内容正文:
创新拓展系列(一)·函数的对称性及其应用
函数对称性及有关结论
(1)对于函数y=f(x),若有f(M)=f(N)且M+N=a(常数),则其图象关于直线x=对称;
(2)对于函数y=f(x),若有f(M)+f(N)=b(常数)且M+N=a(常数),则其图象关于点中心对称;
(3)若函数y=f(x)的图象关于x=a对称和x=b对称,则函数具有周期性,且周期T=2|a-b|;
若函数y=f(x)的图象关于点和点对称,则函数具有周期性,且周期T=2;
若函数y=f(x)的图象关于x=a对称和点(b,0)对称,则函数具有周期性,且周期T=4|a-b|.
[例1] (2022·全国乙卷)已知函数f(x),g(x)的定义域均为R,且f(x)+g(2-x)=5,g(x)-f(x-4)=7.若y=g(x)的图象关于直线x=2对称,g(2)=4,则(k)=( )
A.-21 B.-22
C.-23 D.-24
解析:选D.因为y=g(x)的图象关于直线x=2对称,
所以g=g,
因为g(x)-f(x-4)=7,所以g(x+2)-f(x-2)=7,即g(x+2)=7+f(x-2),
因为f(x)+g(2-x)=5,所以f(x)+g(x+2)=5,
代入得f(x)+=5,即f(x)+f(x-2)=-2,
所以f+f+…+f=×5=-10,
f+f+…+f=×5=-10.
因为f(x)+g(2-x)=5,所以f(0)+g(2)=5,即f=1,所以f(2)=-2-f=-3.
因g(x)-f(x-4)=7,所以g(x+4)-f(x)=7,又因为f(x)+g(2-x)=5,
联立得,g+g=12,
所以y=g(x)的图象关于点中心对称,因为函数g(x)的定义域为R,
所以g=6,
因为f(x)+g(x+2)=5,
所以f=5-g=-1.
所以(k)=f+f+[f+f
+…+f]+[f+f+…+f]=-1-3-10-10=-24.
[例2] (2023·江西南昌模拟)已知定义在R上的函数f(x)满足f(x)+f(-x+2)=4,g(x)=sin πx+2.若函数f(x)的图象与g(x)的图象的交点为(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn), 则(xi+yi)=( )
A.n B.2n
C.3n D.4n
解析:选C.因为f(x)+f(-x+2)=4,所以函数f(x)的图象关于(1,2)中心对称.因为g(x)=sin πx+2,所以g(x)的图象也关 于(1,2)对称,所以i=n,i=2n,所以(xi+yi)=3n,故选C.
【思维升华】 函数的对称性常与奇偶性、周期性结合,解决此问题的关键是抓住三者之间联系转化求解问题.
[课下巩固检测卷(六)]
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A-基础巩固题组
1.已知函数f(x)=ln (2+2x)+ln (3-3x),则f(x)( )
A.是奇函数,且在(0,1)上单调递增
B.是奇函数,且在(0,1)上单调递减
C.是偶函数,且在(0,1)上单调递增
D.是偶函数,且在(0,1)上单调递减
解析:选D.对于f(x) =ln (2+2x)+ln (3-3x),有解得-1<x<1,所以f(x)的定义域为(-1,1),关于原点对称.因为f(-x)=ln (2-2x)+ln (3+3x)=ln [2(1-x)]+ln [3(1+x)]=ln 2+ln (1-x)+ln 3+ln (1+x)=ln (3-3x)+ln (2+2x) =f(x),所以函数f(x)为偶函数.由对数运算性质知f(x)=ln (2+2x) +ln (3-3x)=ln [(2+2x)(3-3x)]=ln [6(1-x2)]=ln 6+ln (1-x2)(-1<x<1),设u=1-x2,y=ln u,则u=1-x2在(0,1)上单调递减,函数y=ln u单调递增,由复合函数单调性可知函数f(x)在(0,1)上单调递减,故选D.
2.已知函数f(x)的定义域为R.当x<0时,f(x)=x3-1,当-1≤x≤1时,f(-x)=-f(x);当x>时,f(x+)=f(x-),则f(6)等于( )
A.-2 B.-1
C.0 D.2
解析:选D.当x>时,f(x+)=f(x-),即周期为1.则f(6)=f(1)=-f(-1)=-[(-1)3-1]=2.故选D.
3.(2023·江西赣州模拟)定义在R上的偶函数f(x)满足f(x+3)=f(x).若f(2)>1,f(7)=a,则实数a的取值范围为( )
A.(-∞,-3) B.(3,+∞)
C.(-∞,-1) D.(