初三数学函数对称性的探究例题解析.docx

初三数学函数对称性的探究例题解析一、 函数自身的对称性探究 定理1.函数 y = f (x)的图像关于点A (a ,b)对称的充要条件是 f (x) + f (2a-x) = 2b 证明：(必要性)设点P(x ,y)是y = f (x)图像上任一点，点P( x ,y)关于点A (a ,b)的对称点P(2a-x，2b-y)也在y = f (x)图像上， 2b-y = f (2a-x) 即y + f (2a-x)=2b故f (x) + f (2a-x) = 2b，必要性得证。 (充分性)设点P(x0,y0)是y = f (x)图像上任一点，则y0 = f (x0) f (x) + f (2a-x) =2bf (x0) + f (2a-x0) =2b，即2b-y0 = f (2a-x0) 。 故点P(2a-x0，2b-y0)也在y = f (x) 图像上，而点P与点P关于点A (a ,b)对称，充分性得征。 推论：函数 y = f (x)的图像关于原点O对称的充要条件是f (x) + f (-x) = 0 定理2.函数 y = f (x)的图像关于直线x = a对称的充要条件是 f (a +x) = f (a-x) 即f (x) = f (2a-x) (证明留给读者) 推论：函数 y = f (x)的图像关于y轴对称的充要条件是f (x) = f (-x) 定理3. 若函数y = f (x) 图像同时关于点A (a ,c)和点B (b ,c)成中心对称(ab)，则y = f (x)是周期函数，且2| a-b|是其一个周期。 若函数y = f (x) 图像同时关于直线x = a 和直线x = b成轴对称(ab)，则y = f (x)是周期函数，且2| a-b|是其一个周期。 若函数y = f (x)图像既关于点A (a ,c) 成中心对称又关于直线x =b成轴对称(ab)，则y = f (x)是周期函数，且4| a-b|是其一个周期。 的证明留给读者，以下给出的证明： 函数y = f (x)图像既关于点A (a ,c) 成中心对称， f (x) + f (2a-x) =2c，用2b-x代x得： f (2b-x) + f 2a-(2b-x) =2c(*) 又函数y = f (x)图像直线x =b成轴对称， 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)是周期函数，且4| a-b|是其一个周期。 二、 不同函数对称性的探究 定理4.函数y = f (x)与y = 2b-f (2a-x)的图像关于点A (a ,b)成中心对称。 定理5.函数y = f (x)与y = f (2a-x)的图像关于直线x = a成轴对称。 函数y = f (x)与a-x = f (a-y)的图像关于直线x +y = a成轴对称。 函数y = f (x)与x-a = f (y + a)的图像关于直线x-y = a成轴对称。 定理4与定理5中的证明留给读者，现证定理5中的 设点P(x0 ,y0)是y = f (x)图像上任一点，则y0 = f (x0)。记点P( x ,y)关于直线x-y = a的轴对称点为P(x1， y1)，则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) 点P(x1， y1)在函数x-a = f ( (y + a)的图像上。 同理可证：函数x-a = f (y + a)的图像上任一点关于直线x-y = a的轴对称点也在函数y = f (x)的图像上。故定理5中的成立。 推论：函数y = f (x)的图像与x = f (y)的图像关于直线x = y 成轴对称。 三、 三角函数图像的对称性列表 函 数 对称中心坐标 对称轴方程 y = sin x ( k, 0 ) x = k+/2 y = cos x ( k+/2 ,0 ) x = k y = tan x (k/2 ,0 ) 无 注：上表中kZ y = tan x的全部对称中心坐标应当是(k/2 ,0 )，而在岑申、王而冶主编的浙江训练出版社出版的21世纪高中数学精编第一册(下)及陈兆镇主编的广西师大出版社出版的高一数学新教案(修订版)中都认为y = tan x的全部对称中心坐标是( k, 0 )，这明显是错的。 四、 函数对称性应用举例 例1：定义在R上的特别数函数满意：f (10+x)为偶函数，且f (5-x) = f (5+x),则f (x)肯定是( )(第十二届盼望杯高二其次试题) (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。 应选(A) 例2：设定义域为R的函数y = f (x)、y = g(x)都有反函数，并且f(x-1)和g-1(x-2)函数的图像关于直线y = x对称，若g(5) = 1999，那么f(4)=( )。 (A) 1999; (B)2022; (C)2022;(D)2022。 解：y = f(x-1)和y = g-1(x-2)函数的图像关于直线y = x对称， y = g-1(x-2) 反函数是y = f(x-1)，而y = g-1(x-2)的反函数是:y = 2 + g(x), f(x-1) = 2 + g(x), 有f(5-1) = 2 + g(5)=2022 故f(4) = 2022,应选(C) 例3.设f(x)是定义在R上的偶函数，且f(1+x)= f(1-x),当-1x0时， f (x) = - x，则f (8.6 ) = _ (第八届盼望杯高二第一试题) 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4.函数 y = sin (2x + )的图像的一条对称轴的方程是( )(92全国高考理) (A) x = - (B) x = - (C) x = (D) x = 解：函数 y = sin (2x + )的图像的全部对称轴的方程是2x + = k+ x = - ,明显取k = 1时的对称轴方程是x = - 应选(A) 例5. 设f(x)是定义在R上的奇函数，且f(x+2)= -f(x),当0x1时， f (x) = x，则f (7.5 ) = ( ) (A) 0.5 (B) -0.5 (C) 1.5 (D) -1.5 解：y = f (x)是定义在R上的奇函数，点(0，0)是其对称中心; 又f (x+2 )= -f (x) = f (-x)，即f (1+ x) = f (1-x)，直线x = 1是y = f (x) 对称轴，故y = f (x)是周期为2的周期函数。 f (7.5 ) = f (8-0.5 ) = f (-0.5 ) = -f (0.5 ) =-0.5 应选(B)