函数的周期性与对称性-重难点题型精讲(解析)
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函数的周期性与对称性-重难点题型精讲
周期性
(1)周期函数:对于函数y=f(x),如果存在一个非零常数T,使得当x取定义域内的任何值时,都有f(x
+T)=f(x),那么就称函数y=f(x)为周期函数,称T为这个函数的周期.
(2)最小正周期:如果在周期函数f(x)的所有周期中存在一个最小的正数,那么这个最小正数就叫做
f(x)的最小正周期.
思考
1.已知函数f(x)满足下列条件,你能否得到函数f(x)的周期?
(1)f(x+a)=-f(x)(a≠0).
(a≠0).
(2)f(x+a)=1
f x
(3)f(x+a)=f(x+b)(a≠b).
提示 (1)T=2|a|;(2)T=2|a|;(3)T=|a-b|.
2.若f(x)对于定义域中任意x,均有f(x)=f(2a-x),或f(a+x)=f(a-x),则函数f(x)关于直线x=
a对称.
【题型1函数的对称性】
【函数的对称性】
(1)定义域关于原点对称是函数具有奇偶性的必要条件;
(2)利用函数的奇偶性可画出函数在另一对称区间上的图象,确定函数在另一区间上的解析式,解决某
些求值或参数问题;
(3)由函数奇偶性延伸可得到一些对称性结论,如函数f(x+a)为偶函数(奇函数),则y=f(x)的图象
关于直线x=a对称(关于点(a,0)对称).
【例1】(2020秋•杨浦区校级期末)若函数f(x)=2x+3•2﹣x的图象关于直线x=m成轴对称图形,则m= .
【解题思路】利用已知条件,将问题转化为函数图象关于y 轴对称,利用恒成立分析求解即可.
【解答过程】解:由题意可知k >0,
因为函数f (x )=2x +3•2﹣x 的图象关于直线x =m 成轴对称图形,
则f (x +m )为偶函数,图象关于y 轴对称,
故f (m ﹣x )=f (m +x )恒成立,
所以2m ﹣3•2﹣m =0,解得m =12 log 23.故答案为:12 log 2
3.【变式1-1】(2020秋•乐山月考)已知函数f (x )=﹣x 3+bx 2﹣c 的图象关于点P (1,﹣1)成中心对称,则下列不等关系正确的是( )
A.f (﹣2)+f (5)>﹣2
B.f (﹣1)+f (2)<﹣2
C.f (ln2)+f (ln4)>﹣2
D.f (ln2)+f (ln3)>﹣2
【解题思路】根据函数的对称性求出b ,c 的值,利用函数的单调性进行判断即可.
【解答过程】解:由图象关于点P (1,﹣1)成中心对称,得f (2﹣x )+f (x )=﹣2,可知f (1)=﹣1,即b =c ,
由f (0)+f (2)=﹣2,得2b ﹣c =3,由此可解得b =c =3,
所以f (x )=﹣x 3+3x 2﹣3,画出其图象,如图所示:
对于A ,因为f (﹣2)=﹣2﹣f (4),所以f (﹣2)+f (5)>﹣2即为f (4)<f (5),错误;
同理,对于B ,f (﹣1)+f (2)>﹣2,即为f (2)<f (3),错误;
对于C ,f (ln2)=﹣2﹣f (2﹣ln2),所以f (ln2)+f (ln4)>﹣2,即为f (2﹣ln2)<f (ln4),正确;对于D ,即为f (ln3)>f (2﹣ln2),因为ln3<2﹣ln2,故D 错误;综上选C .
故选:C .
【变式1-2】(2020春•兴庆区校级月考)已知函数f (x )=2x 2x 2-4x +8
,则( )A.函数f (x )的图象关于x =2对称
B.函数f (x )的图象关于x =4对称
C.函数f (x )的图象关于(2,2)对称
D.函数f (x )的图象关于(4,4)对称
【解题思路】通过判断f (x +2)是否为偶函数,从而判断选项A 是否正确;通过判断f (x +4)是否为偶函数,从而判断选项B 是否正确;通过判断f (x +2)﹣2是否为奇函数,从而判断C 是否正确;通过判断f (x +4)﹣4是否为奇函数,从而判断选项D 是否正确.
