高中数学抽象函数题型汇编及答案
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抽象函数常见题型汇编及答案
抽象函数是指没有给出函数的具体解析式,只给出了一些体现函数特征的式子的一类函数。
由于抽象函数表现形式的抽象性,使得这类问题成为函数内容的难点之一。
本文就抽象函数常见题型及解法评析如下:
一、定义域问题
(一)已知的定义域,求的定义域,
解法:若的定义域为,则中,从中解得的取值范围即为的定义域。
例题1:设函数的定义域为,则
(1)函数的定义域为______;(2)函数的定义域为_______
解析:(1)由已知有,解得,故的定义域为
(2)由已知,得,解得,故的定义域为
(二)已知的定义域,求的定义域。
解法:若的定义域为,则由确定的范围即为的定义域。
例题2:函数的定义域为,则的定义域为_____。
解析:由,得,所以,故填
(三)已知的定义域,求的定义域。
解法:先由定义域求定义域,再由定义域求得定义域。
例题3:函数定义域是,则的定义域是_______ 解析:先求的定义域,的定义域是,
,即的定义域是
再求的定义域,,
的定义域是
(四)运算型的抽象函数
求由有限个抽象函数经四则运算得到的函数的定义域,解法是:先求出各个函数的定义域,再求交集。
例题4:函数的定义域是,求的定义域。
解析:由已知,有,即
函数的定义域由确定
函数的定义域是
【巩固1】已知函数的定义域是[1,2],求f(x)的定义域。
解析:的定义域是[1,2],是指,
所以中的满足
从而函数f(x)的定义域是[1,4]
【巩固2】 已知函数的定义域是,求函数的定义域。
解析:的定义域是,意思是凡被f 作用的对象都在
中,由此可得
所以函数
的定义域是
【巩固3】
f x ()定义域为(0),1,则y f x a f x a a =++-≤()()(||)1
2
定义域是__。
解析:因为x a +及x a -均相当于f x ()中的x ,所以010111<+<<-<⎧⎨⎩⇒-<<-<<+⎧⎨
⎩
x a x a a x a
a x a (1)当-
≤≤120a 时,则x a a ∈-+(),1; (2)当01
2
<≤a 时,则x a a ∈-(),1 二、
解析式问题
1. 换元法:即用中间变量
表示原自变量x 的代数式,从而求出()f x ,这也是证某些公
式或等式常用的方法,此法解培养学生的灵活性及变形能力。
例题5: 已知 (
)211x
f x x =++,求()f x . 解析:设1x u x =+,则1u x u =-∴2()2111u u f u u u
-=+=
--∴2()1x
f x x -=-
2. 凑合法:在已知(())()f g x h x =的条件下,把()h x 并凑成以()g u 表示的代数式,再利用代换即可求()f x .此解法简洁,还能进一步复习代换法。
例题6: 已知3
3
1
1
()f x x x
x +=+
,求()f x 解析:∵22211111
()()(1)()(()3)f x x x x x x x x x x
+=+-+=++-
又∵11||||1||
x x x x +
=+≥,∴23()(3)3f x x x x x =-=-,(|x |≥1)
3. 待定系数法:先确定函数类型,设定函数关系式,再由已知条件,定出关系式中的未知系数。
例题7: 已知()f x 二次实函数,且2
(1)(1)f x f x x ++-=+2x +4,求()f x .
