函数对称性与奇偶性规律(综合运用函数的奇偶性)

我们知道奇函数的图象关于原点对称,偶函数的图象关于y轴对称,在这个意义上,奇偶性可看作对称性的一种特殊情况。另外,通过与周期性的结合,会呈现出更多的对称性(包括对称轴和对称中心)。下面分析以下几种常见的类型。

一、双对称

如果f(x)的图象有两种对称方式,则一定是周期函数。我们有如下结论:

(1)若f(x)关于x=a对称,且关于x=b(a≠b)也对称,则f(x)是周期函数,周期为2|a-b|;

(2)若f(x)关于点(a,0)对称,且关于点(b,0)(a≠b)也对称,则f(x)为周期函数,周期为2|a-b|;

(3)若f(x)关于点(a,0)对称,且关于直线x=b(a≠b)对称,则f(x)为周期函数,周期为4|a-b|。

另外,对称性本身有如下结论,要牢记:

(1)若f(x)关于直线x=a对称,则有f(x)=f(2a-x)或f(x a)=f(a-x)成立;

(2)若f(x)关于点(a,0)对称,则有f(x)=-f(2a-x)或f(x a)=-f(a-x)成立。

函数对称性与奇偶性规律(综合运用函数的奇偶性)(1)

解:(1) 解法1:f(x)的图象关于直线x=-1及直线x=2对称,故f(x)为周期函数且周期周期为6,则f(15)=f(15-6×2)=f(3)=10.

解法2:根据f(x)的图象关于直线x=-1及直线x=2对称,有f(-1 x)=f(-1-x),f(2 x)=f(2-x),则f(x)=f(-2-x)=f(6 x),故f(x)是周期为6的周期函数,f(15)=f(15-6×2)=f(3)=10.

(2) 解法1:f(x)的图象关于点(-1,0)与(2,0)对称,故f(x)是周期函数,且周期为6,则f(15)=f(15-6×2)=f(3)=10.

解法2:根据图象关于点(-1,0)与(2,0)对称,得到f(x)=-f(-2-x),f(x)=-f(4-x),则f(-x)=-f(x-2),f(-x)=-f(x 4),即f(x-2)=f(x 4),得f(x)周期为6,故f(15)=f(15-6×2)=f(3)=10.

(3) 解法1:f(x)的图象关于点(-1,0)及直线x=2对称,故f(x)是周期函数,且周期为12,则f(15)=f(3)=10.

解法2:函数y=f(x)(x∈R)的图象关于点(-1,0)及直线x=2对称,则f(x)=-f(-2-x), f(2 x)=f(2-x),则f(-x)=-f(x-2),f(-x)=f(4 x),故f(x-2) f(x 4)=0,根据知识点1.2,f(x)是周期为12的周期函数,则f(15)=f(3)=10.

小结:函数关于两条直线对称,或关于两个x轴上的点对称,则周期是对称直线或对称中心横坐标之差的两倍;如果函数关于一条直线和一个x轴上的点对称,则周期是对称直线与对称中心横坐标之差的四倍。

另外,对称和周期的表达形式很接近,记忆时容易混淆。以下推论可帮助记忆:

函数对称性与奇偶性规律(综合运用函数的奇偶性)(2)

例2. 设函数 f(x)对任意实数x满足f(2 x)=f(2-x),f(7 x)=f(7-x)且f(x)=0,判断函数f(x)图象在区间[-30,30]上与x轴至少有多少个交点。

解:由题设知函数f(x)图象关于直线x=2和x=7对称,又由函数的性质得f(x)是以10为周期的函数。在一个周期区间[0,10)上,f(x)=0, f(4)=f(2 2)=f(2-2)=f(0)=0且f(x)不能恒为零,故f(x)图象与x轴至少有2个交点。而区间[-30,30]有6个周期,故在闭区间[-30,30]上f(x)图象与x轴至少有13个交点。

二、奇、偶函数的另一个对称轴(或对称中心)

如果定义在R上的函数是奇函数或偶函数,且有另一个对称轴或对称中心,则此类双对称函数一定是周期函数,且有如下规律:

函数对称性与奇偶性规律(综合运用函数的奇偶性)(3)

函数对称性与奇偶性规律(综合运用函数的奇偶性)(4)

解:(1) f(x)的图象关于直线x=0及直线x=2对称,可得f(x)为偶函数,且f(x)是周期函数,周期为2×2=4,则f(17)=f(17-4×3)=f(5)=26.

(2) f(x)的图象关于原点与(2,0)对称,可得f(x)为奇函数,且f(x)是周期函数,周期为2×2=4,则f(17)=f(17-4×3)=f(5)=26.

(3) f(x)的图象关于原点及直线x=1对称,可得f(x)是奇函数,且f(x)是周期函数,周期为4×1=4,则f(15)=f(15-4×3)=f(3)=-f(-3)=-f(5)=-26.

(4) 函数y=f(x)(x∈R)的图象关于直线x=0及点(1,0)对称,可得f(x)是偶函数,且f(x)是周期函数,周期为4,则f(15)=f(15-4×3)=f(3)=f(-3)=f(5)=26.

函数对称性与奇偶性规律(综合运用函数的奇偶性)(5)

三、平移对称

(1) 若f(x a)为偶函数,则f(x)的图象关于直线x=a对称;

(2) 若f(x a)为奇函数,则f(x)的图象关于点(a,0)对称

例4. 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)为偶函数 B. f(x)为奇函数 C. f(x)=f(x+2) D. f(x+3)为奇函数

解:f(x 1)为奇函数,则有对称中心(1,0);同理由f(x-1)为奇函数易知f(x)有对称中心(-1,0)。

则由双对称推论,f(x)是周期函数,且周期T=2|1 1|=4。

下面我们分析一下几个选项。

如果f(x)是偶函数,那么根据第二点的结论,周期为T=4|1-0|=4,满足条件。

如果f(x)是奇函数,那么根据第二点的结论,周期T=2|1-0|=2,则4也是f(x)的一个周期,满足条件;

因此,f(x)可能是奇函数,也可能是偶函数,A、B排除;如果f(x)是偶函数,则周期为4,那么C就不正确。

由于已经得到f(x)的周期为4,那么f(x 3)=f(x-1),是奇函数,因此D肯定正确。

小结:本题是一道高考题。其实得到D为正确答案比较容易,但排除A,B,C会麻烦一点。其实f(x a)为偶函数,相当于将f(x)的图象向左移动a个单位得到一个偶函数,因此x=a肯定是f(x)的一条对称轴;f(x a)为奇函数同理。

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