【解答过程】解:f (x +2)=2(x +2)2x 2+4
不是偶函数,∴f (x +2)的图象不关于x =0对称,∴f (x )的图象不关于x =2对称,即A 错误;
f (x +4)=2(x +4)2(x +2)2+4 不是偶函数,从而得出f (x )的图象不关于x =4对称,即B 错误;f (x +2)-2=2(x +2)2x 2+4 -2=8x x 2+4
,∴f (x +2)﹣2是奇函数,图象关于(0,0)对称,∴f (x )的图象关于(2,2)对称,即C 正确;
f (x +4)-4=2(x +4)2(x +2)2+4 -4=-2x 2(x +2)2+4
,∴f (x +4)﹣4不是奇函数,∴f (x )的图象不关于(4,4)对称,即D 错误.
故选:C .
【变式1-3】(2020秋•崇川区校级期末)设函数y =f (x )的定义域为D ,若对于任意x 1,x 2∈D ,当x 1+x 2=2a 时,恒有f (x 1)+f (x 2)=2b ,则称点(a ,b )为函数y =f (x )图象的对称中心.研究函数f (x )=x +sinπx ﹣3的某一个对称中心,并利用对称中心的上述定义,可得到f (12018 )+f (22018 )+⋯+f (40342018 )+f (40352018
)的值为( )A.4035 B.﹣4035 C.8070 D.﹣8070
【解题思路】根据函数对称中心的定义求出函数f (x )的一个对称中心,得到f (2﹣x )+f (x )=﹣4,利用倒序相加法进行求解即可.
【解答过程】解:∵f (2﹣x )+f (x )=2﹣x +sinπ(2﹣x )﹣3+x +sinπx ﹣3=2﹣x ﹣sinπx ﹣3+x +sinπx ﹣3=﹣4,
∴函数f (x )关于(1,﹣2)对称,设f (12018 )+f (22018 )+⋯+f (40342018 )+f (40352018 )=S ,则f (40352018 )+f (40342018 )+…+f (22018 )+f (12018 )=S ,两式相加得2S =4035[f (12018 )+f (40352018
)]=4035×(﹣4),∴S =﹣2×4035=﹣8070,
故选:D .
【题型2 函数的周期性】
【函数的周期性】
根据函数的周期性,可以由函数的局部性质得到函数的整体性质及周期性与奇偶性,都具有将未知区间上
的问题转化到已知区间的功能,在解决具体问题时要注意结论,若T 是函数的周期,则kT (k ∈Z 且k ≠0)
也是函数的周期.
【例2】(2020秋•崇明区期末)已知函数y =f (x ),对任意x ∈R ,都有f (x +2)•f (x )=k (k 为常数),且当x ∈[0,2]时,f (x )=x 2+1,则f (2021)= .
【解题思路】根据f (x +2)•f (x )=k ,求出f (x )是周期为4的周期函数,从而求出函数值即可.
【解答过程】解:因为对任意x ∈R ,都有f (x +2)•f (x )=k 为常数,
所以f (x +4)•f (x +2)=k ,从而f (x +4)=f (x ),
即f (x )的周期为4,
所以f (2021)=f (1)=2,
故答案为:2.
【变式2-1】(2020春•包河区校级月考)已知函数f (x )对于x ∈R 都有f (4﹣x )=f (x ),且周期为2,当x ∈[﹣3,﹣2]时,f (x )=(x +2)2,则f (52
)= .【解题思路】根据函数的周期性及对称性求出函数的值即可.