解析:设()f x =2ax bx c ++,则
22(1)(1)(1)(1)(1)(1)f x f x a x b x c a x b x c ++-=+++++-+-+
=22
222()24ax bx a c x x +++=++比较系数得2()4
1321
,1,2222
a c a a
b
c b +=⎧⎪=⇒===⎨⎪=⎩
∴213()22
f x x x =
++
4. 利用函数性质法:主要利用函数的奇偶性,求分段函数的解析式. 例题8: 已知y =()f x 为奇函数,当 x >0时,()lg(1)f x x =+,求()f x
解析:∵()f x 为奇函数,∴()f x 的定义域关于原点对称,故先求x <0时的表达式。
∵-x >0,∴()lg(1)lg(1)f x x x -=-+=-, ∵()f x 为奇函数,∴lg(1)()()x f x f x -=-=-
∴当x <0时()lg(1)f x x =--∴lg(1),0
()lg(1),0
x x f x x x +≥⎧=⎨--<⎩
例题9: ()f x 为偶函数,()g x 为奇函数,且有()f x +1
()1
g x x =
-, 求()f x ,()g x . 解析:∵()f x 为偶函数,()g x 为奇函数,∴()()f x f x -=,()()g x g x -=-,
不妨用-x 代换()f x +()g x =
1
1x - ………①中的x , ∴1()()1
f x
g x x -+-=--即()f x -1
()1g x x =-+……②
显见①+②即可消去()g x ,求出函数21()1f x x =-再代入①求出2()1
x
g x x =-
5. 赋值法:给自变量取特殊值,从而发现规律,求出()f x 的表达式 例题10:
设()f x 的定义域为自然数集,且满足条件(1)()()f x f x f y xy +=++,及
(1)f =1,求()f x
解析:∵()f x 的定义域为N ,取y =1,则有(1)()1f x f x x +=++ ∵(1)f =1,∴(2)f =(1)f +2,(3)(2)3f f =+……()(1)f n f n n =-+ 以上各式相加,有()f n =1+2+3+……+n =
(1)2n n +∴1
()(1),2
f x x x x N =+∈
【巩固4】 设函数f x ()存在反函数,g x f
x h x ()()()=-1
,与g x ()的图象关于直线
x y +=0对称,则函数h x ()=
A. -f x ()
B. --f x ()
C. --f
x 1
() D. ---f
x 1
()
解析:要求y h x =()的解析式,
实质上就是求y h x =()图象上任一点P x y ()00,的横、纵坐标之间的关系。
点P x y ()00,关于直线y x =-的对称点()--y x 00,适合y f x =-1
(),
即-=-x g y 00()。
又g x f
x ()()=-1
,
∴-=-⇒-=-⇒=---x f
y y f x y f x 01
00000()()(),即h x f x ()()=--,选B 。
【巩固5】设对满足的所有实数x,函数满足
,求f(x)的解析式。
解析:在中以代换其中x,得:
再在(1)中以代换x,得
化简得:
评析:如果把x和分别看作两个变量,怎样实现由两个变量向一个变量的转化是解题关键。
通常情况下,给某些变量适当赋值,使之在关系中“消失”,进而保留一个变量,是实现这种转化的重要策略。
三、求值问题
这类抽象函数一般给出定义域,某些性质及运算式而求特殊值。
其解法常用“特殊值法”,即在其定义域内令变量取某特殊值而获解,关键是抽象问题具体化。
或紧扣已知条件进行迭代变换,经有限次迭代可直接求出结果,或者在迭代过程中发现函数具有周期性,利用周期性使问题巧妙获解。
例题11:已知定义域为的函数f(x),同时满足下列条件:①;
②,求f(3),f(9)的值。
解析:取,得
因为,所以
又取,得
例题12: 定义在R 上的函数f x ()满足:f x f x ()()=-4且f x f x ()()220-+-=,
求f ()2000的值。
解析:由f x f x ()()220-+-=,以t x =-2代入,有f t f t ()()-=,
∴f x ()为奇函数且有f ()00=,又由
