函數(shù)是中學(xué)數(shù)學(xué)的核心內(nèi)容,也是中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的主線.函數(shù)的性質(zhì)是歷年數(shù)學(xué)競(jìng)賽試題和高考數(shù)學(xué)試題的重點(diǎn)與熱點(diǎn),其中函數(shù)的對(duì)稱性是函數(shù)的一個(gè)基本性質(zhì),對(duì)稱關(guān)系滲透于各種自然科學(xué)和數(shù)學(xué)問(wèn)題之中.下面通過(guò)同一函數(shù)的對(duì)稱性和不同函數(shù)之間的對(duì)稱性這兩個(gè)方面來(lái)討論函數(shù)的對(duì)稱性.
一、同一函數(shù)的對(duì)稱性
性質(zhì)1.若函數(shù)f(x)滿足f(x)+f(2a-x)=2b,則圖像關(guān)于點(diǎn)A(a,b)對(duì)稱.
證明:(必要性)設(shè)點(diǎn)P(x,y)是y=f(x)圖像上任一點(diǎn),∵點(diǎn)P(x,y)關(guān)于點(diǎn)A(a,b)的對(duì)稱點(diǎn)P'(2a-x,2b-y)也在y=f(x)的圖像上,∴2b-y=f(2a-x)即y+f(2a-x)=2b故f(x)+f(2a-x)=2b,必要性得證.
?。ǔ浞中裕┰O(shè)點(diǎn)P(x,y)是y=f(x)圖像上任一點(diǎn),則y=f(x).
∵f(x)+f(2a-x)=2b∴f(x)+f(2a-x)=2b,即2b-y=f(2a-x).
故點(diǎn)P'(2a-x,2b-y)也在y=f(x)圖像上,而點(diǎn)P與點(diǎn)P'關(guān)于點(diǎn)A(a,b)對(duì)稱,充分性得證.
推論:(1)若函數(shù)f(x)滿足f(x)+f(-x)=0,則圖像關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱;
?。?)若函數(shù)f(x)滿足f(x)+f(2a-x)=0,則圖像關(guān)于點(diǎn)(a,0)對(duì)稱;
?。?)若函數(shù)f(x)滿足f(x)+f(-x)=2b,則圖像關(guān)于點(diǎn)(0,b)對(duì)稱;
性質(zhì)2.若函數(shù)f(x)滿足f(a+x)=-f(b-x),則圖像關(guān)于(,0)對(duì)稱.
性質(zhì)3.若函數(shù)f(x)滿足f(a+x)=f(b-x),則圖像關(guān)于直線x=對(duì)稱.
推論:(1)若函數(shù)f(x)滿足f(x)=f(-x),則圖像關(guān)于y軸對(duì)稱;
?。?)若函數(shù)f(x)滿足f(a+x)=f(a-x)即f(x)=f(2a-x),則圖像關(guān)于直線x=a對(duì)稱.
性質(zhì)4.若函數(shù)f(x)圖像同時(shí)關(guān)于點(diǎn)A(a,c)和點(diǎn)B(b,c)成中心對(duì)稱(a≠b),則y=f(x)是周期函數(shù),且周期為2|a-b|.
性質(zhì)5.若函數(shù)f(x)圖像同時(shí)關(guān)于直線x=a和直線x=b成軸對(duì)稱(a≠b)則y=f(x)是周期函數(shù),且周期為2|a-b|.
性質(zhì)6.若函數(shù)f(x)圖像既關(guān)于點(diǎn)A(a,c)成中心對(duì)稱又關(guān)于直線x=b成軸對(duì)稱(a≠b),則y=f(x)是周期函數(shù),且周期為4|a-b|.
證明:∵函數(shù)y=f(x)圖像關(guān)于點(diǎn)A(a,c)成中心對(duì)稱,
∴f(x)+f(2a-x)=2c,用2b-x代x得:
f(2b-x)+f[2a-(2b-x)]=2c(*)
又∵函數(shù)y=f(x)圖像直線x=b成軸對(duì)稱,
∴f(2b-x)=f(x),代入(*)得:
f(x)=2c-f[2(a-b)+x](**),用2(a-b)-x代x得
f[2(a-b)+x]=2c-f[4(a-b)+x]代入(**)得:
f(x)=f[4(a-b)+x],故y=f(x)是周期函數(shù),且4|a-b|是其一個(gè)周期.