【解答过程】解:∵f (4﹣x )=f (x ),
∴函数f (x )关于直线x =2对称,且周期为2,
当x ∈[﹣3,﹣2]时,f (x )=(x +2)2,
∴f (52 )=f (32 )=f (-12 )=f (-52 )=(-52 +2)2=14 ,故答案为:14
.【变式2-2】(2020秋•香坊区校级月考)已知f (x )是定义在R 上的函数,且满足f (x +2)=-1f (x )
,当2≤x ≤3时,f (x )=2x ,则f (log 12
3)=
【解题思路】通过关系式f (x +2)=-1f (x ) 可以算出函数的周期为4,再利用周期为4把log 12
3化成满足2≤x ≤3的定义域内,得到f (log 12 3)=f (log 12 3+4)=f (4-log 23),
代入到解析式中求得相应的值.【解答过程】解:∵f (x +2)=-1f (x ) ,∴f (x +4)=-1f (x +2) =-1-1f (x )
=f (x ),∴f (x )的周期为4,
∵log 12 3=-log 23,∴-log 23+4=log 2
163 ∈[2,3],
∴f (log 12 3)=f (log 2163 )=2log 2163 =163 ,故答案为:163
.【变式2-3】(2020秋•哈尔滨期末)定义在R 上的函数f (x )满足:f (x +6)=f (x ),当﹣3≤x <﹣
1时,f (x )=﹣(x +2)2;当﹣1≤x <3时,f (x )=x ,则f (1)+f (2)+f (3)+…+f (2021)= .
【解题思路】利用f (x +6)=f (x ),得到函数的周期为6,求出周期内的6个函数值作为一个整体,然后再利用周期性进行分析求解,即可得到答案.
【解答过程】解:因为当﹣1≤x <3时,f (x )=x ,所以f (0)=0,f (1)=1,f (2)=2,
又因为f (x +6)=f (x ),所以f (x )=f (x ﹣6)且函数的周期为6,
所以f (3)=f (﹣3),f (4)=f (1),f (5)=f (2),f (6)=f (0)=0,
当﹣3≤x <﹣1时,f (x )=﹣(x +2)2,所以f (3)=f (﹣3)=﹣1,f (4)=f (﹣2)=0,f (5)=f
(﹣1)=﹣1,
所以f (1)+f (2)+f (3)=f (4)+f (5)+f (6)=1,
故f (1)+f (2)+f (3)+…+f (2021)=337﹣f (6)=337.
故答案为:337.
【题型3 函数的奇偶性与对称性结合】
【例3】(2021春•瑶海区月考)已知y =f (x +2)为奇函数,且f (3+x )=f (3﹣x ),当x ∈[0,1]时,f
(x )=2x +log 4(x +1)
﹣1,则f (2021)=( )A.32
B.2
C.3+log 43
D.9【解题思路】由已知结合函数的对称性与周期性关系可求出函数的周期T ,然后把所求函数值转化到已知区间上,代入已知函数解析式即可求解.
【解答过程】解:因为y =f (x +2)为奇函数,
所以y =f (x )的图像关于(2,0)对称,即f (2+x )=﹣f (2﹣x ),
因为f (3+x )=f (3﹣x ),
所以函数的图像关于x =3对称,f (x +4)=f (﹣x +2),
f (2+x )=﹣f (x ),即f (4+x )=f (x ),
故函数的周期T =4,
因为当x ∈[0,1]时,f (x )=2x +log 4(x +1)
﹣1,则f (2021)=f (1)=2+log 42﹣1=32
.故选:A .
【变式3-1】(2020秋•云浮期末)已知函数y =f (x +1)﹣2是奇函数,g (x )=2x -1x -1
,且f (x )与g (x )的图象的交点为(x 1,y 1),(x 2,y 2),…,(x 6,y 6),则x 1+x 2+…+x 6+y 1+y 2+…+y 6=( )
A.0
B.6
C.12
D.18
【解题思路】分别判断函数f (x )与g (x )的对称性,结合函数的对称性进行求解即可.
