内容正文:
第四节 函数的对称性
[课标要求] 1.能通过平移,分析得出一般的轴对称和中心对称公式和推论.2.会利用对称公式解决问题.
1.奇函数、偶函数的对称性
(1)奇函数关于原点对称,偶函数关于y轴对称.
(2)若f(x+a)是偶函数,则函数f(x)图象的对称轴为x=a;若f(x+a)是奇函数,则函数f(x)图象的对称中心为(a,0).
2.若函数y=f(x)满足f(a-x)=f(a+x),则函数的图象关于直线x=a对称;
若函数y=f(x)满足f(a-x)=-f(a+x),则函数的图象关于点(a,0)对称.
3.两个函数图象的对称
(1)函数y=f(x)与y=f(-x)的图象关于y轴对称;
(2)函数y=f(x)与y=-f(x)的图象关于x轴对称;
(3)函数y=f(x)与y=-f(-x)的图象关于原点对称.
1.判断下列结论是否正确.(请在括号中打“√”或“×”)
(1)若函数y=f(x)是奇函数,则函数y=f(x-1)的图象关于点(1,0)对称.( √ )
(2)若函数y=f(x+1)是偶函数,则函数y=f(x)的图象关于直线x=1对称.( √ )
(3)函数y=5x与y=5-x的图象关于x轴对称.( × )
(4)若函数f(x)满足f(2+x)=f(2-x),则f(x)的图象关于直线x=2对称.( √ )
2.函数f(x)=的图象的对称中心为( )
A.(0,0) B.(0,1)
C.(1,0) D.(1,1)
答案 B
解析 因为f(x)==1+,由y=的图象向上平移一个单位长度得到y=1+的图象,又y=的图象关于点(0,0)对称,
所以f(x)=1+的图象关于点(0,1)对称.
3.已知定义在R上的函数f(x)在(-∞,2)上单调递增,且f(x+2)=f(2-x)对任意x∈R恒成立,则( )
A.f(-1)<f(3) B.f(0)>f(3)
C.f(-1)=f(3) D.f(0)=f(3)
答案 A
解析 因为f(x+2)=f(2-x),
所以f(x)的图象关于直线x=2对称,
所以f(3)=f(1),
由于f(x)在(-∞,2)上单调递增,
所以f(-1)<f(1)=f(3),f(0)<f(1)=f(3).
4.已知函数y=f(x)的图象经过点P(1,-2),则函数y=-f(-x)的图象必过点______.
答案 (-1,2)
解析 y=f(x)与y=-f(-x)的图象关于原点对称,y=f(x)的图象经过点P(1,-2),则函数y=-f(-x)的图象必过点(-1,2).
题型一 轴对称问题
[例1] (1)(2025·株洲模拟)已知f(x)是定义在R上的奇函数,且函数f(x+1)为偶函数,当-1≤x≤0时,f(x)=x3,则f 等于( )
A. B.-
C. D.-
答案 A
解析 由函数f(x+1)为偶函数,
可得函数f(x)的图象关于直线x=1对称,
所以f(2+x)=f(-x),
因为f(x)是定义在R上的奇函数,
所以f(4+x)=f(-2-x)=-f(2+x)=-f(-x)=f(x),
可得函数f(x)的周期为4,
所以f =f =-f =-=.
(2)已知函数f(x)的定义域为R,且f(x+2)为偶函数,f(x)在[2,+∞)上单调递减,则不等式f(-x2)>f(-1)的解集为________.
答案 (-1,1)
解析 ∵f(x+2)是偶函数,
∴f(x+2)的图象关于直线x=0对称,
∴f(x)的图象关于直线x=2对称,
又f(x)在[2,+∞)上单调递减,
∴f(x)在(-∞,2]上单调递增.
又-x2,-1∈(-∞,2],f(-x2)>f(-1),
∴-x2>-1,即x2<1,
∴-1<x<1,
∴原不等式的解集为(-1,1).
函数y=f(x)的图象关于直线x=a对称⇔f(x)=f(2a-x)⇔f(a-x)=f(a+x);
若函数y=f(x)满足f(a+x)=f(b-x),则y=f(x)的图象关于直线x=对称.
[即时训练]
(1)(2025·郴州检测)已知函数f(x)=-x2+bx+c,且f(x+1)是偶函数,则f(-1),f(1),f(2)的大小关系是( )
A.f(-1)<f(1)<f(2)
B.f(1)<f(2)<f(-1)
C.f(2)<f(-1)<f(1)
D.f(-1)<f(2)<f(1)
答案 D
解析 因为f(x+1)是偶函数,所以其对称轴为直线x=0,
所以f(x)的对称轴为直线x=1,
又二次函数f(x)=-x2+bx+c的开口向下,
根据自变量与对称轴的距离可得
f(-1)<f(2)<f(1).
