2022年抽象函数的对称性、奇偶性与周期性总结及习题 .pdf
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1、抽象函数的对称性、奇偶性与周期性总结及习题一. 概念 : 抽象函数是指没有给出具体的函数解析式或图像, 只给出一些函数符号及其满足的条件的函数, 如函数的定义域 , 解析递推式 , 特定点的函数值, 特定的运算性质等 , 它是高中函数部分的难点, 也是大学高等数学函数部分的一个衔接点 , 由于抽象函数没有具体的解析表达式作为载体, 因此理解研究起来比较困难,所以做抽象函数的题目需要有严谨的逻辑思维能力、丰富的想象力以及函数知识灵活运用的能力1、周期函数的定义:对于( )f x定义域内的每一个x,都存在非零常数T,使得()( )f xTf x恒成立,则称函数( )fx具有周期性,T叫做( )f
2、x的一个周期, 则kT(,0kZ k) 也是( )f x的周期,所有周期中的最小正数叫( )f x的最小正周期。分段函数的周期:设)(xfy是周期函数,在任意一个周期内的图像为C:),(xfyabTbax,。把)()(abKKTxxfy轴平移沿个单位即按向量)()0 ,(xfykTa平移,即得在其他周期的图像:bkTakTxkTxfy,),(。bkTa,kT x)(ba, x)()(kTxfxfxf2、奇偶函数:设baabxbaxxfy,),(或若为奇函数;则称)(),()(xfyxfxf若为偶函数则称)()()(xfyxfxf。分段函数的奇偶性3、函数的对称性:(1)中心对称即点对称:点对称
3、;关于点与),()2,2(),(baybxaByxA对称;关于与点),(),(),(baybxaBybxaA成中心对称;关于点与函数),()2(2)(baxafybxfy成中心对称;关于点与函数),()()(baxafybxafyb成中心对称。关于点与(函数),(0)2,2(0),baybxaFyxF(2)轴对称:对称轴方程为:0CByAx。)(2,)(2(),(),(2222/BACByAxByBACByAxAxByxByxA与点关 于 直线成轴对称;0CByAx函数)(2()(2)(2222BACByAxAxfBACByAxByxfy与关于直线精品资料 - - - 欢迎下载 - - - -
4、 - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页,共 20 页 - - - - - - - - - - 0CByAx成轴对称。0)(2,)(2(0),(2222BACByAxByBACByAxAxFyxF与关于直线0CByAx成轴对称。二、函数对称性的几个重要结论(一)函数)(xfy图象本身的对称性(自身对称)若()()f xaf xb,则( )f x具有周期性; 若()()f axf bx,则( )f x具有对称性:“内同表示周期性,内反表示对称性” 。1、)()(xbfxaf)(xfy图象关于直线22)()(baxbxax对称推论 1:)(
5、)(xafxaf)(xfy的图象关于直线ax对称推论 2、)2()(xafxf)(xfy的图象关于直线ax对称推论 3、)2()(xafxf)(xfy的图象关于直线ax对称2、cxbfxaf2)()()(xfy的图象关于点),2(cba对称推论 1、bxafxaf2)()()(xfy的图象关于点),(ba对称推论 2、bxafxf2)2()()(xfy的图象关于点),(ba对称推论 3、bxafxf2)2()()(xfy的图象关于点),(ba对称(二) 两个函数的图象对称性(相互对称)(利用解析几何中的对称曲线轨迹方程理解)1、偶函数)(xfy与)( xfy图象关于Y轴对称2、奇函数)(xfy
6、与)( xfy图象关于原点对称函数3、函数)(xfy与( )yf x图象关于 X轴对称4、互为反函数)(xfy与函数1( )yfx图象关于直线yx对称5. 函数)(xafy与)(xbfy图象关于直线2abx对称推论 1: 函数)(xafy与)(xafy图象关于直线x= a对称推论 2: 函数)(xfy与)2(xafy图象关于直线ax对称精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页,共 20 页 - - - - - - - - - - 推论 3: 函数)( xfy与)2(xafy图象关于直线ax对
7、称(三)抽象函数的对称性与周期性1、抽象函数的对称性性质 1 若函数 yf(x) 关于直线 xa 轴对称,则以下三个式子成立且等价:(1)f(a x) f(a x) (2)f(2a x) f(x) (3)f(2a x) f( x) 性质 2 若函数 yf(x) 关于点( a,0)中心对称,则以下三个式子成立且等价:(1)f(a x) f(a x) (2)f(2a x) f(x) (3)f(2a x) f( x) 易知, yf(x) 为偶(或奇)函数分别为性质1(或 2)当 a0 时的特例。2、复合函数的奇偶性定义 1、 若对于定义域内的任一变量x,均有 fg( x) fg(x),则复数函数 y