【解答过程】解:因为函数y =f (x +1)﹣2为奇函数,
所以函数f (x )的图象关于点(1,2)对称,
g (x )=2x -1x -1 =1x -1
+2关于点(1,2)对称,所以两个函数图象的交点也关于点(1,2)对称,
则(x 1+x 2+…+x 6)+(y 1+y 2+…+y 6)=2×3+4×3=18,
故选:D .
【变式3-2】(2020秋•1月份月考)函数y =f (x )的图象关于点(a ,b )成中心对称的充要条件是函数y =f (x +a )﹣b 为奇函数.由此结论可求f (x )=x x +1 +x +1x +2 +⋅⋅⋅+x +2020x +2021 的对称中心为( )A.(1011,1011) B.(﹣1011,2021) C.(11011 ,2021) D.(-12022
,1011)【解题思路】根据函数对称的等价条件,利用奇函数的性质建立方程进行求解即可.
【解答过程】解:由题知,设f (x )的对称中心为(a ,b ),
则y =f (x +a )﹣b 为奇函数.
即[f (﹣x +a )﹣b ]+[f (x +a )﹣b ]=0,即f (x +a )+f (﹣x +a )﹣2b =0.
又f (x )=2021-(1x +1 +⋅⋅⋅+1x +2021 ),f (x +a )=2021-(1x +a +1 +⋅⋅⋅+1x +a +2021 ),f (-x +a )=2021-(1-x +a +1 +⋅⋅⋅+1-x +a +2021 )=2021-(1-x +a +2021 +⋅⋅⋅+1-x +a +1 ),则f (x +a )+f (﹣x +a )﹣2b =4042-(2a +2022(x +a +1)(-x +a +2021)
+⋅⋅⋅+
2a+2022
(-x+a+1)(x+a+2021)
)-2b=0恒成立,
则a=﹣1011,b=2021,
故选:B.
【变式3-3】(2020秋•淄博期末)我们知道:y=f(x)的图象关于原点成中心对称图形的充要条件是y=f(x)为奇函数,有同学发现可以将其推广为:y=f(x)的图象关于(a,b)成中心对称图形的充要条件是y=f(x+a)﹣b为奇函数.若f(x)=x3+3x2的对称中心为(m,n),则f(2019)+f(2017)+f(2015)+…+f(3)+f(1)+f(﹣3)+f(﹣5)+…+f(﹣2017)+f(﹣2019)+f(﹣2021)=()
A.8080
B.4040
C.2020
D.1010
【解题思路】根据对称性的定义求出函数的对称中心,结合对称性进行转化求解即可.
【解答过程】解:设函数f(x)=x3+3x2图象的对称中心为(m,n),则y=f(x+m)﹣n为奇函数,即y=(x+m)3+3(x+m)2﹣n=x3+(3m+3)x2+(3m2+6m)x+m3+3m2﹣n为奇函数,必有3m+3=0且m3+3m2﹣n=0,解得m=﹣1,n=2,
则f(x)的对称中心为(﹣1,2),所以f(﹣2+x)+f(﹣x)=4,
设S=f(2019)+f(2017)+f(2015)+…+f(3)+f(1)
+f(﹣3)+f(﹣5)+…+f(﹣2017)+f(﹣2019)+f(﹣2021),
则S=f(﹣2021)+f(﹣2019)+f(﹣2017)+…+f(3)+f(5)+…+f(2017)+f(2019),
由﹣2021=2019﹣2(n﹣1),得n=2021,去掉f(﹣1)项,共2020项,
则两式相加得2S=[f(2019)+f(﹣2021)]+[f(2017)+f(﹣2019)]
+…+[f(﹣2021)+f(2019)]=4+4+…+4=4×2020,
所以S=2×2020=4040,
故选:B.
【题型4函数的奇偶性与周期性结合】
【例4】(2021•临川区校级模拟)已知奇函数f(x)定义域为R,f(1﹣x)=f(x),当x∈(0,1)时,f(x) =log2(x+12 ),则f(52 )= .
