函数对称性、周期性和奇偶性的规律总结大全
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函数对称性、周期性和奇偶性规律
一、 同一函数的周期性、对称性问题(即函数自身)
1、 周期性:对于函数
)(x f y =,如果存在一个不为零的常数
T ,使得当x 取定义域内的每一个值时,都有
)()(x f T x f =+都成立,那么就把函数)(x f y =叫做周期函数,不为零的常数T 叫做这个函数的周
期。
如果所有的周期中存在着一个最小的正数,就把这个最小的正数叫做最小正周期。
2、 对称性定义(略),请用图形来理解。
3、 对称性:
我们知道:偶函数关于y (即x=0)轴对称,偶函数有关系式
)()(x f x f =-
奇函数关于(0,0)对称,奇函数有关系式
0)()(=-+x f x f
上述关系式是否可以进行拓展?答案是肯定的 探讨:(1)函数)(x f y =关于a x =对称⇔)()(x a f x a f -=+
)()(x a f x a f -=+也可以写成)2()(x a f x f -= 或 )2()(x a f x f +=-
简证:设点),(11y x 在
)(x f y =上,
通过)2()(x a f x f -=可知,)2()(111x a f x f y -==,即点)(),2(11x f y y x a =-
也在上,而点),(11y x 与点),2(11y x a -关于x=a 对称。
得证。
若写成:)()(x b f x a f -=+,函数)(x f y =关于直线2
2)()(b
a x
b x a x +=
-++=
对称 (2)函数
)(x f y =关于点),(b a 对称⇔b x a f x a f 2)()(=-++
b x f x a f 2)()2(=-++上述关系也可以写成 或 b x f x a f 2)()2(=+-
简证:设点),(11y x 在
)(x f y =上,即)(11x f y =,通过b x f x a f 2)()2(=+-可知,
b x f x a f 2)()2(11=+-,所以
1
112)(2)2(y b x f b x a f -=-=-,所以点
)2,2(11y b x a --也在)(x f y =上,而点)2,2(11y b x a --与),(11y x 关于),(b a 对称。
得
证。
若写成:c x b f x a f =-++)()(,函数)(x f y =关于点)2
,2(
c
b a + 对称
(3)函数
)(x f y =关于点b y =对称:假设函数关于b y =对称,即关于任一个x 值,都有两个
y
值与其对应,显然这不符合函数的定义,故函数自身不可能关于b y =对称。
但在曲线c(x,y)=0,则
有可能会出现关于
b y =对称,比如圆04),(22=-+=y x y x
c 它会关于y=0对称。
4、 周期性: (1)函数
)(x f y =满足如下关系系,则T
x f 2)(的周期为
A 、
)()(x f T x f -=+ B 、)
(1
)()(1)(x f T x f x f T x f -=+=
+或
C 、
)(1)(1)2(x f x f T x f -+=+
或)
(1)(1)2(x f x f T x f +-=+(等式右边加负号亦成立) D 、其他情形 (2)函数
)
(x f y =满足
)
()(x a f x a f -=+且
)
()(x b f x b f -=+,则可推出
)]
(2[)]2([)]2([)2()(a b x f b x a b f b x a b f x a f x f -+=---=--+=-=即可
以得到
)(x f y =的周期为2(b-a),
即可以得到“如果函数在定义域内关于垂直于x 轴两条直线对称,则函数一定是周期函数”
(3)如果奇函数满足
)()(x f T x f -=+则可以推出其周期是
2T ,且可以推出对称轴为
kT T
x 22
+=
)(z k ∈,根据)2()(T x f x f +=可以找出其对称中心为)0(kT ,)(z k ∈(以上0≠T
)
如果偶函数满足
)()(x f T x f -=+则亦可以推出周期是
2T ,且可以推出对称中心为
)0,22
(
kT T
+)(z k ∈,
根据)2()(T x f x f +=可以推出对称轴为kT T x 2+=)(z k ∈ (以上0≠T )
(4)如果奇函数
)(x f y =满足)()(x T f x T f -=+(0≠T ),则函数)(x f y =是以4T 为周
期的周期性函数。
如果偶函数
)(x f y =满足)()(x T f x T f -=+(0≠T ),则函数)
(x f y =是以2T 为周期的周期性函数。
定理3:若函数
()x f 在
R 上满足
()x a f x a f -=+)(,且()x b f x b f -=+)((其中
b a ≠)
,则函数()x f y =以()b a -2为周期. 定理4:若函数
()x f 在
R 上满足
()x a f x a f --=+)(,且()x b f x b f --=+)((其中
b a ≠)
,则函数()x f y =以()b a -2为周期. 定理5:若函数()x f 在R 上满足()x a f x a f -=+)(,且()x b f x b f --=+)((其中b a ≠),
则函数
()x f y =以()b a -4为周期.
