比較函數(shù)值(式)的大小問題經(jīng)常出現(xiàn)在函數(shù)試題中.解答這類問題,通常要靈活運用函數(shù)的圖象和性質(zhì).而對于一些軸對稱函數(shù),要比較其函數(shù)值(式)的大小,往往需將不在同一個單調(diào)區(qū)間內(nèi)的兩個自變量轉(zhuǎn)化至同一個單調(diào)區(qū)間內(nèi),以利用函數(shù)的單調(diào)性來比較函數(shù)值(式)的大小,其過程較為復(fù)雜.事實上,我們?nèi)裟苡蒙弦恍┯嘘P(guān)軸對稱函數(shù)的結(jié)論,就能高效、快捷地比較出函數(shù)值(式)的大小.
結(jié)論1.設(shè)函數(shù)[y=f(x)]的圖象關(guān)于直線[x=m]對稱,且[y=f(x)]在[(-∞,m]]上單調(diào)遞增,在[[m,+∞)]上單調(diào)遞減,則[|x1-m|lt;|x2-m|?f(x1)gt;f(x2)].
結(jié)論2.設(shè)函數(shù)[y=f(x)]的圖象關(guān)于直線[x=m]對稱,且[y=f(x)]在[(-∞,m]]上單調(diào)遞減,在[[m,+∞)]上單調(diào)遞增,則[|x1-m|lt;|x2-m|?f(x1)lt;f(x2)].
證明:設(shè)[g(x)=f(x+m)],則函數(shù)[g(x)]為偶函數(shù),
由平移變換圖象的性質(zhì)可知[g(x)]在[[0,+∞)]上單調(diào)遞減.
因為[f(x1)=g(x1-m)=g(|x1-m|)],
[f(x2)=g(x2-m)=g(|x2-m|)],
所以當(dāng)[|x1-m|lt;|x2-m|]時,有[g(|x1-m|)gt;g(|x2-m|)],即[f(x1)gt;f(x2)].
反之,當(dāng)[f(x1)gt;f(x2)],即[g(|x1-m|)gt;g(|x2-m|)]時,有[|x1-m|lt;|x2-m|].
故結(jié)論1得證.同理可以證明結(jié)論2.
這是說,若函數(shù)[y=f(x)]的圖象關(guān)于直線[x=m]對稱,且知曉對稱軸兩側(cè)的函數(shù)單調(diào)性,就可以利用這兩個結(jié)論,通過比較自變量與對稱軸之間的距離的大小,來快速比較出兩個函數(shù)值(式)的大小.
例1.如果函數(shù)[f(x)]在[(0,2)]上是增函數(shù),且函數(shù)[y=f(x+2)]是偶函數(shù),則下列結(jié)論中正確的是(" " ").
[A. f(1)lt;f(52)lt;f(72)]" " " " [B. f(72)lt;f(52)lt;f(1)]
[C. f(72)lt;f(1)lt;f(52)]" " " " [D. f(52)lt;f(1)lt;f(72)]
解:因為[y=f(x+2)]是偶函數(shù),
所以[y=f(x+2)]的圖象關(guān)于[y]軸對稱,
則[y=f(x)]的圖象關(guān)于直線[x=2]對稱,
所以[f(x)=f(4-x)],則[f(1)=f(3).]
又因為[f(x)]在[(0,2)]上是增函數(shù),
所以[f(x)]在[(2,4)]上是減函數(shù).
而[52lt;3lt;72],則[f(72)lt;f(1)lt;f(52)],故選C.
本題中[y=f(x+2)]是偶函數(shù),所以其對稱軸為[y]軸,且[f(x)]在[(0,2)]上是增函數(shù),由函數(shù)的對稱性可知[f(x)]在[(2,4)]上是減函數(shù),我們只需比較[x=3]、[x=52]、[x=72]的大小,就可以根據(jù)結(jié)論1比較出三個函數(shù)式的大小.
例2.已知[f(x)=x2-bx+c],且有[f(1+x)=f(1-x)],[f(0)=3],則[f(bx)]與[f(cx)]的大小關(guān)系是(" " ").
[A. f(bx)≤f(cx)]" " " " " " [B. f(bx)≥f(cx)]
[C. f(bx)lt;f(cx)]" " " " " " [D. f(bx)gt;f(cx)]
解:因為[f(1+x)=f(1-x)],
所以[f(x)]的圖象關(guān)于直線[x=1]對稱,則[b=2],
所以[f(x)]在[(-∞,1)]上是減函數(shù),在[[1,+∞)]上是增函數(shù),
由[f(0)=3]得[c=3],所以[bx=2x,cx=3x].
(1)當(dāng)[x=0]時,[bx=cx=1],所以[f(bx)=f(cx)];
(2)當(dāng)[xgt;0]時,[1lt;2xlt;3x],所以[0lt;2x-1lt;3x-1],
即[|2x-1|lt;|3x-1|],可得[f(bx)lt;f(cx)];
(3)當(dāng)[xlt;0]時,[1gt;2xgt;3xgt;0],所以[3x-1lt;2x-1lt;0],
即[|2x-1|lt;|3x-1|],可得[f(bx)lt;f(cx)].
綜上可得[f(bx)≤f(cx)],故選[A].
我們先由[f(1+x)=f(1-x)]是偶函數(shù),可以判斷出函數(shù)[f(x)]的對稱軸為[x=1];然后由二次函數(shù)的性質(zhì)確定[f(x)]在[[1,+∞)]和[(-∞,1)]上的單調(diào)性;再比較出[x=bx]、[x=cx]到對稱軸[x=1]的距離,即可根據(jù)結(jié)論2比較出[f(bx)]與[f(cx)]的大小.
可見,運用上述兩個結(jié)論來比較軸對稱函數(shù)值(式)的大小,非常便捷,不僅能有效地簡化運算,還能優(yōu)化解題的過程.同學(xué)們在日常的學(xué)習(xí)中,要學(xué)會歸納、總結(jié)一些常見的題型及其解法,這樣才能有效地提升解題的效率.
(作者單位:廣東省珠海市廣東實驗中學(xué)金灣學(xué)校)
語數(shù)外學(xué)習(xí)·高中版下旬2024年10期