【解题思路】根据函数的奇偶性和f(1﹣x)=f(x)可得函数的周期是2,利用周期性进行转化求解即可.
【解答过程】解:∵奇函数满足f(1﹣x)=f(x),
∴f(x)=f(1﹣x)=﹣f(x﹣1),
即f(x+1)=﹣f(x),
则f(x+2)=﹣f(x+1)=f(x),
所以f(x)是周期函数且最小正周期为T=2,
所以f(5
2
)=f(1
2
)=log
2
(12 +12 )=log21=0.
故答案为:0.
【变式4-1】(2021•丙卷模拟)定义在R上的偶函数f(x)满足f(x+1)=﹣f(x),且当0≤x≤1时,f(x)=log3(x2+2),则f(﹣2021)=()
A.1
B.lg9
C.lg3
D.0
【解题思路】由已知先求出函数的周期,然后结合偶函数定义进行转化即可求解.
【解答过程】解:由f(x)满足f(x+1)=﹣f(x)
得f (x +2)=f (x ),
所以函数f (x )的最小正周期T =2,
且当0≤x ≤1时,f (x )=log 3(x 2+2),f (x )为偶函数,
所以f (﹣2021)=f (2021)=f (1)=1,
故选:A .
【变式4-2】(2021•甲卷)设函数f (x )的定义域为R ,f (x +1)为奇函数,f (x +2)为偶函数,当x ∈[1,2]时,f (x )=ax 2+b .若f (0)+f (3)=6,则f (92 )=( )A.-94 B.-32 C.74 D.52
【解题思路】由f (x +1)为奇函数,f (x +2)为偶函数,可求得f (x )的周期为4,由f (x +1)为奇函数,可得f (1)=0,结合f (0)+f (3)=6,可求得a ,b 的值,从而得到x ∈[1,2]时,f (x )的解析式,再利用周期性可得f (92 )=f (12 )=﹣f (32 ),进一步求出f (92
)的值.【解答过程】解:∵f (x +1)为奇函数,∴f (1)=0,且f (x +1)=﹣f (﹣x +1),
∵f (x +2)偶函数,∴f (x +2)=f (﹣x +2),
∴f [(x +1)+1]=﹣f [﹣(x +1)+1]=﹣f (﹣x ),即f (x +2)=﹣f (﹣x ),
∴f (﹣x +2)=f (x +2)=﹣f (﹣x ).
令t =﹣x ,则f (t +2)=﹣f (t ),
∴f (t +4)=﹣f (t +2)=f (t ),∴f (x +4)=f (x ).
当x ∈[1,2]时,f (x )=ax 2+b .
f (0)=f (﹣1+1)=﹣f (2)=﹣4a ﹣b ,
f (3)=f (1+2)=f (﹣1+2)=f (1)=a +b ,
又f (0)+f (3)=6,∴﹣3a =6,解得a =﹣2,
∵f (1)=a +b =0,∴b =﹣a =2,
∴当x ∈[1,2]时,f (x )=﹣2x 2+2,∴f (92 )=f (12 )=﹣f (32 )=﹣(﹣2×94 +2)=52
.故选:D .
【变式4-3】(2021•太和县校级二模)已知f (x )是定义在R 上的奇函数,∀x ∈R ,恒有f (x )+f (x +
2)=0,且当x ∈(0,1]时,f (x )=2x +1,则f (0)+f (1)+f (2)+…+f (2021)=( )
A.1
B.2
C.3
D.4
【解题思路】令x =x +2代入f (x +2)=﹣f (x )即可得出f (x +4)=f (x );根据周期可得f (0)+f
(1)+f (2)+…+f (2021)=f (1).
【解答过程】解:∵f (x +2)=﹣f (x ),
∴f (x ﹣2+2)=﹣f (x ﹣2),即f (x )=﹣f (x ﹣2),
又f (x )=﹣f (x +2),
∴f (x +2)=f (x ﹣2),
∴f (x )=f (x +4).
