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函数周期性和对称性(知识点,练习题)
一.定义:若T为非零常数,对于定义域内的任一x,使恒成立
则f(x)叫做周期函数,T叫做这个函数的一个周期。
二.重要结论
1、,则是以为周期的周期函数;
2、 若函数y=f(x)满足f(x+a)=-f(x)(a>0),则f(x)为周期函数且2a是它的一个周期。
3、 若函数,则是以为周期的周期函数
4、 y=f(x)满足f(x+a)= (a>0),则f(x)为周期函数且2a是它的一个周期。
5、若函数y=f(x)满足f(x+a)= (a>0),则f(x)为周期函数且2a是它的一个周期。
6、,则是以为周期的周期函数.
7、,则是以为周期的周期函数.
8、 若函数y=f(x)的图像关于直线x=a,x=b(b>a)都对称,则f(x)为周期函数且2(b-a)是它的一个周期。
9、函数的图象关于两点、都对称,则函数是以为周期的周期函数;
10、函数的图象关于和直线都对称,则函数 是以为周期的周期函数;
11、若偶函数y=f(x)的图像关于直线x=a对称,则f(x)为周期函数且2是它的一个周期。
12、若奇函数y=f(x)的图像关于直线x=a对称,则f(x)为周期函数且4是它的一个周期。
13、若函数y=f(x)满足f(x)=f(x-a)+f(x+a)(a>0),则f(x)为周期函数,6a是它的一个周期。
14、若奇函数y=f(x)满足f(x+T)=f(x)(x∈R,T≠0), 则f()=0.
三 函数的轴对称:
定理1:如果函数满足,则函数的图象关于直线对称.
推论1:如果函数满足,则函数的图象关于直线对称.
推论2:如果函数满足,则函数的图象关于直线(y轴)对称
四 函数的点对称:
定理2:如果函数满足,则函数的图象关于点对称.
推论3:如果函数满足,则函数的图象关于点对称.
推论4:如果函数满足,则函数的图象关于原点对称.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.
五 函数周期性的性质:
定理3:若函数在R上满足,且(其中),则函数以为周期.
定理4:若函数在R上满足,且(其中),则函数以为周期.
定理5:若函数在R上满足,且(其中),则函数以为周期.
以上几类情形具有一定的迷惑性,但读者若能区分是考查单一函数还是两个函数,同时分析条件特征必能拨开迷雾,马到成功.下面以例题来分析.
例1.已知定义为R的函数满足,且函数在区间上单调递增.如果,且,则的值( ).
A.恒小于0 B.恒大于0 C.可能为0 D.可正可负.
2
0
分析:形似周期函数,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,先用代替,使变形为.它的特征就是推论3.因此图象关于点对称. 在区间上单调递增,在区间上也单调递增.我们可以把该函数想象成是奇函数向右平移了两个单位.(如图)
,且函数在上单调递增,所以
,又由,
有,
.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.
练1:在R上定义的函数是偶函数,且.若在区间上是减函数,则( )
A.在区间上是增函数,在区间上是减函数
B.在区间上是增函数,在区间上是减函数
C.在区间上是减函数,在区间上是增函数
D.在区间上是减函数,在区间上是增函数
分析:由可知图象关于对称,即推论1的应用.又因为为偶函数图象关于对称,可得到为周期函数且最小正周期为2,结合在区间上是减函数,可得如右草图.故选B
练2.定义在R上的函数既是奇函数,又是周期函数,是它的一个正周期.若将方程在闭区间上的根的个数记为,则可能为( )
A.0 B.1 C.3 D.5
分析:,,
∴,则可能为5 ?
例2.已知函数的图象关于直线和都对称,且当时,.求的值.
分析:由推论1可知,的图象关于直线对称,即,
同样,满足,现由上述的定理3知是以4为周期的函数.
,同时还知是偶函数,所以.
例3.,则,,,…,中最多有( )个不同的值.
A.165 B.177 C.183 D.199
分析:由已知
.
