内容正文:
专题05 与函数的对称性相关的零点问题
【方法点拨】
1. 若单调奇函数f(x)满足f(a)+f(b)=0,则a+b=0.一般的,若单调函数f(x)关于点(m,n)对称,且满足f(a)+f(b)=2n,则a+b=2m.
2. 对于具有对称性的函数零点问题,要注意检验充分性,以防增解.
【典型题示例】
例1 若函数存在个零点,则所有这些零点的和等于_____________.
【答案】
【解析】设,
则为奇函数,其图象关于坐标原点对称
所以的图象关于点(1,0)对称,故其与x轴的交点也关于点(1,0)对称
所以的所有零点的和等于.
例2 设函数,数列是公差不为0的等差数列,,则( )
A.0 B.7 C.14 D.21
【答案】D
【分析】根据函数值之和求自变量之和,很自然会去考虑函数的性质,而等式常常考查对称性,从而尝试去寻求函数的对称中心.
函数可以视为由与构成,它们的对称中心不一样,可以考虑对函数的图象进行平移, 比如,引入函数,则该函数是奇函数,对称中心是坐标原点,由图象变换知识不难得出的图象关于点中心对称.
【解析】∵是公差不为0的等差数列,且
∴
∴
∴
例3 已知函数有唯一零点,则a=( )
A. B. C. D.1
【答案】C
【分析】如果利用导数研究的零点,就会小题大做,容易陷入困难.由函数与方程思想,函数的零点满足.
设,显然是由函数向右平移一个单位而得到,易知是偶函数且在上是增函数.故关于直线对称,且在上是增函数,在上是减函数,.
设,显然关于直线对称,顶点为.
若,则函数关于直线对称,且在上是减函数,在上是增函数,最大值为,.
若的图象与的图象有一个公共点A,根据对称性必有另一个公共点B.所以,不合题意;
若,函数关于直线对称,且在上是增函数,在上是减函数,最小值为.若的图象与的图象只有一个公共点,必有,得.
【解析】,令
则易知是偶函数,所以图象关于直线对称,欲使有唯一零点, 必有,即,所以.
【解析二】 x2-2x=-a(ex-1+e-x+1),
设g(x)=ex-1+e-x+1,g′(x)=ex-1-e-x+1=ex-1-=,当g′(x)=0时,x=1,当x<1时,g′(x)<0,