∴f (x )的最小正周期是4.
∵f (0)=0,f (1)=3,f (2)=0,f (3)=﹣f (1)=﹣3.
又f (x )是周期为4的周期函数,
∴f (0)+f (1)+f (2)+f (3)=f (4)+f (5)+f (6)+f (7)
=…=f (2 012)+f (2 013)+f (2 014)+f (2 015)=0.
∴f (0)+f (1)+f (2)+…+f (2 021)
=f (2 021)
=f (1)=21+1=3.
故选:C .
【题型5 函数的奇偶性与周期性结合】
【例5】(2020秋•市中区校级期中)对于定义在R 上的函数f (x ),下列说法正确的是( )
A.若f (x )是奇函数,则f (x ﹣1)的图象关于点(1,0)对称
B.若对x ∈R ,有f (x +1)=f (x ﹣1),则f (x )的图象关于直线x =1对称
C.若函数f (x +1)的图象关于直线x =﹣1对称,则f (x )为偶函数
D.若f (1+x )+f (1﹣x )=2,则f (x )的图象关于点(1,1)对称
【解题思路】根据题意,依次分析选项是否正确,综合即可得答案.
【解答过程】解:根据题意,依次分析选项:
对于A ,将f (x )的图象向右平移1个单位得到函数f (x ﹣1)的图象,f (x )为奇函数,则其图象关于点(0,0)对称,则函数f (x ﹣1)的图象关于点(1,0)对称,A 正确;
对于B ,若对x ∈R ,有f (x +1)=f (x ﹣1),即f (x ﹣2)=f (x ),函数f (x )是周期为2的周期函数,其图象不一定关于直线x =1对称,B 错误,
对于C ,将f (x +1)的图象向右平移1个单位得到函数f (x )的图象,若函数f (x +1)的图象关于直线x =﹣1对称,则f (x )的图象关于直线x =0对称,即f (x )为偶函数,C 正确,
对于D ,若f (1+x )+f (1﹣x )=2,即f (1+x )﹣1=﹣[f (1﹣x )﹣1],则f (x )的图象关于点(1,
1)对称,D 正确,
故选:ACD .
【变式5-1】(2020秋•菏泽期末)已知函数f (x )对任意的x ∈R 都有f (x +6)﹣f (x )=3f (3),若y =f (x +1)的图象关于直线x =﹣1对称,且f (1)=3,则f (2021)= .
【解题思路】函数y =f (x +1)的图象关于直线x =﹣1对称⇒函数y =f (x )的图象关于y 轴对称⇒y =f (x )为R 上的偶函数,从而可求得f (3)=0,进而得函数y =f (x )是以6为周期的函数,从而可得f (2021)的值.
【解答过程】解:∵函数y =f (x +1)的图象关于直线x =﹣1对称,
∴函数y =f (x )的图象关于直线x =0,即y 轴对称,
∴y =f (x )为R 上的偶函数,又对任意x ∈R ,均有f (x +6)﹣f (x )=3f (3),
令x =﹣3,得f (6﹣3)﹣f (﹣3)=3f (3),即f (3)﹣f (3)=3f (3),
∴f (3)=0,
∴f (x +6)=f (x ),
∴函数y =f (x )是以6为周期的函数,
∴f (2021)=f (337×6﹣1)=f (﹣1)=f (1)=3.
故答案为:3.
【变式5-2】(2021•江西三模)已知函数f (x )的图象关于原点对称,且满足f (x +4)+f (﹣x )=0,
且当x ∈(2,4)时,f (x )=-log 12
(x -1)+m ,若f (2021)-12 =f (-1),则m =( )
A.43
B.34
C.-43
D.-34
【解题思路】根据已知可得f (x )为奇函数且是周期为4的周期函数,从而可得f (2021)=f (1),f (﹣
1)=﹣f (1),由f (2021)-12
=f (-1),即可求得f (1),再由函数在(2,4)上的解析式,可得关于m 的方程,从而可得结论.