又有
,
于是有周期352,于是能在中找到.
又的图像关于直线对称,故这些值可以在中找到.又的图像关于直线对称,故这些值可以在中找到.共有177个.选B.
练3:已知,,,…,,则( ).
分析:由,可令x=f(x)知,,.
为迭代周期函数,故,,
即将x=-2带进原函数中
练4:函数在R上有定义,且满足是偶函数,且,是奇函数,则的值为 .
解:,,令,则,即有,令,则,其中,,,
. 或有,得
.
练习:1、判断函数 f ( x ) = 的奇偶性
解:由题
∴ 函数的定义域为 [-1 , 0 ) ∪ ( 0 , 1 ]
故 f ( x ) 是奇函数
六、抽象函数奇偶性的判定与证明
例4.已知函数对一切,都有,
(1)求证:是奇函数;(2)若,用表示
解:(1)显然的定义域是,它关于原点对称.在中,
令,得,令,得,∴,
∴,即, ∴是奇函数.
(2)由,及是奇函数,
得.
七、利用函数奇偶性求函数解析式或求值
练习:已知是上的奇函数,且当时,,
则的解析式为
例7已知函数,求+++的值
解:由得函数的定义域是
又
成立,函数是奇函数
+=0 +=0
∴+++ =0
例8设函数为奇函数,则-1
解析:∵f(x)=, ∴f (-x)=-
又∵f(x)为奇函数,∴f (x)=-f (-x).
∴=.∴ ∴a=-1.
练习:已知是 偶函数,定义域为,则,b=0
解: , ?
3、设偶函数对任意,都有,且当时,,则的值为(D)
A. B. C. D.
解:
例13、已知是周期为4的偶函数,当时,,求,
解:,
例14、是定义在R上的以3为周期的奇函数,且,则方程f(x)=0在区间(0,6)内解的个数的最小值是 D
A.2 B.3 C.4 D.5
解析:依题可知f(x)=f(x+3).f(2)=f(5)=0.
又∵f(x)是定义在R上的奇函数,
∴f(-x)=-f(x).∴f(-2)=-f(2)=0.∴f(-2)=f(1)=f(4)=0.
又∵奇函数有f(0)=0,∴f(3)=f(6)=0.
∴在(0,b)内f(x)=0解的个数最小值为5.
练习:1、已知定义域为R的函数f(x)在(8,+∞)上为减函数,且函数y=f(x+8)为偶函数,则D
A.f(6)>f(7) B.f(6)>f(9) C.f(7)>f(9) D.f(7)>f(10)
解析:∵y=f(x+8)为偶函数,∴y=f(x)图象关于x=8对称.
又∵y=f(x)在(8,+∞)上为减函数,∴y=f(x)在(-∞,8)上为增函数.∴f(7)=f(9),f(9)>f(10).∴f(7)>f(10).
2、(2006山东)已知定义在R上的奇函数f(x)满足f(x+2)=-f(x),则f(6)的值为B
(A)-1 (B)0 (C)1 (D)2
解析:∵f(x+2)=-f(x).∴f(6)=f(4+2)=-f(4)=f(2)=-f(2).
又-f(x)为R上的奇函数,∴f(2)=0 ∴f(6)=0.
3、若函数是定义在R上的偶函数,在上是减函数,且,则使得的x的取值范围是 ( D)
A. B. C. D.(-2,2)
解析:∵f(2)=0且f(x)为偶函数,∴f(-2)=0.
又∵f(x)在(-∞,0]递减,∴f(x)在(-2,0]递减.
∴对于x∈(-2,0)必有f(x)<0.
由对称性得对于x∈[0,2)必有f(x)<0.
∴使得f(x)<0的范围是(-2,2).
4、设函数f(x)(x∈R)为奇函数,f(1)=, f(x+2)=f(x)+f(2),则f(5)等于( C)
A.0 B.1 C. D.5
解:f(x+2)=f(x)+f(2)且f(x)(x∈R)为奇函数,f(1)=
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