二、 两个函数的图象对称性
1、
)(x f y =与)(x f y -=关于X 轴对称。
换种说法:
)(x f y =与)(x g y =若满足)()(x g x f -=,即它们关于0=y 对称。
2、
)(x f y =与)(x f y -=关于Y 轴对称。
换种说法:
)(x f y =与)(x g y =若满足)()(x g x f -=,即它们关于0=x 对称。
3、
)(x f y =与)2(x a f y -=关于直线a x =对称。
换种说法:)(x f y =与)(x g y =若满足)2()(x a g x f -=,即它们关于a x =对称。
4、
)(x f y =与)(2x f a y -=关于直线a y =对称。
换种说法:
)(x f y =与)(x g y =若满足a x g x f 2)()(=+,即它们关于a y =对称。
5、
)2(2)(x a f b y x f y --==与关于点(a,b)对称。
换种说法:
)(x f y =与)(x g y =若满足b x a g x f 2)2()(=-+,即它们关于点(a,b)对称。
6、
)(x a f y -=与)(b x y -=关于直线2
b
a x +=
对称。
7、 函数的轴对称:
定理1:如果函数()x f y =满足()()x b f x a f -=+,则函数()x f y =的图象关于直线2
b a x +=对
称.
推论1:如果函数
()x f y =满足()()x a f x a f -=+,则函数()x f y =的图象关于直线a x =对称. 推论2:如果函数
()x f y =满足()()x f x f -=,则函数()x f y =的图象关于直线0=x (y 轴)对称.
特别地,推论2就是偶函数的定义和性质.它是上述定理1的简化.
8、 函数的点对称:
定理2:如果函数()x f y =满足()()b x a f x a f 2=-++,则函数()x f y =的图象关于点()b a ,对
称.
推论3:如果函数
()x f y =满足()()0=-++x a f x a f ,则函数()x f y =的图象关于点()0,a 对称.
推论4:如果函数
()x f y =满足()()0=-+x f x f ,则函数()x f y =的图象关于原点()0,0对称.特别地,
推论4就是奇函数的定义和性质.它是上述定理2的简化.
三、总规律:定义在R上的函数()x f y =,在对称性、周期性和奇偶性这三条性质中,只要有两条存在,则第三条
一定存在。
四、试题
1.已知定义为R 的函数
()x f 满足()()4+-=-x f x f ,且函数()x f 在区间()+∞,2上单调递增.如果
212x x <<,且421<+x x ,则()()21x f x f +的值(A ).
A .恒小于0
B .恒大于0
C .可能为0
D .可正可负.
分析:
()()4+-=-x f x f 形似周期函数()()4+=x f x f ,但事实上不是,不过我们可以取特殊值代入,通
过适当描点作出它的图象来了解其性质.或者,先用
2-x 代替x ,使()()4+-=-x f x f 变形为
()()22+-=-x f x f .它的特征就是推论3.因此图象关于点()0,2对称.()x f 在区间()+∞,2上单调递增,在
区间
()2,∞-上也单调递增.我们可以把该函数想象成是奇函数向右平移了两个单位.
1242x x -<< ,且函数在()+∞,2上单调递增,所以 ()()124x f x f -<,又由()()4+-=-x f x f ,
有
()[]()()1111444)4(x f x f x f x f -=+-=--=-,
∴()()<+21x f x f ()()114x f x f -+()()011=-=x f x f .选A.
当然,如果已经作出大致图象后,用特殊值代人也可猜想出答案为A.