【解答过程】解:因为函数f (x )的图象关于原点对称,
所以f (x )为奇函数,所以f (﹣x )=﹣f (x ),
因为f (x +4)+f (﹣x )=0,
所以f (x +4)=﹣f (﹣x )=f (x ),
所以f (x )是周期为4的周期函数,
故f (2021)=f (4×505+1)=f (1),又f (﹣1)=﹣f (1),
所以由f (2021)-12 =f (-1),可得f (1)=13 ,而f (1)=-f (3)=log 12
(3-1)-m =13 ,解得m =-43 .故选:C .
【变式5-3】(2021•金凤区校级一模)已知函数f (x )是R 上的满足f (1+x )=f (﹣1﹣x ),且f (x )的图象关于点(1,0)对称,当x ∈[0,1]时,f (x )=2﹣2x ,则f (0)+f (1)+f (2)+⋅⋅⋅+f (2021)的值为( )
A.﹣2
B.﹣1
C.0
D.1
【解题思路】根据题意,分析可得f (x )为周期为4的函数,结合函数的周期性和对称性求出f (0)、f
(1)、f (2)、f (3)的值,结合周期性可得f (0)+f (1)+f (2)+…+f (2020)+f (2021)=f (0)+[f (1)+f (2)+f (3)+f (4)]×505+f (2021),计算可得答案.
【解答过程】解:根据f (1+x )=f (﹣1﹣x ),可得对称轴x =0,即函数f (x )是R 上的偶函数,且f (x )的图象关于点(1,0)对称,
则有f (﹣x )=f (x )且f (2﹣x )=﹣f (x ),
变形可得f (x +2)=﹣f (x ),
则有f (x +4)=﹣f (x +2)=f (x ),即f (x )为周期为4的函数,
当x ∈[0,1]时,f (x )=2﹣2x ,则f (0)=2﹣1=1,f (1)=2﹣2=0,又由f (x )的图象关于点(1,0)对称,则f (2)=﹣f (0)=﹣1,f (3)=f (﹣1)=f (1)=0,f (4)=f (0)=1,
f (0)+f (1)+f (2)+…+f (2020)+f (2021)=f (0)+[f (1)+f (2)+f (3)+f (4)]×505+f (2021)=f (0))+f (1)=1;
故选:D .
【题型6 抽象函数性质的综合应用】
【例6】(2020秋•贵阳月考)已知定义在R 上的函数f (x )满足已知定义:
①函数y =f (x +1)的图象关于(﹣1,0)对称;
②对任意的x ∈R ,都有f (1+x )=f (1﹣x )成立;
③当x ∈[3,4]时,f (x )=log 2
(﹣3x +13),则f (2021)= .【解题思路】由①可得f (x )为奇函数,由②可得f (x )的周期为4,从而f (2021)=﹣f (3),由③可求得f (3),从而可得结论.
【解答过程】解:由①得f (x )的图象关于点(0,0)对称,为奇函数,
由②得f(x)的图象关于x=1对称,且有f[1+(x+1)]=f[1﹣(x+1)]=f(﹣x)=﹣f(x),
可得f(x+4)=﹣f(x+2)=f(x),所以f(x)的周期为4,
则f(2021)=f(4×505+1)=f(1)=f(﹣3)=﹣f(3),
由③得f(3)=log2(﹣3×3+13)=2,
因此f(2021)=﹣2.
故答案为:﹣2.
【变式6-1】(2021春•宝山区校级期中)已知函数f(x)是R上的奇函数,且y=f(x)的图象关于x= 1对称,当x∈[0,1]时,f(x)=2x﹣1,计算f(0)+f(1)+f(2)+f(3)+⋯+f(2021)= .
