高一數(shù)學(xué)知識點(diǎn):函數(shù)的對稱性

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    以下是為大家整理的關(guān)于《高一數(shù)學(xué)知識點(diǎn):函數(shù)的對稱性》,供大家學(xué)習(xí)參考!
    一、 函數(shù)自身的對稱性探究
    定理1.函數(shù) y = f (x)的圖像關(guān)于點(diǎn)A (a ,b)對稱的充要條件是
    f (x) + f (2a-x) = 2b
    證明:(必要性)設(shè)點(diǎn)P(x ,y)是y = f (x)圖像上任一點(diǎn),∵點(diǎn)P( x ,y)關(guān)于點(diǎn)A (a ,b)的對稱點(diǎn)P'(2a-x,2b-y)也在y = f (x)圖像上,∴ 2b-y = f (2a-x)
    即y + f (2a-x)=2b故f (x) + f (2a-x) = 2b,必要性得證。
    (充分性)設(shè)點(diǎn)P(x0,y0)是y = f (x)圖像上任一點(diǎn),則y0 = f (x0)
    ∵ f (x) + f (2a-x) =2b∴f (x0) + f (2a-x0) =2b,即2b-y0 = f (2a-x0) 。
    故點(diǎn)P'(2a-x0,2b-y0)也在y = f (x) 圖像上,而點(diǎn)P與點(diǎn)P'關(guān)于點(diǎn)A (a ,b)對稱,充分性得征。
    推論:函數(shù) y = f (x)的圖像關(guān)于原點(diǎn)O對稱的充要條件是f (x) + f (-x) = 0
    定理2. 函數(shù) y = f (x)的圖像關(guān)于直線x = a對稱的充要條件是
    f (a +x) = f (a-x) 即f (x) = f (2a-x) (證明留給讀者)
    推論:函數(shù) y = f (x)的圖像關(guān)于y軸對稱的充要條件是f (x) = f (-x)
    定理3. ①若函數(shù)y = f (x) 圖像同時關(guān)于點(diǎn)A (a ,c)和點(diǎn)B (b ,c)成中心對稱(a≠b),則y = f (x)是周期函數(shù),且2 a-b是其一個周期。
    ②若函數(shù)y = f (x) 圖像同時關(guān)于直線x = a 和直線x = b成軸對稱 (a≠b),則y = f (x)是周期函數(shù),且2 a-b是其一個周期。
    ③若函數(shù)y = f (x)圖像既關(guān)于點(diǎn)A (a ,c) 成中心對稱又關(guān)于直線x =b成軸對稱(a≠b),則y = f (x)是周期函數(shù),且4 a-b是其一個周期。
    ①②的證明留給讀者,以下給出③的證明:
    ∵函數(shù)y = f (x)圖像既關(guān)于點(diǎn)A (a ,c) 成中心對稱,
    ∴f (x) + f (2a-x) =2c,用2b-x代x得:
    f (2b-x) + f [2a-(2b-x) ] =2c………………(*)
    又∵函數(shù)y = f (x)圖像直線x =b成軸對稱,
    ∴ f (2b-x) = f (x)代入(*)得:
    f (x) = 2c-f [2(a-b) + x]…………(**),用2(a-b)-x代x得
    f [2 (a-b)+ x] = 2c-f [4(a-b) + x]代入(**)得:
    f (x) = f [4(a-b) + x],故y = f (x)是周期函數(shù),且4 a-b是其一個周期。
    二、 不同函數(shù)對稱性的探究
    定理4. 函數(shù)y = f (x)與y = 2b-f (2a-x)的圖像關(guān)于點(diǎn)A (a ,b)成中心對稱。
    定理5. ①函數(shù)y = f (x)與y = f (2a-x)的圖像關(guān)于直線x = a成軸對稱。
    ②函數(shù)y = f (x)與a-x = f (a-y)的圖像關(guān)于直線x +y = a成軸對稱。
    ③函數(shù)y = f (x)與x-a = f (y + a)的圖像關(guān)于直線x-y = a成軸對稱。
    定理4與定理5中的①②證明留給讀者,現(xiàn)證定理5中的③
    設(shè)點(diǎn)P(x0 ,y0)是y = f (x)圖像上任一點(diǎn),則y0 = f (x0)。記點(diǎn)P( x ,y)關(guān)于直線x-y = a的軸對稱點(diǎn)為P'(x1, y1),則x1 = a + y0 , y1 = x0-a ,∴x0 = a + y1 , y0= x1-a 代入y0 = f (x0)之中得x1-a = f (a + y1) ∴點(diǎn)P'(x1, y1)在函數(shù)x-a = f (y + a)的圖像上。