f x f x ()[()]+=--44()()(8)(4)()f x f x f x f x f x =-=-∴+=-+=,
f x ()是周期为8的周期函数, ∴==f f ()()200000
【巩固6】 已知f x ()的定义域为R +
,且f x y f x f y ()()()+=+对一切正实数x ,y 都成立,若f ()84=,则f (2)=_______。
解析:在条件f x y f x f y ()()()+=+中,令x y ==4,得
f f f f ()()()()844244=+==,∴=f ()42
又令x y ==2,得f f f (4)(2)(2)=+=2,∴=f (2)1
【巩固7】 已知f x ()是定义在R 上的函数,且满足:f x f x f x ()[()]()+-=+211,
f ()11997=,求f (2001)的值。
解析:紧扣已知条件,并多次使用,发现f x ()是周期函数,显然f x ()≠1,于是
f x f x f x ()()()+=+-211,f x f x f x f x f x f x f x f x ()()()
()
()()()
()+=
++-+=+
+
-
-+-
=-412121111111 所以f x f x f x ()()
()+=-
+=81
4,故f x ()是以8为周期的周期函数,
从而f f f (2001)()()=⨯+==8250111997 四、
值域问题
例题13: 设函数f(x)定义于实数集上,对于任意实数x 、y ,
总成立,且存在,使得,求函数的值域。
解析:令,得
,即有
或。
若
,则
,对任意
均成立,这与存在实数
,使得
成立矛盾,故,必有。
由于
对任意
均成立,因此,对任意,有
下面来证明,对任意
设存在
,使得
,则
这与上面已证的矛盾,因此,对任意
所以
评析:在处理抽象函数的问题时,往往需要对某些变量进行适当的赋值,这是一般向特殊转化的必要手段。
【巩固8】 已知函数f x ()对任意实数x y ,有f x y f x f y ()()()+=+,且当x >0时
f x f ()()>-=-012,,求f x ()在[]-21,上的值域。
解析:设x x 12<,且x x R 12,∈,则x x 210->,
由条件当x >0时,f x ()>0 ,∴->f x x ()210
又f x f x x x ()[()]2211=-+=-+>f x x f x f x ()()()2111,∴f x ()为增函数, 令y x =-,则f f x f x ()()()0=+-
又令x y ==0 ,得f ()00= ,∴-=-f x f x ()(),故f x ()为奇函数,
∴=-=f f ()()112,f f ()()-=-=-2214
∴-f x ()[]在,21上的值域为[]-42,
五、
求参数范围或解不等式
这类参数隐含在抽象函数给出的运算式中,关键是利用函数的奇偶性和它在定义域
内的增减性,去掉“f ”符号,转化为代数不等式组求解,但要特别注意函数定义域的作用。
例题14:
已知f x ()是定义在(-11,)上的偶函数,且在(0,1)上为增函数,满足
f a f a ()()---<2402,试确定a 的取值范围。
解析: f x ()是偶函数,且在(0,1)上是增函数,∴f x ()在()-10,上是减函数,
由-<-<-<-<⎧⎨⎩121141
2
a a 得35<<a 。
(1)当a =2时,f a f a f ()()()-=-=2402
,不等式不成立。
(2)当32<<a 时,
2222120(2)(4)(4)140224a f a f a f a a a a a -<-<⎧⎪
-<-=-⇔-<-<⇒<<⎨⎪->-⎩
(3)当25<<
a 时,
f a f a ()()-<-24
2
22
2021
(4)041224a f a a a a a <-<⎧⎪=-⇔<-<⇒<<⎨⎪-<-⎩
综上所述,所求a 的取值范围是()()3225,, 。
例题15:
f x ()是定义在(]-∞,1上的减函数,若f m x f m x (sin )(cos )
221-≤++对x R ∈恒成立,求实数m 的取值范围。
解析:: m x m x m x m x 22223131-≤++≤-≥++⎧⎨⎪
⎩
⎪sin cos sin cos
对x R ∈恒成立⇔-≤-≥++⎧⎨⎪⎩⎪m x m x m x
222
3
1sin sin cos 对x R ∈恒成立⇔m x m m x x x 222