【解题思路】根据函数的对称性和函数的奇偶性即可得到f(x)是周期函数,结合函数的解析式分析可得f(0)+f(1)+f(2)+f(3)=0,据此可得f(0)+f(1)+f(2)+…+f(2021)=505×0+f(2020)+f(2021),计算可得答案.
【解答过程】解:根据题意,f(x)的图象关于x=1对称,则有f(2﹣x)=f(x),
又由函数f(x)是(﹣∞,+∞)上的奇函数,则f(x)=f[﹣(x﹣2)]=﹣f(x﹣2),
则f(x+2)=﹣f(x),即f(x+4)=﹣f(x+2)=f(x),
故函数f(x)是周期为4的周期函数,
则f(0)=0,f(1)=2﹣1=1,f(2)=f(0)=0,f(3)=f(﹣1)=﹣f(1)=﹣1,f(4)=f(0)=0,f(0)+f(1)+f(2)+f(3)=0,
即f(0)+f(1)+f(2)+…+f(2021)=505×0+f(2020)+f(2021)=f(0)+f(1)=1;
故答案为:1.
【变式6-2】(2021春•黑龙江月考)奇函数f(x)的定义域为R,若f(x+1)为偶函数,且f(﹣1)=﹣1,则f(2020)+f(2021)= .
【解题思路】根据题意,由f(x)的奇偶性和对称性分析可得f(x+4)=f(x),即可得f(x)是周期为4的周期函数,由此可得f(2020)与f(2021)的值,相加即可得答案.
【解答过程】解:根据题意,奇函数f(x)定义域为R,则f(﹣x)=﹣f(x),且f(0)=0
又由f(x+1)为偶函数,即f(x)的图像关于直线x=1对称,则有f(﹣x)=f(2+x),
综合可得f(2+x)=f(﹣x)=﹣f(x),则有f(x+4)=﹣f(x+2)=f(x),
故函数f(x)是周期为4的周期函数,
故f(2020)=f(0+505×4)=f(0)=0,
f(2021)=f(1+505×4)=f(1)=﹣f(1)=1,
故f(2020)+f(2021)=0+1=1,
故答案为:1.
【变式6-3】(2021•菏泽一模)已知f(x)是定义在R上的偶函数,且f(0)=1,g(x)=f(x﹣1)是奇
4n-1
f(i)= .
函数,则f(2021)= ,
i=1
【解题思路】对于第一空:根据题意,分析可得f(x)的图象关于点(﹣1,0)对称,结合f(x)为偶函数可得f(x)=﹣f(x﹣2),变形可得f(x﹣4)=﹣f(x﹣2)=f(x),即f(x)是周期为4的周期函数,由此可得第一空答案,
对于第二空:由f(x)=﹣f(x﹣2),利用特殊值法可得f(1)+f(3)=0,f(2)+f(4)=0,即可得[f
4n-1
f(i)=n×[f(1)+f(2)+f(3)+f(4)]﹣f(4n),结(1)+f(2)+f(3)+f(4)]=0,据此可得
i=1
合函数的周期性分析可得答案.
【解答过程】解:根据题意,g(x)=f(x﹣1)是奇函数,则f(x)的图象关于点(﹣1,0)对称,则有f(﹣x)=﹣f(﹣2+x),且f(1)=0,
又由f(x)是定义在R上的偶函数,即f(﹣x)=f(x),则有f(x)=﹣f(x﹣2),
变形可得f(x﹣4)=﹣f(x﹣2)=f(x),即f(x)是周期为4的周期函数,
f(2021)=f(1+4×505)=f(1)=0,
又由f(x)=﹣f(x﹣2),即f(x)+f(x﹣2)=0,则有f(1)+f(3)=0,f(2)+f(4)=0,故[f(1)+f(2)+f(3)+f(4)]=0,
4n-1
f(i)=n×[f(1)+f(2)+f(3)+f(4)]﹣f(4n)=0﹣f(0)=﹣1,
则
i=1
故答案为:0,﹣1.。