高中數學,奇函數、偶函數隻是 點對稱和線對稱的特殊情形,是最基礎且必須掌握的;但是考試試題中,經常遇到的是關于任意點對稱或任意直線對稱,甚至雙對稱的情況也比比皆是,這就需要我們更深入的學習,有備無患!下面我們就來一一推導一般情形下的點對稱、線對稱和雙對稱公式。
高中數學課堂
一、函數關于某點對稱(單對稱)
牢記:f(x)關于點(a,b)對稱,則有y=f(x)=2b-f(2a-x)或者f(a x)=2b-f(a-x)
(特别的,奇函數關于原點(0,0)對稱)
證明:∵f(x)上關于點(a,b)對稱
設P(x0,y0)為函數f(x)上任意一點,即y0 = f(x0)
關于點(a,b)對稱的點為Q(x,y)
則有x0 x=2a,y0 y=2b
亦即 x0=2a-x,y0=2b-y
∴有2b-y=f(2a-x),
∴f(x)關于點(a,b)對稱的表達式是y=f(x)=2b-f(2a-x),
也可表示為f(a x)=2b-f(a-x)。
例1、已知函數y=f(x)的定義域是
,函數g(x)=f(x 5) f(1-x),若g(x)=0方程有且僅有7個不同的實數解,則這7個實數解之和為_________.
解:∵g(x)=f(x 5) f(1-x),令t=2 x,
∴g(t)=f(3 t) f(3-t)=0
∴f(3 t)=-f(3-t)關于點(3,0)對稱,
又方程g(x)=0有且僅有7個不同的實數解,
∴方程有一個根為3,其餘六個根關于(3,0)對稱。
∴這個實數解之和為3 3×6=21
二、函數關于某一條直線對稱(單對稱)
牢記:f(x)關于直線x=a對稱,則有f(a x)=f(a-x),或者f(x)=f(2a-x).
(特别的,偶函數關于x=0對稱)
證明:因為f(x)關于直線x=a對稱,
設 (m,n)為f(x)上任一點,即n=f(m)
則(m,n)關于x=a的對稱點(2a-m,n)也在y=f(x)上,
即 n=f(2a-m)
∴ f(m)=f(2a-m)
∴f(x)=f(2a-x).
三、雙對稱情形
3.1、牢記:函數f(x)關于某點(a,m)成中心對稱,關于直線x=b成軸對稱,那麼f(x)是周期函數,周期是4|a-b|
證明:∵f(x)關于某點(a,m)成中心對稱,關于直線x=b成軸對稱
∴f(x) f(2a-x)=2m①, f(2b-x)=f(x)②,
用2b-x代替x,代入①得
f(2b-x) f(2a-2b x)=2m,再代入②得
f(x)=2m-f(2a-2b x),用2(a-b) x代替x,得
f[2(a-b) x)]=2m- f[4(a-b) x)],代入f(x)=2m-f(2a-2b x)得
f(x)=f[4(a-b) x)]
∴f(x)是周期函數,周期是4|a-b|
例4、已知f(x)是定義域為R的偶函數,且f(1-x)=-f(1 x),若x∈[0,1]時,f(x)=(x-1),則f(2018)=( )
解:方法一、由題意,f(x)是定義域為R的偶函數
∴f(1-x)=-f(1 x)=f(x-1),
令t=x-1,則x=t 1代入得
則f(t)=-f(t 2)
∴f(t 2)=-f(t 4)
∴f(t)=f(t 4),即T=4,
∴f(2018)=f(2)=-f(0)=-1.
方法二、利用點線雙對稱結論
∵f(1-x)=-f(1 x)
∴函數關于(1,0)對稱
又f(x)是定義域為R的偶函數
f(x)是周期函數,且周期為T=4
∴f(2018)=f(2)=-f(0)=-1.
3.2、牢記:函數有兩個對稱軸(證明略)
f(x)的2個對稱軸x=a,x=b.則T=2|a-b|
3.3、牢記:函數有兩個對稱中心
有f(X)的2個對稱中心(a,k)(b,k)則T=2|a-b|
證明:∵f(x)關于某點(a,k)(b,k)成中心對稱
∴f(x) f(2a-x)=2k①, f(x) f(2b-x)=2k②,
用2b-x代替x,代入①得
f(2b-x) f(2a-2b x)=2k,再代入f(2b-x)=2k-f(x)得
2k-f(x) f(2a-2b x)=2k
解得:f(x)=f(2a-2b x)
∴f(x)為周期函數,且周期為T=2|a-b|
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