0. 对称性、奇偶性与周期性之间的关系

1) 奇偶性是对称性的特殊情形,即对称轴为y轴或对称中心为原点,图像在平面坐标系中位于中心或中间。这意味着有一些特殊性质,如对称点横坐标之和为0等。

2) 周期性是对称性的另一种特殊情形,即对称轴、对称中心不止一个。

3) 提示:相对于单调性和奇偶性的应用,涉及对称性和周期性的应用更困难些。

1. 基本问题说明

一般地,已知某函数模型,分析、判定其奇偶性、对称性或周期性;或者反过来,根据已知的函数奇偶性、对称性和周期性,转化为相关代数关系,以求解待求问题(如参数值范围)。

这是一类比较常见的基础应用,既可以单独以选择题或填空题出现,也经常出现在求解析式、值域、参数问题与解不等式等题型中。

其中,周期性虽可看作对称性一种特殊情形,但一般考查‘周期性’为主,如求隐含周期性的函数f(2019)值、三角函数问题等。

1) 解决奇偶性问题的一般方法

① 定义法

上图中,若先以对称轴b为轴,可得轴a的对称部分轴1;再以对称轴a为轴,可得轴b和1的对称部分轴2和3……以此类推,图像不断朝两侧扩展而得到完整的图像(需要一点理解和想象能力。若有困难,可在正弦图像上推衍一下),并直观地看到一个周期函数,周期为2|b-a|。

双对称中心、一个对称中心与一个对称轴的情况也一样,即两轴或一中心一轴交替出现在图像上。但是,因为每个对称中心两侧图像会上下翻转,所以一个周期至少有两个对称中心(即连续翻转两次可使图像复原),所以双对称中心时周期为2|b-a|,一个对称中心与一个对称轴时周期为4|b-a|(即必须有两个对称中心)。

提示并思考:理解上图画法及其原理说明,同学们记住这几个结论不再困难了,也不易搞混这几个结论了,所以“勤于思考、乐于动手、善于总结”,才能轻快学习!

提示2:一般地,“(自变量)同号看周期、异号看对称”。

⑤ 函数的自对称与两个(复合)函数相互对称之辨析

不要把函数的自对称与两个函数相互对称搞混淆了。前者时,两个函数表达式实为同一函数上两不同点,把它们的中间变量相加除2即得函数的对称轴所在;而后者时,两个函数表达式实为两个不同函数上的点,由它们的中间变量相等而解得的x即为两函数的对称轴所在。

高一数学函数对称性问题 比较学习求解高中数学(1)

高一数学函数对称性问题 比较学习求解高中数学(2)

上面文字说起来有些抽象,看一个例题就明白了:

高一数学函数对称性问题 比较学习求解高中数学(3)

提示:两个函数关于某轴对称的解题一般方法也要类似地先确定对称轴,再根据对称相关性质求解。

3) 解决周期性问题的一般方法

周期问题一般要先明确或求出周期,再利用周期性质来求解。

① 定义法

两个相等复合函数的中间变量相减为定值,即f(x) = f(x T), 且nT均为其周期。

② 变式

f(x) = -f(x a)、f (x) =±1/f(x a), f(x a)=(f(x-a), f(x a)=(1-f(x))/(1 f(x)) 等的周期均为2a。(学会推导)。

提示:当函数等量关系的自变量差值为定值时,一般可推出其周期!推导一般方法——观察,若已知式中自变量之间差值为d,可先试着推出f(x)或f(x 2d)的式子。

4) 典型例题

高一数学函数对称性问题 比较学习求解高中数学(4)

讲解

① 本题为利用单调性求参数范围之题型。解题过程中务必抓住要点,即紧扣奇偶性的概念和性质。

② 实际上,本题的题目及其解题过程实际上代表了抽象函数的典型应用之一,即在函数表达式未知的情况下,可利用抽象函数的性质(如单调性、奇偶性等),使函数值域间关系与自变量(含复合函数之中间变量)间关系按需转化(即正推或逆推)后,可便捷地解题。比如,已知单调性,又知道两抽象函数式间大小关系,则其对应的自变量间的大小关系;反之亦然。

