函数的对称性

前言

当你学习了本篇博文后,如果感觉还需要深入学习,可以阅读函数的对称性习题

常见结论

  • 注意:此时只涉及一个函数,是函数自身具有的对称性,而不是两个函数之间的对称;

1、若函数(y=f(x))关于原点((0,0))对称,则(f(-x)=-f(x))(f(x)+f(-x)=0),反之亦成立;

2、若函数(y=f(x))关于直线(x=a)对称,则(f(a+x)=f(a-x)),反之亦成立;

3、若函数(y=f(x))满足(f(a+x)=f(b-x)),则其图像关于直线(x=cfrac{a+b}{2})对称,反之亦成立;

4、若函数(y=f(x))图像是关于点(A(a,b))对称,则充要条件是(f(x)+f(2a-x)=2b)

给出方式

  • 1、以图像的形式给出;

解读图像,从图像中我们就可以找出对称轴。

  • 2、以奇偶性的形式给出[奇偶性是对称性的特例];

比如奇函数,(f(-x)=-f(x))或者(f(-x)+f(x)=0Longrightarrow) 对称中心为((0,0))

比如偶函数,(f(-x)=f(x))或者(f(-x)-f(x)=0Longrightarrow) 对称轴为(x=0)

  • 3、以奇偶性的拓展形式给出;

比如(f(2+x)+f(-x)=2),则对称中心为((1,1))

比如(f(x)=f(4-x)),则对称轴为(x=2)原因解释

  • 4、以周期性+奇偶性的形式给出;

如,已知函数(f(x))是奇函数,且满足(f(x+4)=-f(x))

则由(egin{align*} f(x+4)&=-f(x) \ f(-x)&=-f(x)end{align*}) (ig}Longrightarrow f(x+4)=f(-x)Longrightarrow)对称轴是(x=2)

对称性应用

例1【2016高考理科数学全国卷2第12题】【共用对称中心】已知函数(f(x)(xin R))满足(f(-x)=2-) (f(x)),若函数(y=cfrac{x+1}{x})与函数(y=f(x))图像的交点为((x_1,y_1))((x_2,y_2))(cdots)((x_m,y_m)),则(sumlimits_{i=1}^m{(x_i+y_i)})的值为【】

$A.0$ $B.m$ $C.2m$ $D.4m$

分析:由题目可知(f(x)+f(-x)=2),即函数(f(x))图像关于点((0,1))对称,

而函数(y=cfrac{x+1}{x}=1+cfrac{1}{x})图像也关于点((0,1))对称,即两个函数图像有相同的对称中心,

那么二者的交点个数一定有偶数个,如图所示, 可知对横坐标而言有(sumlimits_{i=1}^m{x_i}=0)

而对纵坐标而言,成对的点的个数是(cfrac{m}{2})个,他们中的每一对满足(cfrac{y_1+y_m}{2}=1)

(y_1+y_m=2),故(sumlimits_{i=1}^m{y_i}=2cdot cfrac{m}{2}=m)

(sumlimits_{i=1}^m{(x_i+y_i)}=sumlimits_{i=1}^m{x_i}+sumlimits_{i=1}^m{y_i}=m),故选B。

例2【2016高考文科数学全国卷2第12题】【共用对称轴】已知函数(f(x)(xin R))满足(f(x)=) (f(2-x)),若函数(y=|x^2-2x-3|)与函数(y=f(x))图像的交点为((x_1,y_1))((x_2,y_2))(cdots)((x_m,y_m)),则(sumlimits_{i=1}^m{x_i})的值为【】

$A.0$ $B.m$ $C.2m$ $D.4m$

分析:函数(f(x)(xin R))满足(f(x)=f(2-x)),则函数的对称轴是直线(x=1)

而函数(y=|x^2-2x-3|=|(x-1)^2-4|)的对称轴也是直线(x=1),作出函数的图像如右图所示,

则二者的交点个数(m)一定是偶数个,两两配对的个数为(cfrac{m}{2}),比如(A) (B)配对,

则有(cfrac{x_1+x_m}{2}=1)(x_1+x_m=2),故(sumlimits_{i=1}^m{x_i}=cfrac{m}{2}cdot 2=m),故选(B)