8、fg(x)为偶函数。定义 2、 若对于定义域内的任一变量x,均有 fg( x) fg(x),则复合函数 yfg(x)为奇函数。说明:(1)复数函数 fg(x)为偶函数,则 fg( x) fg(x)而不是 f g(x)fg(x),复合函数 yfg(x)为奇函数,则 fg( x) fg(x)而不是 f g(x) fg(x)。(2)两个特例: yf(x a) 为偶函数,则 f(x a) f( xa) ;yf(x a) 为奇函数,则 f( xa)f(a x) (3)yf(x a)为偶(或奇)函数,等价于单层函数yf(x) 关于直线 xa 轴对称(或关于点( a,0)中心对称)3、复合函数的对称性性质
9、3 复合函数 yf(a x) 与 yf(b x) 关于直线 x(ba)/2 轴对称性质 4、复合函数 yf(a x) 与 yf(b x) 关于点( ba)/2 ,0)中心对称推论 1、 复合函数 yf(a x) 与 yf(a x) 关于 y 轴轴对称推论 2、 复合函数 yf(a x) 与 yf(a x) 关于原点中心对称4、函数的周期性若 a 是非零常数,若对于函数yf(x) 定义域内的任一变量x 点有下列条件之一成立,则函数yf(x) 是周期函数,且 2|a| 是它的一个周期。f(x a)f(x a) f(x a) f(x) f(x a)1/f(x) f(x a) 1/f(x) 5、函数的
10、对称性与周期性性质 5 若函数 yf(x) 同时关于直线 xa 与 xb 轴对称,则函数 f(x) 必为周期函数,且 T2|a b| 性质 6、若函数 yf(x) 同时关于点( a,0)与点( b,0)中心对称,则函数 f(x) 必为周期函数,且 T2|a b| 性质 7、若函数 yf(x) 既关于点( a,0)中心对称,又关于直线xb 轴对称,则函数 f(x) 必为周期函数,且T4|a b| 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页,共 20 页 - - - - - - - - - - 6
11、、函数对称性的应用(1)若kyyhxxkhxfy2,2),)(/对称,则关于点(, 即kxhfxfxfxf2)2()()()(/nkxhfxhfxhfxfxfxfnnn2)2()2()2()()()(1121(2)例题 1、1)1()(2121)(xfxfaaaxfxx)对称:,关于点(; 2)()(1012214)(1xfxfxxfxx)对称:,关于(1)1()2121)0,(11)(xfxfxRxxf()对称:,关于( 2、奇函数的图像关于原点(0,0)对称:0)()(xfxf。 3、 若)(),()()2()(xfyxafxafxafxf则或的 图 像 关 于 直 线ax对称。设个不同的
12、实数根,则有nxf0)(naxaxxaxxaxxxxnnn)2()2()2(22221121. ),212(111axxaxkn时,必有当(四)常用函数的对称性三、函数周期性的几个重要结论1、()( )f xTf x( 0T) )(xfy的周期为T,kT(kZ) 也是函数的周期2、()()f xaf xb)(xfy的周期为abT3、)()(xfaxf)(xfy的周期为aT24、)(1)(xfaxf)(xfy的周期为aT2精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页,共 20 页 - - - -
13、- - - - - - 5、)(1)(xfaxf)(xfy的周期为aT26、)(1)(1)(xfxfaxf)(xfy的周期为aT37、1)(1)(xfaxf)(xfy的周期为aT28、)(1)(1)(xfxfaxf)(xfy的周期为aT49、)()()2(xfaxfaxf)(xfy的周期为aT610、若.2, )2()(, 0pTppxfpxfp则11、)(xfy有两条对称轴ax和bx()ba)(xfy周期)(2abT推论:偶函数)(xfy满足)()(xafxaf)(xfy周期aT212 、)(xfy有 两 个 对 称 中 心)0 ,(a和)0 ,(b()ba)(xfy周 期)(2abT推论:
14、奇函数)(xfy满足)()(xafxaf)(xfy周期aT413 、)(xfy有 一 条 对 称 轴ax和 一 个 对 称 中 心)0,(b()ba( )f x的)(4abT四、用函数奇偶性、周期性与对称性解题的常见类型灵活应用函数 奇偶性、 周期性与对称性,可巧妙的解答某些数学问题,它对训练学生分析问题与解决问题的能力有重要作用.下面通过实例说明其应用类型。1. 求函数值例 1. (1996 年高考题)设)(xf是),(上的奇函数,),()2(xfxf当10 x时,xxf)(,则)5.7(f等于( -0.5 )(A)0.5; (B)-0.5; (C)1.5; (D)-1.5. 例 2 ( 1
15、989 年北京市中学生数学竞赛题)已知)(xf是定义在实数集上的函数,且)(1)(1)2(xfxfxf,,32)1 (f求)1989(f的值 .23)1989(f。2、比较函数值大小例3. 若)(Rxxf是以2 为周期的偶函数,当1 ,0 x时,,)(19981xxf试比较精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页,共 20 页 - - - - - - - - - - )1998(f、)17101(f、)15104(f的大小 . 解:)(Rxxf是以 2 为周期的偶函数,又19981)(xxf