    同理可證:函數(shù)x-a = f (y + a)的圖像上任一點(diǎn)關(guān)于直線x-y = a的軸對稱點(diǎn)也在函數(shù)y = f (x)的圖像上。故定理5中的③成立。
    推論:函數(shù)y = f (x)的圖像與x = f (y)的圖像關(guān)于直線x = y 成軸對稱。
    三、 三角函數(shù)圖像的對稱性列表
    注:①上表中k∈Z
    ②y = tan x的所有對稱中心坐標(biāo)應(yīng)該是(kπ/2 ,0 ),而在岑申、王而冶主編的浙江教育出版社出版的21世紀(jì)高中數(shù)學(xué)精編第一冊(下)及陳兆鎮(zhèn)主編的廣西師大出版社出版的高一數(shù)學(xué)新教案(修訂版)中都認(rèn)為y = tan x的所有對稱中心坐標(biāo)是( kπ, 0 ),這明顯是錯的。
    四、 函數(shù)對稱性應(yīng)用舉例
    例1:定義在R上的非常數(shù)函數(shù)滿足:f (10+x)為偶函數(shù),且f (5-x) = f (5+x),則f (x)一定是( ) (第xx屆希望杯高二 第二試題)
    (A)是偶函數(shù),也是周期函數(shù) (B)是偶函數(shù),但不是周期函數(shù)
    (C)是奇函數(shù),也是周期函數(shù) (D)是奇函數(shù),但不是周期函數(shù)
    解:∵f (10+x)為偶函數(shù),∴f (10+x) = f (10-x).
    ∴f (x)有兩條對稱軸 x = 5與x =10 ,因此f (x)是以10為其一個周期的周期函數(shù), ∴x =0即y軸也是f (x)的對稱軸,因此f (x)還是一個偶函數(shù)。
    故選(A)
    例2:設(shè)定義域?yàn)镽的函數(shù)y = f (x)、y = g(x)都有反函數(shù),并且f(x-1)和g-1(x-2)函數(shù)的圖像關(guān)于直線y = x對稱,若g(5) = 1999,那么f(4)=( )。
    (A) 1999; (B)2000; (C)2001; (D)2002。
    解:∵y = f(x-1)和y = g-1(x-2)函數(shù)的圖像關(guān)于直線y = x對稱,
    ∴y = g-1(x-2) 反函數(shù)是y = f(x-1),而y = g-1(x-2)的反函數(shù)是:y = 2 + g(x), ∴f(x-1) = 2 + g(x), ∴有f(5-1) = 2 + g(5)=2001
    故f(4) = 2001,應(yīng)選(C)
    例3.設(shè)f(x)是定義在R上的偶函數(shù),且f(1+x)= f(1-x),當(dāng)-1≤x≤0時,
    f (x) = - x,則f (8.6 ) = _________ (第xx屆希望杯高二 第一試題)
    解:∵f(x)是定義在R上的偶函數(shù)∴x = 0是y = f(x)對稱軸;
    又∵f(1+x)= f(1-x) ∴x = 1也是y = f (x) 對稱軸。故y = f(x)是以2為周期的周期函數(shù),∴f (8.6 ) = f (8+0.6 ) = f (0.6 ) = f (-0.6 ) = 0.3
    例4.函數(shù) y = sin (2x + )的圖像的一條對稱軸的方程是( )(92全國高考理) (A) x = - (B) x = - (C) x = (D) x =
    解:函數(shù) y = sin (2x + )的圖像的所有對稱軸的方程是2x + = k +
    ∴x = - ,顯然取k = 1時的對稱軸方程是x = - 故選(A)
    例5. 設(shè)f(x)是定義在R上的奇函數(shù),且f(x+2)= -f(x),當(dāng)0≤x≤1時,
    f (x) = x,則f (7.5 ) = ( )
    (A) 0.5 (B) -0.5 (C) 1.5 (D) -1.5
    解:∵y = f (x)是定義在R上的奇函數(shù),∴點(diǎn)(0,0)是其對稱中心;
    又∵f (x+2 )= -f (x) = f (-x),即f (1+ x) = f (1-x), ∴直線x = 1是y = f (x) 對稱軸,故y = f (x)是周期為2的周期函數(shù)。
    ∴f (7.5 ) = f (8-0.5 ) = f (-0.5 ) = -f (0.5 ) =-0.5 故選(B)