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函数的对称性是函数的基本性质。在中学数学中,研究一个函数,首看定义域、值域,然后就要研究对称性(中心对称、轴对称)、周期性等,并且在高考中也经常考察函数的对称性、周期性以及它们之间的联系。进入高中我们学习了函数的奇偶性,我们知道奇函数关于原点对称,偶函数是关于y轴对称的,这就是最基本的中心对称和轴对称,由此我们联想能否有类似的其他对称的一些结论,下面我们由此做一下初步的探讨。
一、轴对称
我们知道对于函数y=f(x)(x∈R)满足f(-x)=f(x),则该函数是偶函数,且关于x=0( y轴)对称。由此我们联想问题,已知函数y=f(x)(x∈R)满足f(5+x)=f(5-x),问:它的图像是不是轴对称图形?对称轴是x=5吗?为了准确地回答上述问题,必须探讨以下结论:
结论1:如果函数y=f(x)(x∈R)满足f(a+x)=f(a-x),那么y=f(x)的图像关于直线x=a对称。
证明:设点P(x0,y0)是y=f(x)的图像上任一点,点P关于直线x=a的对称点为Q,易知,点Q的坐标为(2a-x0,y0)。
因为点P(x0,y0)在y=f(x)的图像上,所以f(x0)=y0
于是f(2a-x0)=f[a+(a-x0)]=f[a-(a-x0)]=f(x0)=y0
所以点Q(2a-x0,y0)也在y=f(x)的图像上。
由P点的任意性知,y=f(x)的图像关于直线x=a对称。
由结论1中,易得函数y=f(x)满足f(x)=f(2T-x)(T为常数)的充要条件是y=f(x)的图象关于直线对称。
结论2:如果函数y=f(x)(x∈R)满足f(a+x)=f(b-x),那么y=f(x)的图像关于直线x=a+b2的对称。
证明:(略)(证明同结论1)
二、中心对称
我们知道对于函数y=f(x)(x∈R)满足f(-x)-f(x),则该函数为奇函数且关于点(0,0)对称,由此我们联想 关于点(5,0)对称吗? 为了准确地回答上述问题,必须探讨以下结论:
结论3:如果函数y=f(x)(x∈R)满足f(a+x)=-f(a-x)那么,y=f(x)的图像关于点(a,0)对称。
证明:类似结论1
结论4。如果函数y=f(x)(x∈R)满足f(a+x)=-f(b-x),那么,y=f(x)的图像关于点(a+b2,0)对称。
三、两个易混的问题
1、在研究函数图象的对称性时,一定要区分是一个图象自身的对称(称之为“自对称”),还是两个函数图象间的对称(称之为“互对称”)。
函数y=f(a+x)与函数y=f(b-x) (b>a)则关于直线x=b-a2(证明也类似结论一)
2、对称性和周期性间易混。
如果函数y=f(x)(x∈R)满足f(x+a)=f(x-a),那么y=f(x)是以2a为周期的周期函数。
证明:令x-a=x',则x=x'+a,x+a=x'+2a
代入已知条件f(x+a)=f(x-a)
得:f(x'+2a)+f(x')
根据周期函数的定义知,y=f(x)是以2a为周期的周期函数。
如果函数y=f(x)(x∈R)满足f(x+a)=f(x-a),那么y=f(x)是以a+b为周期的周期函数。
四、应用
例1.设f(x)是定义在R上的偶函数,且f(1+x)=f(1-x),当-1≤x≤0时,f(x)=-x,则f(8.6)=(第八届希望杯高二 第一试题)
解:∵f(x)是定义在R上的偶函数∴x=0是y=f(x)对称轴;
又∵f(1+x)=f(1-x) ∴x=1也是y=f(x)对称轴。故y=f(x)是以2为周期的周期函数,∴f(8.6)=f(8+0.6)=f(0.6)=f(-0.6)=0.3
例2:定义在R上的非常数函数满足:f(10+x)为偶函数,且f(5-x)=f(5+x),则f(x)一定是()(第十二届希望杯高二 第二试题)
(A)是偶函数,也是周期函数
(B)是偶函数,但不是周期函数
(C)是奇函数,也是周期函数
(D)是奇函数,但不是周期函数
解:∵f(10+x)为偶函数,∴f(10+x)=f(10-x).
