()3.5 6.5 1.5f f f <<5.设函数()f x 与()g x 的定义域是{x R ∈}1x ≠±,函数()f x 是一个偶函数,()g x 是一个奇函数,且1()()1f xg x x -=-,则()f x 等于 A.112-x B.1222-x xC .122-x D.122-x x6.已知定义在R 上的函数f (x )的图象关于)0,43(-成中心对称,且满足f (x )=1)1(),23(=-+-f x f , f (0) = –2,则f (1) + f (2) +…+ f (2010)的值为( )A .–2B .–1C .0D .17.已知函数()f x 是定义在实数集R 上的不恒为零的偶函数,且对任意实数x 都有(1)(1)()xf x x f x +=+,则5(())2f f 的值是 A .0 B.12 C.1 D.528.若()f x 是定义在R 上的奇函数,且当x <0时,1()1f x x =+,则1()2f = .9.()y f x =定义域为R ,且对任意x R ∈都有()()()111f x f x f x ++=-,若()21f =f(2009)=_ 10.设f(x)是定义在R 上的奇函数,且y=f(x)的图象关于直线21=x 对称,则f(1)+f(2)+f(3)+f(4)+f(5)= ____。
函数的周期性和对称性口诀
函数的周期性和对称性口诀是和对称差周期。
若f(x+a)=-f(x+b),多一个负号。
(x+a)-(x+b)=a-b,周期X2。
周期性,T=2|a-b|。
若f(x+a)=-f(-x+b),多一个负号。
(x+a)+(-x+b)=a+b,轴变中心。
对称性,对称中心((a+b)/2,0)。
对称性的概念:
1、函数轴对称:如果一个函数的图像沿一条直线对折,直线两侧的图像能够完全重合,则称该函数具备对称性中的轴对称,该直线称为该函数的对称轴。
2、中心对称:如果一个函数的图像沿一个点旋转180度,所得的图像能与原函数图像完全重合,则称该函数具备对称性中的中心对称,该点称为该函数的对称中心。
性质:
1、如果函数f(x)(x∈D)在定义域内有两条对称轴x=a,x=b则函数f (x)是周期函数,且周期T=2|b-a|(不一定为最小正周期)。
2、如果函数f(x)(x∈D)在定义域内有两个对称中心A(a,0),B(b,0)则函数f(x)是周期函数,且周期T=2|b-a|(不一定为最小正周期)。
3、如果函数f(x)(x∈D)在定义域内有一条对称轴x=a和一个对称中心B (b,0)(a≠b),则函数f(x)是周期函数,且周期T=4|b-a|(不一定为最小正周期)。
微专题05函数的对称性与周期性一、基础知识(一)函数的对称性1、对定义域的要求:无论是轴对称还是中心对称,均要求函数的定义域要关于对称轴(或对称中心)对称2、轴对称的等价描述:(1)f a x f a x f x 关于x a 轴对称(当0a 时,恰好就是偶函数)(2)f axf bxf x关于2a bx轴对称在已知对称轴的情况下,构造形如f a xf b x 的等式只需注意两点,一是等式两侧f 前面的符号相同,且括号内x 前面的符号相反;二是,a b 的取值保证2a bx 为所给对称轴即可。
例如:f x 关于1x 轴对称2f xf x,或得到31f x f x 均可,只是在求函数值方面,一侧是f x 更为方便(3)f xa 是偶函数,则f x afxa ,进而可得到:f x 关于xa 轴对称。
①要注意偶函数是指自变量取相反数,函数值相等,所以在f x a 中,x 仅是括号中的一部分,偶函数只是指其中的x 取相反数时,函数值相等,即f xafxa ,要与以下的命题区分:若f x 是偶函数,则f x a f x a:f x 是偶函数中的x 占据整个括号,所以是指括号内取相反数,则函数值相等,所以有f xafx a ②本结论也可通过图像变换来理解,f x a 是偶函数,则f xa 关于0x轴对称,而f x 可视为f x a 平移了a 个单位(方向由a 的符号决定),所以f x 关于xa 对称。
3、中心对称的等价描述:(1)f a x f a x f x 关于,0a 轴对称(当0a 时,恰好就是奇函数)(2)f axf bxf x 关于,02a b轴对称在已知对称中心的情况下,构造形如f ax f b x 的等式同样需注意两点,一是等式两侧f 和x 前面的符号均相反;二是,a b 的取值保证2a b x为所给对称中心即可。