2311254-≤--≥+=--+⎧⎨⎪
⎩
⎪sin sin cos (sin ) 对x R ∈恒成立,
2231
15
214
m m m m ⎧-≤-⎪
∴≤≤⎨--≥⎪⎩,
【巩固9】 已知函数f x ()是定义在(]-∞,1上的减函数,且对一切实数x ,不等式
f k x f k x (sin )(sin )-≥-22恒成立,求k 的值。
解析:由单调性,脱去函数记号,得k x k x k x k x k k x 22222222
1111412-≤-≤-⎧⎨⎪⎩
⎪⇔≤+-+≥-⎧⎨⎪⎩
⎪sin sin sin sin ()
(sin )(2)
由题意知(1)(2)两式对一切x R ∈恒成立,则有
k x k k x k 2222111412941≤+=-+≥-=⎧⎨⎪⎩⎪⎫
⎬⎪⎭
⎪⇒=-(sin )(sin )min max
【巩固10】 已知函数f x ()对任意x y R ,∈有f x f y f x y ()()()+=++2,当x >0时,f x ()>2,f ()35=,求不等式f a a ()2223--<的解集。
解析:设x x R 12、∈且x x 12<,则x x 210->,
∴->f x x ()212,即f x x ()2120-->
2211211121()[()]()()2()()()f x f x x x f x x f x f x f x f x ∴=-+=-+->∴>,
故f x ()为增函数,
又f f f f f ()()()()()3212123145=+=+-=-=,
22(1)3(22)3(1)22113f f a a f a a a ∴=∴--<=--<∴-<<,,,即
因此不等式f a a ()2
223--<的解集为{}a a |-<<13。
六、 单调性问题
例题16: 设f(x)定义于实数集上,当
时,,且对于任意实数x 、y ,
有,求证:
在R 上为增函数。
证明:在中取
,得
若,令,则,与
矛盾
所以,即有
当时,;当时,
而,所以
又当时,
,所以对任意
,恒有
设,则
∴
,∴
在R 上为增函数
例题17:
已知偶函数f x ()在(0),+∞上是减函数,问f x ()在()-∞,0上是增函是
减函数,并证明你的结论。
证明:如图所示,易知f x ()在()-∞,0上是增函数,证明如下:
任取x x x x 121200<<⇒->->
因为f x ()在(0),+∞上是减函数,所以f x f x ()()-<-12。
又f x ()是偶函数,所以f x f x f x f x ()()()()-=-=1122,, 从而f x f x ()()12<,故f x ()在()-∞,0上是增函数。
y
O x
【巩固11】 如果奇函数f x ()在区间[]37,上是增函数且有最小值为5,那么f x ()在区间
[]--73,上是
A. 增函数且最小值为-5
B. 增函数且最大值为-5
C. 减函数且最小值为-5
D. 减函数且最大值为-5
解析:画出满足题意的示意图1,易知选B 。
七、
奇偶性问题
例题18: 已知函数对任意不等于零的实数
都有
,试判断函数f(x)的奇偶性。
解析:取得:
,所以
又取得:,所以
再取则
,即
因为为非零函数,所以
为偶函数。
【巩固12】 若函数y f x f x =≠()(())0与y f x =-()的图象关于原点对称,求证:函数
y f x =()是偶函数。
证明:设y f x =()图象上任意一点为P (x y 00,)
y f x =()与y f x =-()的图象关于原点对称,
∴P x y ()00,关于原点的对称点()--x y 00,在y f x =-()的图象上,
0000()()y f x y f x ∴-=--∴=-,
又y f x 00=(),∴-=f x f x ()()00
即对于函数定义域上的任意x 都有f x f x ()()-=,所以y f x =()是偶函数。
八、 周期性问题
几种特殊的抽象函数:具有周期性的抽象函数:
函数满足对定义域内任一实数(其中为常数), 1. ,则是以为周期的周期函数; 2. ,则是以为周期的周期函数; 3. ,则是以为周期的周期函数; 4. ,则是以为周期的周期函数;
5. ,则是以为周期的周期函数.
6. ,则是以为周期的周期函数.
7. ,则是以为周期的周期函数.
8. 函数满足(),若为奇函数,则其周期为
,若为偶函数,则其周期为.