2:在R 上定义的函数()f x 是偶函数,且()f x (2)f x =-.若()f x 在区间[1,2]上是减函数,则()f x ( B )
A.在区间[2,1]--上是增函数,在区间[3,4]上是减函数
B.在区间[2,1]--上是增函数,在区间[3,4]上是减函数
C.在区间[2,1]--上是减函数,在区间[3,4]上是增函数
D.在区间[2,1]--上是减函数,在区间[3,4]
上是增函数
分析:由
()(2)f x f x =-可知()f x 图象关于x 1=对称,即推论1
的应用.又因为
()f x 为偶函数图象关于0x =对称,
可得到()f x 为周期函数且最小正周期为2,结合()f x 在区间[1,2]上是减函数,可得如右()
f x 草图.故选B
3.定义在R 上的函数
)(x f 既是奇函数,又是周期函数,T 是它的一个正周期.若将方程0)(=x f 在闭区间
][T T ,-上的根的个数记为n ,则n 可能为( D )
A.0
B.1
C.3
D.5
分析:
()()0f T f T =-=,()()()()2222
T T T T
f f f T f -=-=-+=,
∴()()022
T T
f f -==,则n 可能为5,选D.
4.已知函数()x f 的图象关于直线2=x 和4=x 都对称,且当10≤≤x 时,()x x f =.求()5.19f 的
值.
分析:由推论1可知,()x f 的图象关于直线2=x 对称,即()()x f x f -=+22,
同样,
()x f 满足()()x f x f -=+44,现由上述的定理3知()x f 是以4为周期的函数.
()()5.3445.19+⨯=∴f f ()5.3f =()[]()5.05.04-=-+=f f ,同时还知()x f 是偶函数,所以()()5.05.05.0==-f f .
5.
()()()()39821583214f x f x f x f x =-=-=-,则()0f ,()1f ,()2f ,…,()999f 中
最多有( B )个不同的值.
A.165
B.177
C.183
D.199
分析:由已知
()()()()39821583214f x f x f x f x =-=-=-()1056f x =+
()()()1760704352f x f x f x =+=+=+.
又有
()()()()39821583214f x f x f x f x =-=-=-()1056f x =+
()21581056f x =-+⎡⎤⎣⎦()()()11021102105646f x f x f x =-=--=-,
于是
)(x f 有周期352,于是()()(){}0,1,
,999f f f 能在()()(){}0,1,,351f f f 中找到.
又
)(x f 的图像关于直线23x =对称,故这些值可以在()()(){}23,24,,351f f f 中找到.又)(x f 的
图像关于直线199x =对称,故这些值可以在
()()(){}23,24,,199f f f 中找到.共有177个.选B.
6:已知
()113x
f x x
+=
-,()()1f x f f x =⎡⎤⎣⎦,()()21f x f f x =⎡⎤⎣⎦,…,()()1n n f x f f x +=⎡⎤⎣⎦,则
()20042f -=( A ).
A.17
-
B.
1
7
C. 35
-
D.3
分析:由
()113x f x x +=
-,知()1131x f x x -=+,()2131x f x f x x -⎛⎫
== ⎪+⎝⎭
,()()3f x f x =.
)(x f 为迭代周期函数,故()()3n f x f x =,()()2004f x f x =,()()20041
227
f f -=-=-
. 选A.
7:函数
)(x f 在
R 上有定义,且满足
)(x f 是偶函数,且()02005f =,()()1g x f x =-是奇函数,则
()2005f 的值为 .
解:()()()()
11g x f x g x f x -=--=-=--,()()
11f x f x --=--,令1
y x =+,则
()()2f y f y -=--,即有()()20f x f x +-=,令()n a f x =,则20n n a a -+=,其中02005a =,
10a =,()20052n n n a i i ⎡⎤=
+-⎣⎦,()20052005f a ==()2005
200520052i i ⎡⎤+-⎣
⎦
0=. 或有()()2f x f x =--,得()()()()2005200320011999f f f f =-==-=
()10f ==.
8.设函数
))((R x x f ∈为奇函数,),2()()2(,2
1
)1(f x f x f f +=+=
则=)5(f ( c ) A .0
B .1
C .