例如:f x 关于1,0中心对称2f x fx ,或得到35f x f x 均可,同样在求函数值方面,一侧是f x 更为方便(3)f x a 是奇函数,则f xafxa ,进而可得到:f x 关于,0a 轴对称。
函数的对称性与周期性吴江市盛泽中学数学组 徐建东对称性:函数图象存在的一种对称关系,包括点对称和线对称。
周期性:设函数)(x f 的定义域是D ,若存在非零常数T ,使得对任何D x ∈,都有D T x ∈+且)()(x f T x f =+,则函数)(x f 为周期函数,T 为)(x f 的一个周期。
对称性和周期性是函数的两大重要性质,他们之间是否存在着内在的联系呢?本文就来研究一下它们之间的内在联系,有不足之处望大家批评指正。
一、一个函数关于两个点对称。
命题1:如果函数)(x f y =的图象关于点)0,(a 和点)0,(b )(a b ≠对称,那么函数)(x f y =是周期函数,)(2b a T -=为函数)(x f y =的一个周期。
证明:∵函数)(x f y =的图象关于点)0,(a 对称,∴)2()(x a f x f --=对定义域内的所有x 成立。
又∵函数)(x f y =的图象关于点)0,(b 对称,∴)2()(x b f x f --=对定义域内的所有x 成立。
从而)2()2(x b f x a f -=-∴)()]2(2[)]2(2[x f x b b f x b a f =--=-- 即:)()])22[(x f x b a f =+- ∴)(x f y =是周期函数,)(2b a T -=为函数)(x f y =的一个周期。
特例:当0=a 时,)(x f y =为奇函数,即奇函数)(x f y =如果又关于点)0,(b )0(≠b 对称,那么函数)(x f y =是周期函数,b T 2=为函数)(x f y =的一个周期。
命题1':如果函数)(x f y =的图象关于两点),(b a 和),(d c 对称,那么: 当d b =,c a ≠时,)(x f y =是周期函数,)(2c a T -=为函数)(x f y =的一个周期。
当d b ≠,c a ≠时,)(x f y =不是周期函数。
第5炼 函数的对称性与周期性一、基础知识(一)函数的对称性1、对定义域的要求:无论是轴对称还是中心对称,均要求函数的定义域要关于对称轴(或对称中心)对称2、轴对称的等价描述:(1)()()f a x f a x -=+⇔()f x 关于x a =轴对称(当0a =时,恰好就是偶函数)(2)()()()f a x f b x f x -=+⇔关于2a b x +=轴对称 在已知对称轴的情况下,构造形如()()f a x f b x -=+的等式只需注意两点,一是等式两侧f 前面的符号相同,且括号内x 前面的符号相反;二是,a b 的取值保证2a b x +=为所给对称轴即可。
例如:()f x 关于1x =轴对称()()2f x f x ⇒=-,或得到()()31f x f x -=-+均可,只是在求函数值方面,一侧是()f x 更为方便(3)()f x a +是偶函数,则()()f x a f x a +=-+,进而可得到:()f x 关于x a =轴对称。
① 要注意偶函数是指自变量取相反数,函数值相等,所以在()f x a +中,x 仅是括号中的一部分,偶函数只是指其中的x 取相反数时,函数值相等,即()()f x a f x a +=-+,要与以下的命题区分:若()f x 是偶函数,则()()f x a f x a +=-+⎡⎤⎣⎦:()f x 是偶函数中的x 占据整个括号,所以是指括号内取相反数,则函数值相等,所以有()()f x a f x a +=-+⎡⎤⎣⎦② 本结论也可通过图像变换来理解,()f x a +是偶函数,则()f x a +关于0x =轴对称,而()f x 可视为()f x a +平移了a 个单位(方向由a 的符号决定),所以()f x 关于x a =对称。
2、中心对称的等价描述:(1)()()f a x f a x -=-+⇔()f x 关于(),0a 中心对称(当0a =时,恰好就是奇函数)(2)()()()f a x f b x f x -=-+⇔关于,02a b +⎛⎫ ⎪⎝⎭中心对称 在已知对称中心的情况下,构造形如()()f a x f b x -=-+的等式同样需注意两点,一是等式两侧f 和x 前面的符号均相反;二是,a b 的取值保证2a b x +=为所给对称中心即可。