例3【2017全国卷1文科第9题高考真题】已知函数(f(x)=lnx+ln(2-x)),则【】

$A.$在$(0,2)$上单调递增
$B.$在$(0,2)$上单调递减
$C.y=f(x)$的图像关于直线$x=1$对称
$D.y=f(x)$的图像关于点$(1,0)$对称

分析:由于函数(f(x))是复合函数,定义域要使(x>0,2-x>0),即定义域是((0,2))

(f(x)=ln[x(2-x)]=ln[-(x-1)^2+1]),则由复合函数的单调性法则可知,

((0,1))上单增,在((1,2))上单减,故排除(A)(B)

若函数(y=f(x))关于点((1,0))对称,则函数(f(x))必然满足关系:(f(x)+f(2-x)=0)

若函数(y=f(x))关于直线(x=1)对称,则函数(f(x))必然满足关系:(f(x)=f(2-x))

接下来我们用上述的结论来验证,由于(f(x)=lnx+ln(2-x))

(f(2-x)=ln(2-x)+ln(2-(2-x))=ln(2-x)+lnx),即满足(f(x)=f(2-x)),故函数(y=f(x))的图像关于直线(x=1)对称,选(C)

再来验证(D),发现(f(x)+f(2-x)=2[lnx+ln(2-x)] eq 0)(D)选项不满足。故选(C)

例14【2019会宁模拟】已知函数(f(x))的定义域为(R),且在([0,+infty))上单调递增,(g(x)=-f(|x|)),若(g(lgx)>g(1)),则(x)的取值范围为【】

$A.(0,10)$ $B.(10,+infty)$ $C.(cfrac{1}{10},10)$ $D.(0,cfrac{1}{10})cup (10,+infty)$

分析:由于函数(f(x))的定义域为(R),且在([0,+infty))上单调递增,

故函数(g(x)=-f(|x|))([0,+infty))上单调递减,且为偶函数,

(g(lgx)>g(1))即可以变形为(g(|lgx|)>g(1)),则由单调性可知,

(|lgx|<1),即(-1<lgx<1),解得(cfrac{1}{10}<x<10),故选(C)

例4【2019届高三理科数学三轮模拟题】已知函数(f(x)=e^x+e^{2-x}),则(f(x))【】

$A.$在$R$上递增
$B.$在$R$上递减
$C.$关于点$(1,2e)$对称
$D.$关于直线$x=1$对称

提示:由于函数满足(f(x)=f(2-x)),故函数(f(x))关于直线(x=1)对称,选(D)

引申:(f(x)=e^x+e^{1-x})(g(x)=e^x+e^{-x})

例5【2018高三文科训练题】已知函数(f(x)=lg(4x-x^2)),则【】

$A.f(x)$在$(0,4)$上单调递增
$B.f(x)$在$(0,4)$上单调递减
$C.y=f(x)$的图像关于直线$x=2$对称
$D.y=f(x)$的图像关于点$(2,0)$对称

分析:令内函数(g(x)=4x-x^2>0),得到定义域((0,4)),又(g(x)=-(x-2)^2+4),故内函数在((0,2])单减,在([2,4))单增,外函数只有单调递增,故复合函数(f(x))((0,2])单减,在([2,4))单增,故排除(A)(B)

要验证(C)选项,只需要验证(f(x)=f(4-x))即可,这是(y=f(x))的图像关于直线(x=2)对称的充要条件;

(f(4-x)=lg[4(4-x)-(4-x)^2]=lg(16-4x-16+8x-x^2)=lg(4x-x^2)=f(x)),故选(C)

若要验证(D)选项,只需要利用(y=f(x))的图像关于点((2,0))对称的充要条件,即验证(f(x)+f(4-x)=0)即可。自行验证,不满足。

故本题目选(C).

原文地址:https://www.cnblogs.com/wanghai0666/p/9744631.html