2
5 D .5
分析:答案为B 。
先令f (1)= f (--1+2)=f (--1)+f (2)=1/2,根据奇函数的定义可求得f (--1)=--1/2,所以, f (2)=1,f (5)=f (3)+f (2)=f (1)+f (2)+f (2)=5/2,所以,答案为c 。
9. 设f (x )是定义在R 上以6为周期的函数,f (x )在(0,3)内单调递减,且y=f (x )的图象关于直线x=3对称,则下面正确的结论是 ( B )
(A)
()()()1.5 3.5 6.5f f f <<; (B )()()()3.5 1.5 6.5f f f <<;
(C)()()()6.5 3.5 1.5f f f <<; (D)
()()()3.5 6.5 1.5f f f <<
分析:答案为B 。
做这种带周期性、单调性的试题,通常的做法是将f (x )设成正弦或余弦函数,具体到本题,可将f (x )设成正弦函数或余弦函数,令其周期为6,通过平移使其满足在(0,3)内单调递减,根据图像,即可求出,答案为B 。
10.设函数
()f x 与()g x 的定义域是{x R ∈}1x ≠±,函数()f x 是一个偶函数,()g x 是一个奇函数,且
1
()()1
f x
g x x -=
-,则()f x 等于(C )
A.1
1
2
-x B.1222-x x
C .
1
2
2
-x D.
1
22
-x x
分析:答案为C. 本题是考察函数奇偶性的判定,并不难,根据奇偶性的定义,即可得出答案为C 11:已知函数f (x )在(-1,1)上有定义,f (
1
2
)=-1,当且仅当0<x <1时f (x )<0,且对任意x 、y ∈(-1,1)都有f (x )+f (y )=f (xy
y
x ++1),试证明: (1)f (x )为奇函数;(2)f (x )在(-1,1)上单调递减.
证明: (1)由f (x )+f (y )=f (
xy
y
x ++1)可令x =y =0,得f (0)=0, 令y =-x ,得f (x )+f (-x )=f (2
1x x x --)=f (0)=0. ∴f (x )=-f (-x ). ∴f (x )为奇函数.
(2)先证f (x )在(0,1)上单调递减. 令0<x 1<x 2<1,则f (x 2)-f (x 1)=f (x 2)+f (-x 1)=f (
211
21x x x x --) ∵0<x 1<x 2<1,∴x 2-x 1>0,1-x 1x 2>0,∴1
21
21x x x x -->0,
又(x 2-x 1)-(1-x 2x 1)=(x 2-1)(x 1+1)<0,∴x 2-x 1<1-x 2x 1,∴0<2
11
21x x x x --<1,由题意知f (
21121x x x x --)<0, 即 f (x 2)<f (x 1). ∴f (x )在(0,1)上为减函数,又f (x )为奇函数且f (0)=0 ∴f (x )在(-1,1)上为减函数.
12. 已知函数y =f (x )是定义在R 上的周期函数,周期T=5,函数()(11)y f x x =-≤≤是奇函数又知y =f (x )在[0,1]
上是一次函数,在[1,4]上是二次函数,且在x=2时函数取得最小值5-. ①证明:(1)(4)0f f +=;②求
(),[1,4]y f x x =∈的解析式;③求()y f x =在[4,9]上的解析式.
解:∵f (x )是以5为周期的周期函数,∴(4)(45)(1)f f f =-=-, 又∵()(11)y f x x =-≤≤是奇函数,∴(1)(1)(4)f f f =--=-,∴(1)(4)0f f +=
②当[1,4]x ∈时,由题意可设2()(2) 5 (0)f x a x a =-->, 由(1)(4)0f f +=得2
2(12)
5(42)50a a --+--=,∴2a =,
∴2()2(2)5(14)f x x x =--≤≤
③∵
()(11)y f x x =-≤≤是奇函数,∴(0)0f =,
又知y =f (x )在[0,1]上是一次函数,∴可设()(01)f x kx x =≤≤,而2(1)2(12)53f =--=-, ∴3k
=-,∴当01x ≤≤时,f (x )=-3x ,
从而当10x -≤<时,()()3f x f x x =--=-,故11x -≤≤时,f (x )= -3x ,.