例如:()f x 关于()1,0-中心对称()()2f x f x ⇒=---,或得到()()35f x f x -=--+均可,同样在求函数值方面,一侧是()f x 更为方便(3)()f x a +是奇函数,则()()f x a f x a +=--+,进而可得到:()f x 关于(),0a 中心对称。
① 要注意奇函数是指自变量取相反数,函数值相反,所以在()f x a +中,x 仅是括号中的一部分,奇函数只是指其中的x 取相反数时,函数值相反,即()()f x a f x a +=-+,要与以下的命题区分:若()f x 是奇函数,则()()f x a f x a +=--+⎡⎤⎣⎦:()f x 是奇函数中的x 占据整个括号,所以是指括号内取相反数,则函数值相反,所以有()()f x a f x a +=--+⎡⎤⎣⎦② 本结论也可通过图像变换来理解,()f x a +是奇函数,则()f x a +关于()0,0中心对称,而()f x 可视为()f x a +平移了a 个单位(方向由a 的符号决定),所以()f x 关于(),0a 对称。
4、对称性的作用:最突出的作用为“知一半而得全部”,即一旦函数具备对称性,则只需要分析一侧的性质,便可得到整个函数的性质,主要体现在以下几点:(1)可利用对称性求得某些点的函数值(2)在作图时可作出一侧图像,再利用对称性得到另一半图像(3)极值点关于对称轴(对称中心)对称(4)在轴对称函数中,关于对称轴对称的两个单调区间单调性相反;在中心对称函数中,关于对称中心对称的两个单调区间单调性相同(二)函数的周期性1、定义:设()f x 的定义域为D ,若对x D ∀∈,存在一个非零常数T ,有()()f x T f x +=,则称函数()f x 是一个周期函数,称T 为()f x 的一个周期2、周期性的理解:可理解为间隔为T 的自变量函数值相等3、若()f x 是一个周期函数,则()()f x T f x +=,那么()()()2f x T f x T f x +=+=,即2T 也是()f x 的一个周期,进而可得:()kT k Z ∈也是()f x 的一个周期4、最小正周期:正由第3条所说,()kT k Z ∈也是()f x 的一个周期,所以在某些周期函数中,往往寻找周期中最小的正数,即称为最小正周期。
然而并非所有的周期函数都有最小正周期,比如常值函数()f x C =5、函数周期性的判定:(1)()()f x a f x b +=+:可得()f x 为周期函数,其周期T b a =-(2)()()()f x a f x f x +=-⇒的周期2T a =分析:直接从等式入手无法得周期性,考虑等间距再构造一个等式:()()2f x a f x a +=-+ 所以有:()()()()()2f x a f x a f x f x +=-+=--=,即周期2T a =注:遇到此类问题,如果一个等式难以推断周期,那么可考虑等间距再列一个等式,进而通过两个等式看能否得出周期(3)()()()1f x a f x f x +=⇒的周期2T a = 分析:()()()()1121f x a f x f x a f x +===+ (4)()()f x f x a k ++=(k 为常数)()f x ⇒的周期2T a =分析:()()()(),2f x f x a k f x a f x a k ++=+++=,两式相减可得:()()2f x a f x +=(5)()()f x f x a k ⋅+=(k 为常数)()f x ⇒的周期2T a =(6)双对称出周期:若一个函数()f x 存在两个对称关系,则()f x 是一个周期函数,具体情况如下:(假设b a >)① 若()f x 的图像关于,x a x b ==轴对称,则()f x 是周期函数,周期()2T b a =- 分析:()f x 关于x a =轴对称()()2f x f a x ⇒-=+()f x 关于x b =轴对称()()2f x f b x ⇒-=+()()22f a x f b x ∴+=+()f x ∴的周期为()222T b a b a =-=-② 若()f x 的图像关于()(),0,,0a b 中心对称,则()f x 是周期函数,周期()2T b a =- ③ 若()f x 的图像关于x a =轴对称,且关于(),0b 中心对称,则()f x 是周期函数,周期()4T b a =-7、函数周期性的作用:简而言之“窥一斑而知全豹”,只要了解一个周期的性质,则得到整个函数的性质。