9.函数的图象关于直线和都对称,则函数是以
为周期的周期函数;
10.函数的图象关于两点、都对称,则函数
是以为周期的周期函数;
11.函数的图象关于和直线都对称,则函数
是以为周期的周期函数;
()y f x =x a ()()f x f x a =+()y f x =T a =()()f x a f x +=-()x f 2T a =()()
1
f x a f x +=±
()x f 2T a =()()f x a f x a +=-()x f 2T a =1()
()1()
f x f x a f x -+=
+()x f 2T a =1()
()1()
f x f x a f x -+=-
+()x f 4T a =1()
()1()
f x f x a f x ++=
-()x f 4T a =()y f x =()()f a x f a x +=-0a >()f x 4T a =()f x 2T a =()y f x =()x R ∈x a =x b =()a b <()f x ()2b a -()y f x =()x R ∈()0,A a y ()0,B b y ()a b <()f x ()2b a -()y f x =()x R ∈()0,A a y x b =()a b <()f x ()4b a -
例题19:
设f x ()定义在R 上且对任意的x 有f x f x f x ()()()=+-+12,求证:
f x ()是周期函数,并找出它的一个周期。
解析:这同样是没有给出函数表达式的抽象函数,其一般解法是根据所给关系式进行递推,
若能得出f x T f x ()()+=(T 为非零常数)则f x ()为周期函数,且周期为T 。
证明: f x f x f x ()()()
()=+-+121 ∴+=+-+f x f x f x ()()()
()1232 ()()12+得f x f x ()()
()=-+33
由(3)得f x f x ()()
()+=-+364
由(3)和(4)得f x f x ()()=+6。
上式对任意x R ∈都成立,因此f x ()是周期函数,且周期为6。
例题20:
设函数f x ()的定义域为R ,且对任意的x ,y 有
f x y f x y f x f y ()()()()++-=⋅2,并存在正实数c ,使f c
()2
0=。
试问f x ()是否为周
期函数?若是,求出它的一个周期;若不是,请说明理由。
解析:仔细观察分析条件,联想三角公式,就会发现:y x =cos 满足题设条件,
且cos π
2
0=,
猜测f x ()是以2c 为周期的周期函数。
f x c c f x c c f x c f c f x c f x f x c f x c f x [()][()]()()()()()()()
++++-=+=∴+=-∴+=-+=2222222
2 故f x ()是周期函数,2c 是它的一个周期。
【巩固13】 设f x ()是定义在R 上的偶函数,其图象关于直线x =1对称。
对任意
x x 1201
2
,,∈[]都有f x x f x f x ()()()1212+=⋅。
证明f (x )是周期函数。
证明:依题设y f x =()关于直线x =1对称,故f x f x x R ()()=-∈2, 又由f x ()是偶函数知f x f x x R ()()-=∈,
∴-=-∈f x f x x R ()()2,,将上式中-x 以x 代换,得f x f x x R ()()=+∈2,
这表明f x ()是R 上的周期函数,且2是它的一个周期
f x ()是偶函数的实质是f x ()的图象关于直线x =0对称
又f x ()的图象关于x =1对称,可得f x ()是周期函数,且2是它的一个周期
由此进行一般化推广,我们得到
思考一:设f x ()是定义在R 上的偶函数,其图象关于直线x a a =≠()0对称,证明f x ()是周期函数,且2a 是它的一个周期。
证明: f x ()关于直线x a =对称.∴=-∈f x f a x x R ()()2,
又由f x ()是偶函数知f x f x x R ()()-=∈,,∴-=-∈f x f a x x R ()()2, 将上式中-x 以x 代换,得f x f a x x R ()()=+∈2,
∴f x ()是R 上的周期函数,且2a 是它的一个周期
思考二:设f x ()是定义在R 上的函数,其图象关于直线x a =和x b a b =≠()对称。
证明
f x ()是周期函数,且2()b a -是它的一个周期。
证明: f x ()关于直线x a x b ==和对称
()(2)()(2)(2)(2)f x f a x x R f x f b x x R f a x f b x x R
∴=-∈=-∈∴-=-∈,,,,,
将上式的-x 以x 代换得f a x f b x x R ()()22+=+∈,
∴+-=-+=-+=∈f x b a f x a b f x a a f x x R [()][()][()]()22222, ∴f x ()是R 上的周期函数,且2()b a -是它的一个周期