∴当46x ≤
≤时,有151x -≤-≤,∴0.
当69x <≤时,154x <-≤,∴
22()(5)2[(5)2]52(7)5f x f x x x =-=---=--
∴
2
315,46()2(7)5,69
x x f x x x -+≤≤⎧=⎨--<≤⎩ 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x1,x2∈[0
2
1],都有f(x1
+x
2
)=f(x1)·f(x2),且f (1)=a>0.
(Ⅰ)求f)4
1(),21(
f ; (Ⅱ)证明f(x)是周期函数; (Ⅲ)记n a =f(2n+n 21
),求n a . (Ⅰ)解:因为对x1,x2∈[0,2
1
],都有f(x
1
+x2)=f(x1)·f(x 2),
所以
2
2)]4
1([)41()41()4141()21()]2
1
([)21()21()2121()1(]
1,0[,0)2()2()22()(f f f f f f f f f f x x
f x f x x f x f =⋅=+==⋅=+=∈≥⋅=+=
f(1)=a>0,
∴
41
21)4
1
(,)21(a f a f == (Ⅱ)证明:依题设y=f(x)关于直线x=1对称, 故f(x)=f(1+1-x), 即f(x)=f(2-x),x∈R
又由f(x)是偶函数知f(-x)=f(x),x∈R , ∴f(-x)=f(2-x),x∈R ,
将上式中-x以x代换,得f(x)=f(x+2),x∈R
这表明f(x)是R 上的周期函数,且2是它的一个周期. (Ⅲ)解:由(Ⅰ)知f(x)≥0,x∈[0,1] ∵
]21)1(21[)21()21(n n n f n n f f ⋅-+=⋅= n
n f n f n f n f n
n f n f )]21([)21()21()21( ]21
)1[()21(
=⋅⋅⋅==⋅-⋅=
21
)2
1
(a f = ∴
n a n
f 21
)21
(=
∵f(x)的一个周期是2
∴f(2n+n 21)=f(n
21
),因此a n =n a 21
函数对称性与周期性几个重要结论赏析
湖南 周友良 黄爱民
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对称性和周期性是函数的两个重要性质,下面总结这两个性质的几个重要结论及运用它们解决
抽象型函数的有关习题。
一、几个重要的结论
(一)函数图象本身的对称性(自身对称) 1、函数 满足
(T
为常数)的充要条件是 的图象关于直
线
对称。
2、函数 满足 (T 为常数)的充要条件是 的图象关于直
线
对称。
3、函数
满足
的充要条件是
图象关于直线
对称。
4、如果函数 满足 且 ,( 和 是不相
等的常数),则 是以为 为周期的周期函数。
5、如果奇函数
满足 ( ),则函数 是以4T 为周
期的周期性函数。
6、如果偶函数满足(),则函数是以2T为周
期的周期性函数。
(二)两个函数的图象对称性(相互对称)(利用解析几何中的对称曲线轨迹方程理解)
1、曲线与关于X轴对称。
2、曲线与关于Y轴对称。
3、曲线与关于直线对称。
4、曲线关于直线对称曲线为。
5、曲线关于直线对称曲线为。
6、曲线关于直线对称曲线为。
7、曲线关于点对称曲线为。
二、试试看,练练笔
1、定义在实数集上的奇函数恒满足,且时,,则________。
2、已知函数满足,则图象关于__________对称。
3、函数与函数的图象关于关于__________对称。
4、设函数的定义域为R,且满足,则的图象关于__________对称。
5、设函数的定义域为R,且满足,则的图象关于__________对称。
图象关于__________对称。
6、设的定义域为R,且对任意,有,则图象关于__________对称,关于__________对称。
7、已知函数对一切实数x满足,且方程有5个实根,
则这5个实根之和为()
A、5
B、10
C、15
D、18
8、设函数的定义域为R,则下列命题中,①若是偶函数,则
图象关于y轴对称;②若是偶函数,则图象关于直线对称;③若,则函数图象关于直线对称;④与图象关于直线对称,其中正确命题序号为_______。
9、函数定义域为R,且恒满足和,当
时,,求解析式。
10、已知偶函数定义域为R,且恒满足,若方程在
上只有三个实根,且一个根是4,求方程在区间中的根.