例2已知函数f(x)是R上不恒为0的偶函数,且对任意x均有:xf(x 1)=(1 x)f(x),则f(3/2)的值是___。

A.0 B. 1/2 C.1 D.1/5

:由于:f(x 1)/f(x)=(1 x)/x,

则令f(-1 1)=0, 则:f(x)是实数集, 则有:f(x 1)/f(x)=(1 x)/x,

令f(3/2)=3f(1/2),

令f(1/2)=-f(-1/2),

又f(1/2)=f(-1/2), 则:f(1/2)=0,

∴f(3/2)=3f(1/2)后,就得求出f(1/2)表示出来;

c) 上一步得到了1/2和-1/2时可以考虑奇偶性来求解了。否则继续重复上两步类似得操作,直至可求解。

高一数学函数对称性问题 比较学习求解高中数学(5)

讲解

① 求已知函数关于某点或者某条直线的对称函数的一般方法(代入法)

假设待求函数上一点;

利用对称性,求出其对称点;

将对称点代入已知函数后即得解。

② 事实上,上述一般思路的处理方法也体现了有关对称问题的最基本方法(或最朴素的想法)——利用对称性,在未知上找出已知项的对称项,或在已知上找出未知项的对称项。然后在此基础上,再根据题型、条件差异灵活应变就不难了。

例4函数y=f(x)(x≠0)是奇函数,且当x∈(0,+∞)时是增函数,若f(1)=0,求不等式f(x(x-1/2))<0的解集.

高一数学函数对称性问题 比较学习求解高中数学(6)

讲解

① 本题为利用函数单调性和奇偶性求解函数值。详见例2的讲解。

② 题中0用已知的f(-1)或f(1)来替换的小技巧也用于恒等变换、解三角形等题型。同学平时多总结和运用常用的技巧和方法,坚持下去很快就会熟能生巧。

例5f(x)是定义在R上的偶函数,且g(x)是R上的奇函数,已知g(x)=f(x-1),且f(-2)=a(a为常数),则f(2002)=_____。

:∵g(x)=f(x-1),

∴g(-x)=f(-x-1)=f(-(x 1))=f(x 1),又g(-x)=-g(x)=-f(x-1)

∴f(x 1) = -f(x-1)=-f(1-x)

∴f(x)的图像关于点(1,0)对称,

∵f(x)是定义在R上的偶函数,

∴f(x)的图像关于y轴对称.

∴f(x)是周期函数,4为周期.

∴f(2002)=f(2)=f(-2)=a。

讲解

① 本题涉及函数奇偶性和(双)对称性。解题过程中要紧扣单调性和奇偶性的概念和性质。

② 本题的解答思考、分析过程分享(供参考)

f(2002)给了一个“明确”的暗示(至少优先这么思考)——有规律;

题目求解f(2002),未涉及到g(x),所以一般认为(或者说出题人的意图要)g(x)在题中作为媒介来帮助推导出f(x)的规律,这样解题过程中的变换方向也就清晰了。

例6定义在R上的函数f(x)满足f(x)f(x 2)=13,若f(1)=2,则f(99)=___。

:∵f(x)f(x 2)=13(提示:类似f(99)一般都要找规律)

∴f(x 2)f(x 4)=13,

∴f(x 4)=f(x),

∴f(x)是一个周期为4的周期函数,

∴f(99)=f(4×25-1)=f(-1)= 13/f(1) = 13/2

例7定义在R上的函数f(x)既是奇函数又是周期函数,T是它的一个正周期,若将方程f(x)=0在闭区间[_T,T]上的根的个数记为n,则n可能为___。

A.0 B.1 C.3 D.5

高一数学函数对称性问题 比较学习求解高中数学(7)

,