若把这道高考题中的“偶函数”换成“奇函数”,f x ()还是不是周期函数?我们得到 思考三:设f x ()是定义在R 上的奇函数,其图象关于直线x =1对称。
证明f x ()是周期函数,且4是它的一个周期。
,
证明: f x ()关于x =1对称,∴=-∈f x f x x R ()()2,
又由f x ()是奇函数知()()(2)()f x f x x R f x f x x R -=-∈∴-=--∈,,, 将上式的-x 以x 代换,得(2)()f x f x x R +=-∈,
(4)[2(2)](2)[()]()f x f x f x f x f x x R ∴+=++=-+=--=∈,
∴f x ()是R 上的周期函数,且4是它的一个周期
f x ()是奇函数的实质是f x ()的图象关于原点(0,0)中心对称,又f x ()的图象关于直
线x =1对称,可得f x ()是周期函数,且4是它的一个周期。
由此进行一般化推广,我们得到
思考四:设f x ()是定义在R 上的函数,其图象关于点M a (),0中心对称,且其图象关于直线x b b a =≠()对称。
证明f x ()是周期函数,且4()b a -是它的一个周期。
证明: f x ()关于点M a (),0对称,∴-=-∈f a x f x x R ()()2,
f x ()关于直线x b =对称,
()(2)(2)(2)f x f b x x R f b x f a x x R ∴=-∈∴-=--∈,,,
将上式中的-x 以x 代换,得
(2)(2)[4()][2(24)][2(24)][2(2)][2(2)]()f b x f a x x R
f x b a f b x b a f a x b a f b x a f a x a f x x R
+=-+∈∴+-=++-=-++-=-+-=+-=∈,, ∴f x ()是R 上的周期函数,且4()b a -是它的一个周期
由上我们发现,定义在R 上的函数f x (),其图象若有两条对称轴或一个对称中心和一条对称轴,则f x ()是R 上的周期函数。
进一步我们想到,定义在R 上的函数f x (),其图象如果有两个对称中心,那么f x ()是否为周期函数呢?经过探索,我们得到
思考五:设f x ()是定义在R 上的函数,其图象关于点M a (),0和N b a b ()(),0≠对称。
证明f x ()是周期函数,且2()b a -是它的一个周期。
证明: f x ()关于M a N b ()(),,,00对称
∴-=-∈-=-∈∴-=-∈f a x f x x R f b x f x x R f a x f b x x R
()()()()()()2222,,,
将上式中的-x 以x 代换,得
(2)(2)[2()][2(2)][2(2)]()f a x f b x x R f x b a f b x a f a x a f x x R
+=+∈∴+-=+-=+-=∈,, ∴f x ()是周期函数,且2()b a -是它的一个周期
九、
对称性问题
(1)对称性的概念及常见函数的对称性 1、对称性的概念
①轴对称:如果一个函数的图像沿一条直线对折,直线两侧的图像能够完全重合,则称该函数具备对称性中的轴对称,该直线称为该函数的对称轴。
②中心对称:如果一个函数的图像沿一个点旋转180度,所得的图像能与原函数图像完全重合,则称该函数具备对称性中的中心对称,该点称为该函数的对称中心。
2、常见函数的对称性(所有函数自变量可取有意义的所有值)
①常函数;②一次函数;③二次函数;④反比例函数;⑤指数函数;⑥对数函数;⑦幂函数;⑧正弦函数;
⑨正弦型函数sin()y A x ωϕ=+既是轴对称又是中心对称;⑩余弦函数;⑾正切函数;⑿耐克函数;
⒀三次函数:显然三次函数中的奇函数是中心对称,对称中心是原点,而其他的三次函数是否具备对称性得因题而异。
⒁绝对值函数:这里主要说的是(||)y f x =和|()|y f x =两类。
前者显然是偶函数,它会关于y 轴对称;后者是把x 轴下方的图像对称到x 轴的上方,是否仍然具备对称性,
这也没有一定的结论,例如|ln |y x =就没有对称性,而|sin |y x =却仍然是轴对称。
⒂形如(0,)ax b y c ad bc cx d
+=
≠≠+的图像是双曲线,其两渐近线分别直线d x c =-
(由分母为零确定)和直线a y c =(由分子、分母中x 的系数确定),对称中心是点(,)d a c c
-。
(2)抽像函数的对称性
1、函数)(x f y =图像本身的对称性(自对称问题) (1)轴对称
①)(x f y =的图像关于直线a x =对称 ⇔)()(x a f x a f -=+ ⇔)2()(x a f x f -=
⇔)2()(x a f x f +=-
②)()(x b f x a f -=+ ⇔)(x f y =的图像关于直线22)()(b a x b x a x +=-++=对称.