附参考答案:
::::y轴即:①y轴②
:①②:C :②④
:
:方程的根为共9个根
抽象函数的对称性与周期性
一、抽象函数的对称性。
性质1、若函数y=f(x)关于直线x=a轴对称,则以下三式成立且等价:(1)f(a+x)=f(a-x)。
(2)f(2a-x)=f(x)。
(3)f(2a+x)=f(-x)。
性质2、若函数y=f(x)关于点(a,0)中心对称,则以下三式成立且等价:(1)f(a+x)=-f(a-x)。
(2)f(2a-x)=-f(x)。
(3)f(2a+x)=-f(-x)。
注:y=f(x)为偶函数是性质1当a=0时的特例,f(-x)=f(x)。
y=f(x)为奇函数是性质2当a=0时的特例,f(-x)=-f(x)。
二、复合函数的奇偶性。
性质1、复数函数y=f[g(x)]为偶函数,则f[g(-x)]=f[g(x)]。
复合函数y=f[g(x)]为奇函数,则f[g(-x)]=-f[g(x)]。
性质2、复合函数y=f(x+a)为偶函数,则f(x+a)=f(-x+a);
复合函数y=f(x+a)为奇函数,则f(-x+a)=-f(a+x)。
性质3、复合函数y=f(x+a)为偶函数,则y=f(x)关于直线x=a轴对称。
复合函数y=f(x+a)为奇函数,则y=f(x)关于点(a,0)中心对称。
三、函数的周期性。
性质、若a是非零常数,若对于函数y=f(x)定义域内的任一变量x点,有下列条件之一成立,则函数y=f(x)是周期函数,且2|a|是它的一个周期。
①f(x+a)=f(x-a),
②f(x+a)=-f(x),
③f(x+a)=1/f(x),
④f(x+a)=-1/f(x)。
四、函数的对称性与周期性。
性质1、若函数y=f(x)同时关于直线x=a与x=b轴对称,则函数f(x)必为周期函数,且T=2|a-b|。
性质2、若函数y=f(x)同时关于点(a,0)与点(b,0)中心对称,则函数f(x)必为周期函数,且T=2|a-b|。
性质3、若函数y=f(x)既关于点(a,0)中心对称,又关于直线x=b轴对称,则函数f(x)必为周期函数,且T=4|a-b|。
五、复合函数的对称性。
性质1、已知函数y=f(x),则复合函数y=f(a+x)与y=f(b-x)关于直线x=(b-a)/2轴对称。
性质2、已知函数y=f(x),则复合函数y=f(a+x)与y=-f(b-x)关于点((b-a)/2,0)中心对称。
推论1、已知函数y=f(x),则复合函数y=f(a+x)与y=f(a-x)关于y轴轴对称。
推论2、已知函数y=f(x),则复合函数y=f(a+x)与y=-f(a-x)关于原点中心对称。
六、巩固练习
1、函数y=f(x)是定义在实数集R上的函数,那么y=-f(x+4)与y=
f(6-x)的图象()。
A.关于直线x=5对称 B.关于直线x=1对称
C.关于点(5,0)对称 D.关于点(1,0)对称
2、设f(x)是(-∞,+∞)上的奇函数,f(x+2)=-f(x),当0≤x≤1时,
f(x)=x,则f(7.5)=()。
A.0.5 B.-0.5 C.1.5 D.-1.5
3、设f(x)是定义在(-∞,+∞)上的函数,且满足f(10+x)=f(10-x),
f(20-x)=-f(20+x),则f(x)是()。
A.偶函数,又是周期函数 B.偶函数,但不是周期函数
C.奇函数,又是周期函数 D.奇函数,但不是周期函数
4、f(x)是定义在R上的偶函数,图象关于x=1对称,证明f(x)是周期函数。
参考答案:D,B,C,T=2。
(注:可编辑下载,若有不当之处,请指正,谢谢!)。