∴f(x)有两条对称轴x=5与x=10,因此f(x)是以10为其一个周期的周期函数,∴x=0即y轴也是f(x)的对称轴,因此f(x)还是一个偶函数。
故选(A)
例3(2009全国高考11题)函数f(x)的定义域为R,若f(x+1)与f(x-1)都是奇函数,则
(A)f(x)是偶函数 (B)f(x)是奇函数
(C)(D)f(x)=f(x+2)f(x+3)是奇函数
解:有奇函数性质易得f(-x+1)=-f(x+1),即f(x)=-f(2-x)有上面结论得f(x)关于(1.0)点对称,同理可得f(x)=-f(-2-x),f(x)关于(-1.0)点对称,有以上两式得f(2-x)=f(-2-x)即一个周期是4,也关于(3.0)点对称所以选(D)
学习数学就要有一个研究问题的态度,从特殊到一般总结出结论,这给我们的解题带来方便,同时也培养了同学探究能力。
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
一、轴对称
我们知道对于函数y=f(x)(x∈R)满足f(-x)=f(x),则该函数是偶函数,且关于x=0( y轴)对称。由此我们联想问题,已知函数y=f(x)(x∈R)满足f(5+x)=f(5-x),问:它的图像是不是轴对称图形?对称轴是x=5吗?为了准确地回答上述问题,必须探讨以下结论:
结论1:如果函数y=f(x)(x∈R)满足f(a+x)=f(a-x),那么y=f(x)的图像关于直线x=a对称。
证明:设点P(x0,y0)是y=f(x)的图像上任一点,点P关于直线x=a的对称点为Q,易知,点Q的坐标为(2a-x0,y0)。
因为点P(x0,y0)在y=f(x)的图像上,所以f(x0)=y0
于是f(2a-x0)=f[a+(a-x0)]=f[a-(a-x0)]=f(x0)=y0
所以点Q(2a-x0,y0)也在y=f(x)的图像上。
由P点的任意性知,y=f(x)的图像关于直线x=a对称。
由结论1中,易得函数y=f(x)满足f(x)=f(2T-x)(T为常数)的充要条件是y=f(x)的图象关于直线对称。
结论2:如果函数y=f(x)(x∈R)满足f(a+x)=f(b-x),那么y=f(x)的图像关于直线x=a+b2的对称。
证明:(略)(证明同结论1)
二、中心对称
我们知道对于函数y=f(x)(x∈R)满足f(-x)-f(x),则该函数为奇函数且关于点(0,0)对称,由此我们联想 关于点(5,0)对称吗? 为了准确地回答上述问题,必须探讨以下结论:
结论3:如果函数y=f(x)(x∈R)满足f(a+x)=-f(a-x)那么,y=f(x)的图像关于点(a,0)对称。
证明:类似结论1
结论4。如果函数y=f(x)(x∈R)满足f(a+x)=-f(b-x),那么,y=f(x)的图像关于点(a+b2,0)对称。
三、两个易混的问题
1、在研究函数图象的对称性时,一定要区分是一个图象自身的对称(称之为“自对称”),还是两个函数图象间的对称(称之为“互对称”)。
函数y=f(a+x)与函数y=f(b-x) (b>a)则关于直线x=b-a2(证明也类似结论一)
2、对称性和周期性间易混。
如果函数y=f(x)(x∈R)满足f(x+a)=f(x-a),那么y=f(x)是以2a为周期的周期函数。
证明:令x-a=x',则x=x'+a,x+a=x'+2a
代入已知条件f(x+a)=f(x-a)
得:f(x'+2a)+f(x')
根据周期函数的定义知,y=f(x)是以2a为周期的周期函数。
如果函数y=f(x)(x∈R)满足f(x+a)=f(x-a),那么y=f(x)是以a+b为周期的周期函数。
四、应用
例1.设f(x)是定义在R上的偶函数,且f(1+x)=f(1-x),当-1≤x≤0时,f(x)=-x,则f(8.6)=(第八届希望杯高二 第一试题)
解:∵f(x)是定义在R上的偶函数∴x=0是y=f(x)对称轴;
又∵f(1+x)=f(1-x) ∴x=1也是y=f(x)对称轴。故y=f(x)是以2为周期的周期函数,∴f(8.6)=f(8+0.6)=f(0.6)=f(-0.6)=0.3
例2:定义在R上的非常数函数满足:f(10+x)为偶函数,且f(5-x)=f(5+x),则f(x)一定是()(第十二届希望杯高二 第二试题)
(A)是偶函数,也是周期函数
(B)是偶函数,但不是周期函数
(C)是奇函数,也是周期函数
(D)是奇函数,但不是周期函数
解:∵f(10+x)为偶函数,∴f(10+x)=f(10-x).
∴f(x)有两条对称轴x=5与x=10,因此f(x)是以10为其一个周期的周期函数,∴x=0即y轴也是f(x)的对称轴,因此f(x)还是一个偶函数。
故选(A)
例3(2009全国高考11题)函数f(x)的定义域为R,若f(x+1)与f(x-1)都是奇函数,则
(A)f(x)是偶函数 (B)f(x)是奇函数
(C)(D)f(x)=f(x+2)f(x+3)是奇函数
解:有奇函数性质易得f(-x+1)=-f(x+1),即f(x)=-f(2-x)有上面结论得f(x)关于(1.0)点对称,同理可得f(x)=-f(-2-x),f(x)关于(-1.0)点对称,有以上两式得f(2-x)=f(-2-x)即一个周期是4,也关于(3.0)点对称所以选(D)
学习数学就要有一个研究问题的态度,从特殊到一般总结出结论,这给我们的解题带来方便,同时也培养了同学探究能力。
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文