二、不同函數(shù)的對(duì)稱性
性質(zhì)1.函數(shù)y=f(x)與y=2b-f(2a-x)的圖像關(guān)于點(diǎn)A(a,b)成中心對(duì)稱.
性質(zhì)2.函數(shù)y=f(x)與y=-f(x)的圖像關(guān)于x軸對(duì)稱.
性質(zhì)3.函數(shù)y=f(x)與y=f(2a-x)的圖像關(guān)于直線x=a成軸對(duì)稱.
性質(zhì)4.函數(shù)y=f(x)與y=2b-f(x)的圖像關(guān)于直線y=b成軸對(duì)稱.
性質(zhì)5.函數(shù)yf(x)與y=f(x)與的圖像關(guān)于直線x-y=0成軸對(duì)稱.
性質(zhì)6.函數(shù)y=f(x)與y=-f(x)與的圖像關(guān)于直線x+y=0成軸對(duì)稱.
性質(zhì)7函數(shù)y=f(a+x)與y=f(b-x)的圖像關(guān)于直線x=成軸對(duì)稱.
三、三角函數(shù)的對(duì)稱性
性質(zhì)1.函數(shù)y=sinx的圖像的對(duì)稱中心為(kπ,0),對(duì)稱軸為x=kπ+.
性質(zhì)2.函數(shù)y=cosx的圖像的對(duì)稱中心為(kπ+,0),對(duì)稱軸為x=kπ.
性質(zhì)3.函數(shù)y=tanx和y=cotx的圖像的對(duì)稱中心為(,0).
性質(zhì)4.函數(shù)y=sin(ωx+φ)的圖像若關(guān)于y軸對(duì)稱,則φ=kπ+,若關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱,則φ=kπ.
性質(zhì)5.若函數(shù)y=cos(ωx+φ)的圖像若關(guān)于y軸對(duì)稱,則φ=kπ,若關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱,則φ=kπ+.
四、應(yīng)用舉例
例1.若非常值函數(shù)f(x)滿足:f(8+x)為偶函數(shù),且f(4+x)=f(4-x),則f(x)一定是()
?。ˋ)既是偶函數(shù),又是周期函數(shù)(B)是偶函數(shù),但不是周期函數(shù)(C)既是奇函數(shù),又是周期函數(shù)(D)是奇函數(shù),但不是周期函數(shù)
解:∵f(8+x)為偶函數(shù),∴f(8+x)=f(8-x),又f(4+x)=f(4-x)∴f(x)是以8為周期的周期函數(shù)∴f(x)=f(x+8),即f(x)是偶函數(shù).故選(A).
例2設(shè)定義域?yàn)镽的函數(shù)f(x)、g(x)存在反函數(shù),并且f(x-1)和g(x-2)函數(shù)的圖像關(guān)于直線y=x對(duì)稱,若g(8)=2011,那么f(7)=()
?。ˋ)2010 (B)2011 (C)2012 (D)2013
解:∵y=g(x-2)反函數(shù)是y=f(x-1)又y=g(x-2)的反函數(shù)是:y=g(x)+2,∴f(x-1)=g(x)+2,∴f(8-1)=2+g(8)=2013,故f(7)=2013,應(yīng)選(D).
例3設(shè)f(x)是定義在R上的奇函數(shù),且f(2+x)=f(2-x),當(dāng)-1≤x≤0時(shí),f(x)=2x+1,則f(9)=?搖?搖?搖?搖
解:∵f(x)是奇函數(shù),又f(2+x)=f(2-x)∴f(x)關(guān)于直線x=2對(duì)稱.故y=f(x)是以8為周期的周期函數(shù),∴f(9)=f(8+1)=f(1)=-f(-1)=1.
例4.已知函數(shù)f(x)=,函數(shù)y=g(x)的圖像與y=(x+1)的圖像關(guān)于直線y=x對(duì)稱,求g(11)的值.
解:∵函數(shù)y=g(x)與y=f(x+1)互為反函數(shù),又∵函數(shù)y=f(x+1)的反函數(shù)為y=f(x)-1,∴g(x)=f(x)-1=,∴g(11)=.
例5.函數(shù)y=sinxcosx+cosx-的圖像的一個(gè)對(duì)稱中心為()
?。ˋ)(,-) (B)(,-)
?。–)(-,) (D)(,-)
解:∵y=sin(2x+)-
∴2x+=kπ即x=-
∴選(B)
注:本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文