(1)函数值:可利用周期性将自变量大小进行调整,进而利用已知条件求值(2)图像:只要做出一个周期的函数图象,其余部分的图像可利用周期性进行“复制+粘贴”(3)单调区间:由于间隔()kT k Z ∈的函数图象相同,所以若()f x 在()(),a b b a T -≤上单调增(减),则()f x 在()(),a kT b kT k Z ++∈上单调增(减)(4)对称性:如果一个周期为T 的函数()f x 存在一条对称轴x a =(或对称中心),则()f x 存在无数条对称轴,其通式为()2kT x a k Z =+∈ 证明:()f x 关于x a =轴对称()()2f x f a x ∴=-函数()f x 的周期为T ()()f x kT f x ∴+=()()2f x kT f a x ∴+=-()f x ∴关于2kT x a =+轴对称 注:其中(3)(4)在三角函数中应用广泛,可作为检验答案的方法二、典型例题:例1:设()f x 为定义在R 上的奇函数,(2)()f x f x +=-,当01x ≤≤时,()f x x =,则(7.5)f =__________思路:由(2)()f x f x +=-可得:()f x 的周期4T =,∴考虑将(7.5)f 用01x ≤≤中的函数值进行表示:()()(7.5) 3.50.5f f f ==-,此时周期性已经无法再进行调整,考虑利用奇偶性进行微调:()()10.50.52f f -=-=-,所以1(7.5)2f =- 答案:1(7.5)2f =- 例2:定义域为R 的函数()f x 满足()()22f x f x +=,当[)0,2x ∈时,()3212x f x -⎛⎫=- ⎪⎝⎭,则52f ⎛⎫-= ⎪⎝⎭( ) A.14 B. 18 C. 12- D. 14- 思路:由()()()()12222f x f x f x f x +=⇒=+,可类比函数的周期性,所以考虑将52x =-向[)0,2x ∈进行转化:33225111311122242424f f f -⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎢⎥-=-==⋅-=- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎣⎦答案:D小炼有话说:()f x 虽然不是周期函数,但函数值关系与周期性类似,可理解为:间隔2个单位的自变量,函数值呈2倍关系。
所以在思路上仍可沿用周期性的想法,将自变量向已知范围进行靠拢。
例3:定义在R 上的函数()f x 对任意x R ∈,都有()()()()112,214f x f x f f x -+==+,则()2016f 等于( ) A. 14 B. 12 C. 13 D. 35 思路:由()()()121f x f x f x -+=+及所求()2010f 可联想到周期性,所以考虑()()()()()()()()11121411211f x f x f x f x f x f x f x f x ---+++===-++++,所以()f x 是周期为4的周期函数,故()()20164f f =,而由已知可得()()()1234125f f f -==+,所以()320165f =答案:D例4(2009山东):定义在R 上的函数()f x 满足()()()()2log 1,012,0x x f x f x f x x -≤⎧⎪=⎨--->⎪⎩,则()2009f 的值为( )A. 1-B. 0C. 1D. 2思路:所给()f x 的特点为0x <才有解析式能够求值,而0x >只能通过()()()12f x f x f x =---减少自变量的取值,由所求()2009f 可联想到判断()f x 是否具有周期性,0x >时,()()()12f x f x f x =---,则有()()()123f x f x f x -=---,两式相加可得:()()3f x f x =--,则()()()36f x f x f x =--=-,即()f x 在0x >时周期是6,故()()()200952f f f ==-,而()()()()()()()21001011f f f f f f f =-=---=-=答案:C小炼有话说:(1)本题的思路依然是将无解析式的自变量通过函数性质向含解析式的自变量靠拢,而2009x =数较大,所以考虑判断函数周期性。