特别地,函数)(x f y =的图像关于y 轴对称的充要条件是()()f x f x =-.
(2)中心对称
①)(x f y =的图像关于点),(b a 对称⇔
b
x a f x a f 2)()(=-++
⇔
b x a f x f 2)2()(=-+
⇔b x a f x f 2)2()(=++-。
②c x b f x a f 2)()(=-++ ⇔)(x f y =的图像关于点),2
(c b a +对称. 特别地,函数)(x f y =的图像关于原点(0,0)对称的充要条件是()()0f x f x +-=.
(3)对称性与周期性之间的联系
①若函数()f x 既关于直线x a =对称,又关于直线x b =对称()a b ≠,则函数()f x 关于无数条直线对称,相邻对称轴的距离为b a -;且函数()f x 为周期函数,周期
2T b a =-;
特别地:若)(x f y =是偶函数,图像又关于直线x a =对称,则()f x 是周期为2a 的周
期函数;
②若函数()f x 既关于点(,0)a 对称,又关于点(,0)b 对称()a b ≠,则函数()f x 关于无数个点对称,相邻对称中心的距离为b a -;且函数()f x 为周期函数,周期2T b a =-; ③若函数()f x 既关于直线x a =对称,又关于点(,0)b 对称()a b ≠,则函数()f x 关于无数个点和直线对称,相邻对称轴和中心的距离为b a -,相邻对称轴或中心的距离为
2b a -;且函数()f x 为周期函数,周期4T b a =-。
特别地:若)(x f y =是奇函数,图像又关于直线x a =对称,则()f x 是周期为a 4的周期函数。
2、两个函数图像的对称性(互对称问题)
(1)函数)(x a f y +=与)(x a f y -=图像关于直线0=x 对称。
(2)函数)(x f y =与)2(x a f y -=图像关于直线a x =对称 (3)函数)(x f y -=与)2(x a f y +=图像关于直线a x -=对称
(4)函数)(x a f y +=与)(x b f y -=图像关于直线0)()(=--+x b x a 对称即直线
2
a
b x -=
对称(5)函数)(x f y =与)(x f y -=图像关于x 轴对称。
(6)函数)(x f y =与)(x f y -=图像关于y 轴对称。
(7)函数)(x f y =与()a x f a y -=-图像关于直线x y a +=成轴对称。
(8)函数)(x f y =与()x a f y a -=+图像关于直线x y a -=成轴对称。
(9)函数()y f x =与()1
y f x -=的图像关于直线y x =对称。
(10)函数()y f x =与()1
y f x -=--的图像关于直线y x =-对称。
(11)函数()y f x =有反函数,则()y f a x =+和()1
y f a x -=+的图像关于直线
y x a =+对称。
(12)函数)(x f y =与)2(2x a f b y --=的图像关于点),(b a 成中心对称。
特别地,
函数)(x f y =与)(x f y --=图像关于原点对称。
例题21:
函数满足,求值。
解析:已知式即在对称关系式中取
,所以函
数
的图象关于点(0,2002)对称。
根据原函数与其反函数的关系,知函数的图象关于点(2002,0)对称。
所以
将上式中的x 用
代换,得
评析:这是同一个函数图象关于点成中心对称问题,在解题中使用了下述命题:设a 、b 均为常数,函数
对一切实数x 都满足
,则函数
的图象关于点(a ,b )成中心对称图形。
十、
综合问题
1) 比较函数值大小
利用函数的奇偶性、对称性等性质将自变量转化到函数的单调区间内,然后利用其单调性使问题获解。
例题22:
已知函数f x ()是定义域为R 的偶函数,x <0时,f x ()是增函数,