16、在1 , 0上是增函数,且1151419161710,).15104()1998(17101(),1514()1916()171(ffffff即3、求函数解析式例 4. (1989 年高考题)设)(xf是定义在区间),(上且以2 为周期的函数,对Zk,用kI表示区间),12, 12(kk已知当0Ix时,.)(2xxf求)(xf在kI上的解析式 . 解:设1211212),12, 12(kxkxkkkx0Ix时,有22)2()2(121,)(kxkxfkxxxf得由)(xf是以 2 为周期的函数,2)2()(),()2(kxxfxfkxf. 例 5设)(xf是定义在),(上以 2 为周期的周期函
17、数,且)(xf是偶函数,在区间3 ,2上,.4)3(2)(2xxf求2, 1x时,)(xf的解析式 . 解:当2,3x,即3,2x,4)3(24)3(2)()(22xxxfxf又)(xf是以 2 为周期的周期函数,于是当2 ,1x,即243x时,).21( 4) 1(243)4(2)()4()(22xxxxfxfxf有).21 (4)1(2)(2xxxf4、判断函数奇偶性例 6. 已知)(xf的周期为 4,且等式)2()2(xfxf对任意Rx均成立,判断函数)(xf的奇偶性 . 解:由)(xf的周期为 4,得)4()(xfxf,由)2()2(xfxf得)4()(xfxf,),()(xfxf故)
18、(xf为偶函数 . 5、确定函数图象与x轴交点的个数例 7. 设函数)(xf对任意实数x满足)2()2(xfxf,)7(xf,0)0()7(fxf且判断函数)(xf图象在区间30,30上与x轴至少有多少个交点. 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页,共 20 页 - - - - - - - - - - 解:由题设知函数)(xf图象关于直线2x和7x对称,又由函数的性质得)(xf是以 10 为周期的函数 . 在一个周期区间10,0上,,)(0)0()22()22()4(,0)0(不能恒为零
19、且xffffff故)(xf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)(xf图象与x轴至少有13 个交点. 6、在数列中的应用例8. 在数列na中,)2(11,3111naaaannn,求数列的通项公式,并计算.1997951aaaa分析:此题的思路与例2 思路类似 . 解:令,1tga则)4(1111112tgtgtgaaa4) 1(11,4)1()42()4(1)4(111111223ntgaaantgatgtgtgaaannnn于是不难用归纳法证明数列的通项为:)44(ntgan,且以 4 为周期 . 于是有 1,5,9 1997 是以 4
20、为公差的等差数列,1997951aaaa,由4)1(11997n得总项数为500 项,.350050011997951aaaaa7、在二项式中的应用例 9. 今天是星期三,试求今天后的第9292天是星期几?分析:转化为二项式的展开式后,利用一周为七天这个循环数来进行计算即可. 解:191919191)191(9291922909291192920929292CCCC1)137()137()137()137() 1137(9291922909291192920929292CCCC因为展开式中前92 项中均有 7 这个因子,最后一项为1,即为余数,故9292天为星期四 . 精品资料 - - - 欢
21、迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页,共 20 页 - - - - - - - - - - 8、复数中的应用例 10.(上海市 1994 年高考题) 设)(2321是虚数单位iiz,则满足等式,zzn且大于 1 的正整数n中最小的是(A) 3 ;(B)4 ;(C )6 ;(D ) 7. 分析:运用iz2321方幂的周期性求值即可. 解:10)1(,11nnnzzzzz,)(.4)(,1).(13),(31,31, 1min3BnnkNkknNkknnz故选择最小时即的倍数必须是9、解“立几”题例 11.ABCD
22、 1111DCBA是单位长方体,黑白二蚁都从点A 出发,沿棱向前爬行,每走一条棱称为“走完一段”。白蚁爬行的路线是,111DAAA黑蚁爬行的路线是.1BBAB它们都遵循如下规则:所爬行的第2i段所在直线与第i段所在直线必须是异面直线 (其中)Ni. 设黑白二蚁走完第1990 段后,各停止在正方体的某个顶点处,这时黑白蚁的距离是(A)1;(B)2; (C)3;( D)0. 解:依条件列出白蚁的路线CBCCCDDAAA111111,1AABA立即可以发现白蚁走完六段后又回到了A点 . 可验证知:黑白二蚁走完六段后必回到起点,可以判断每六段是一个周期. 1990=64331,因此原问题就转化为考虑黑
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