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函數對稱性與奇偶性規律

圖文 更新时间:2025-01-12 03:41:31

我們知道奇函數的圖象關于原點對稱,偶函數的圖象關于y軸對稱,在這個意義上,奇偶性可看作對稱性的一種特殊情況。另外,通過與周期性的結合,會呈現出更多的對稱性(包括對稱軸和對稱中心)。下面分析以下幾種常見的類型。

一、雙對稱

如果f(x)的圖象有兩種對稱方式,則一定是周期函數。我們有如下結論:

(1)若f(x)關于x=a對稱,且關于x=b(a≠b)也對稱,則f(x)是周期函數,周期為2|a-b|;

(2)若f(x)關于點(a,0)對稱,且關于點(b,0)(a≠b)也對稱,則f(x)為周期函數,周期為2|a-b|;

(3)若f(x)關于點(a,0)對稱,且關于直線x=b(a≠b)對稱,則f(x)為周期函數,周期為4|a-b|。

另外,對稱性本身有如下結論,要牢記:

(1)若f(x)關于直線x=a對稱,則有f(x)=f(2a-x)或f(x a)=f(a-x)成立;

(2)若f(x)關于點(a,0)對稱,則有f(x)=-f(2a-x)或f(x a)=-f(a-x)成立。

函數對稱性與奇偶性規律(綜合運用函數的奇偶性)1

解:(1) 解法1:f(x)的圖象關于直線x=-1及直線x=2對稱,故f(x)為周期函數且周期周期為6,則f(15)=f(15-6×2)=f(3)=10.

解法2:根據f(x)的圖象關于直線x=-1及直線x=2對稱,有f(-1 x)=f(-1-x),f(2 x)=f(2-x),則f(x)=f(-2-x)=f(6 x),故f(x)是周期為6的周期函數,f(15)=f(15-6×2)=f(3)=10.

(2) 解法1:f(x)的圖象關于點(-1,0)與(2,0)對稱,故f(x)是周期函數,且周期為6,則f(15)=f(15-6×2)=f(3)=10.

解法2:根據圖象關于點(-1,0)與(2,0)對稱,得到f(x)=-f(-2-x),f(x)=-f(4-x),則f(-x)=-f(x-2),f(-x)=-f(x 4),即f(x-2)=f(x 4),得f(x)周期為6,故f(15)=f(15-6×2)=f(3)=10.

(3) 解法1:f(x)的圖象關于點(-1,0)及直線x=2對稱,故f(x)是周期函數,且周期為12,則f(15)=f(3)=10.

解法2:函數y=f(x)(x∈R)的圖象關于點(-1,0)及直線x=2對稱,則f(x)=-f(-2-x), f(2 x)=f(2-x),則f(-x)=-f(x-2),f(-x)=f(4 x),故f(x-2) f(x 4)=0,根據知識點1.2,f(x)是周期為12的周期函數,則f(15)=f(3)=10.

小結:函數關于兩條直線對稱,或關于兩個x軸上的點對稱,則周期是對稱直線或對稱中心橫坐标之差的兩倍;如果函數關于一條直線和一個x軸上的點對稱,則周期是對稱直線與對稱中心橫坐标之差的四倍。

另外,對稱和周期的表達形式很接近,記憶時容易混淆。以下推論可幫助記憶:

函數對稱性與奇偶性規律(綜合運用函數的奇偶性)2

例2. 設函數 f(x)對任意實數x滿足f(2 x)=f(2-x),f(7 x)=f(7-x)且f(x)=0,判斷函數f(x)圖象在區間[-30,30]上與x軸至少有多少個交點。

解:由題設知函數f(x)圖象關于直線x=2和x=7對稱,又由函數的性質得f(x)是以10為周期的函數。在一個周期區間[0,10)上,f(x)=0, f(4)=f(2 2)=f(2-2)=f(0)=0且f(x)不能恒為零,故f(x)圖象與x軸至少有2個交點。而區間[-30,30]有6個周期,故在閉區間[-30,30]上f(x)圖象與x軸至少有13個交點。

二、奇、偶函數的另一個對稱軸(或對稱中心)

如果定義在R上的函數是奇函數或偶函數,且有另一個對稱軸或對稱中心,則此類雙對稱函數一定是周期函數,且有如下規律:

函數對稱性與奇偶性規律(綜合運用函數的奇偶性)3

函數對稱性與奇偶性規律(綜合運用函數的奇偶性)4

解:(1) f(x)的圖象關于直線x=0及直線x=2對稱,可得f(x)為偶函數,且f(x)是周期函數,周期為2×2=4,則f(17)=f(17-4×3)=f(5)=26.

(2) f(x)的圖象關于原點與(2,0)對稱,可得f(x)為奇函數,且f(x)是周期函數,周期為2×2=4,則f(17)=f(17-4×3)=f(5)=26.

(3) f(x)的圖象關于原點及直線x=1對稱,可得f(x)是奇函數,且f(x)是周期函數,周期為4×1=4,則f(15)=f(15-4×3)=f(3)=-f(-3)=-f(5)=-26.

(4) 函數y=f(x)(x∈R)的圖象關于直線x=0及點(1,0)對稱,可得f(x)是偶函數,且f(x)是周期函數,周期為4,則f(15)=f(15-4×3)=f(3)=f(-3)=f(5)=26.

函數對稱性與奇偶性規律(綜合運用函數的奇偶性)5

三、平移對稱

(1) 若f(x a)為偶函數,則f(x)的圖象關于直線x=a對稱;

(2) 若f(x a)為奇函數,則f(x)的圖象關于點(a,0)對稱

例4. f(x)的定義域為R,若f(x+1)與f(x-1)都是奇函數則( )

A. f(x)為偶函數 B. f(x)為奇函數 C. f(x)=f(x+2) D. f(x+3)為奇函數

解:f(x 1)為奇函數,則有對稱中心(1,0);同理由f(x-1)為奇函數易知f(x)有對稱中心(-1,0)。

則由雙對稱推論,f(x)是周期函數,且周期T=2|1 1|=4。

下面我們分析一下幾個選項。

如果f(x)是偶函數,那麼根據第二點的結論,周期為T=4|1-0|=4,滿足條件。

如果f(x)是奇函數,那麼根據第二點的結論,周期T=2|1-0|=2,則4也是f(x)的一個周期,滿足條件;

因此,f(x)可能是奇函數,也可能是偶函數,A、B排除;如果f(x)是偶函數,則周期為4,那麼C就不正确。

由于已經得到f(x)的周期為4,那麼f(x 3)=f(x-1),是奇函數,因此D肯定正确。

小結:本題是一道高考題。其實得到D為正确答案比較容易,但排除A,B,C會麻煩一點。其實f(x a)為偶函數,相當于将f(x)的圖象向左移動a個單位得到一個偶函數,因此x=a肯定是f(x)的一條對稱軸;f(x a)為奇函數同理。

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