若x 10<,x 20>,且||||x x 12<,则f x f x ()()--12,的大小关系是_______。
解析: x x 1200<>,且||||x x 12<,∴<-<⇒-<<001221x x x x 又x <0时,f x ()是增函数,∴-<f x f x ()()21
f x ()是偶函数,∴-=f x f x ()()11,故f x f x ()()->-12
2) 讨论方程根的问题
例题23: 已知函数f x ()对一切实数x 都满足f x f x ()()11+=-,并且f x ()=0有三个实根,则这三个实根之和是_______。
分析:由f x f x ()()11+=-知直线x =1是函数f x ()图象的对称轴。
又f x ()=0有三个实根,由对称性知x 11=必是方程的一个根,其余两根x x 23,关于直线x =1对称,所以x x 23212+=⨯=,故x x x 1233++=。
3) 研究函数的图象
这类问题只要利用函数图象变换的有关结论,就可获解。
例题24:
若函数y f x =+()2是偶函数,则y f x =()的图象关于直线_______对称
解析:y f x =()的图象右移个单位
左移个单位22y f x =+()2的图象,而y f x =+()2是偶函数,对称轴是x =0,故y f x =()的对称轴是x =2。
例题25:
若函数f x ()的图象过点(0,1),则f x ()+4的反函数图象必过定点__
解析:f x ()的图象过点(0,1),从而f x ()+4的图象过点()-41,,由原函数与其反函数图象间的关系易知,f x ()+4的反函数的图象必过定点()14,-。
【巩固14】 定义在R 上的函数f(x)满足:对任意实数m ,n ,总有
,且当x >0时,0<f (x )<1。
(1)判断f (x )的单调性;(2)设
,
,若
,试确定a 的取值范围。
解析:(1)在中,令
,得,因
为,所以。
在中,令
因为当时,
,所以当时
而
,所以
又当x =0时,,所以,综上可知,对于任意,均有。
设,则
所以
,∴在R 上为减函数。
(2)由于函数y =f (x )在R 上为减函数,所以 即有,又,由单调性,有 由,所以直线
与圆面
无公共点。
因此有
,解得。
【巩固15】 设函数y f x =()定义在R 上,当x >0时,f x ()>1,且对任意m n ,,有
f m n f m f n ()()()+=⋅,当m n ≠时f m f n ()()≠。
(1)证明f ()01=;(2)证明:f x ()在R 上是增函数; (3)设{}
A x y f x f y f =⋅<()|()()(),221,
B x y f ax by c a b c R a =++=∈≠{()|()},,,,,10,若A B =∅,求a b c ,,满
足的条件。
解析:(1)令m n ==0得f f f ()()()000=⋅,∴=f ()00或f ()01=。
若f ()00=,当m ≠0时,有f m f m f ()()()+=⋅00,与当m n ≠时,f m f n ()()≠矛盾,∴=f ()01。
(2)设x x 12<,则x x 210->,由已知得f x x ()211->,因为x 10≥,f x ()11>,若x 10<时,->->x f x 1101,(),由f f x f x ()()()011=⋅-
12211111
()0()()()()()()
f x f x f x x f x f x f x R f x ∴=
>=-⋅>∴-,,在上为增函数。
(3)由f x f y f ()()()2
2
1⋅<得x y 2
2
11+<() 由f ax by c ()++=1得ax by c ++=0 (2)
从(1)、(2)中消去y 得()a b x acx c b 2
2
2
2
2
20+++-<,因为A B =∅
∴=-+-<∆()()()24022222ac a b c b ,即a b c 222+<。