(2)(2025·承德统考)已知函数f(x)(x∈R)满足f(x)=f(4-x),若y=|x-2|与y=f(x)图象的交点为(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3),(x4,y4),则x1+x2+x3+x4等于( )
A.-4 B.0
C.4 D.8
答案 D
解析 由f(x)=f(4-x)可知y=f(x)的图象关于直线x=2对称,y=|x-2|的图象关于直线x=2对称,
所以x1+x2+x3+x4=4×2=8.
题型二 中心对称问题
[例2] (1)(多选)下列说法中,正确的是( )
A.函数f(x)=的图象关于点(-2,2)中心对称
B.函数f(x)满足f(2x-1)为奇函数,则函数f(x)关于点(-1,0)中心对称
C.若函数y=f(x)过定点(0,1),则函数y=f(x-1)+1过定点(1,2)
D.函数y=的图象关于点(3,c)中心对称,则b+c=2
答案 ABC
解析 对于A,f(x)===2-,其图象可以由y=-的图象向左平移2个单位长度,再向上平移2个单位长度得到,且y=-的图象关于原点对称,故f(x)=的图象关于点(-2,2)中心对称,A正确;
对于B,因为f(2x-1)为奇函数,所以f(2x-1)=-f(-2x-1),所以f(x-1)=-f(-x-1),
所以f(x)=-f(-x-2),所以函数f(x)关于点(-1,0)中心对称,B正确;
对于C,函数y=f(x)的图象向右平移1个单位长度,再向上平移1个单位长度得到函数y=f(x-1)+1的图象,由于y=f(x)过定点(0,1),故函数y=f(x-1)+1过定点(1,2),C正确;
对于D,函数y===1+的图象关于点(3,c)中心对称,
所以解得b=3,c=1,
所以b+c=4,D不正确.
(2)(2025·南京模拟)已知函数y=f(x)满足f(-x)=f(2+x),其图象关于点(2,0)对称,f(2)=0,则f(18)=________.
答案 0
解析 因为函数y=f(x)的图象关于点(2,0)对称,
所以f(-x)=-f(4+x),
又f(-x)=f(2+x),
所以f(x+2)+f(x+4)=0,
所以f(x)-f(x+4)=0,即f(x)=f(x+4),
所以函数f(x)的一个周期为4,
所以f(18)=f(2)=0.
函数y=f(x)的图象关于点(a,b)对称⇔f(a+x)+f(a-x)=2b⇔2b-f(x)=f(2a-x);若函数y=f(x)满足f(a+x)+f(b-x)=c,则y=f(x)的图象关于点成中心对称.
[即时训练]
(1)(2025·扬州模拟)已知定义域为R的函数f(x)在[1,+∞)上单调递减,且f(x+1)为奇函数,则使得不等式f(x2-x)<f(2-2x)成立的实数x的取值范围是( )
A.(-1,2)
B.(-∞,-1)∪(2,+∞)
C.(-2,1)
D.(-∞,-2)∪(1,+∞)
答案 D
解析 因为f(x+1)为奇函数,
所以f(x)的图象关于点(1,0)对称,
因为f(x)在[1,+∞)上单调递减,
所以f(x)在R上单调递减,
所以x2-x>2-2x,即x2+x-2>0,解得x<-2或x>1,
所以x的取值范围为(-∞,-2)∪(1,+∞).
(2)已知定义域为R的函数f(x)的图象关于点(1,0)对称,且当x≥1时,f(x)=x2+mx+n,若f(-1)=-7,则3m+n等于( )
A.7 B.2
C.-2 D.-
答案 C
解析 因为定义域为R的函数f(x)的图象关于点(1,0)对称,且当x≥1时,f(x)=x2+mx+n,
若f(-1)=-7,则f(3)=-f(-1)=7.
故f(3)=32+3m+n=7,即3m+n=-2.
题型三 两个函数图象的对称
[例3] 已知函数y=f(x)是定义域为R的函数,则函数y=f(x+2)与y=f(4-x)的图象( )
A.关于直线x=1对称
B.关于直线x=3对称
C.关于直线y=3对称
D.关于点(3,0)对称
答案 A
解析 设P(x0,y0)为y=f(x+2)图象上任意一点,
则y0=f(x0+2)=f(4-(2-x0)),
所以点Q(2-x0,y0)在函数y=f(4-x)的图象上,
而点P(x0,y0)与点Q(2-x0,y0)关于直线x=1对称,
所以函数y=f(x+2)与y=f(4-x)的图象关于直线x=1对称.
函数y=f(a+x)的图象与函数y=f(b-x)的图象关于直线x=对称.
[即时训练]
下列函数与y=ex的图象关于直线x=1对称的是( )
A.y=ex-1 B.y=e1-x
C.y=e2-x D.y=ln x
答案 C
解析 与f(x)=ex的图象关于直线x=1对称的是f(2-x)=e2-x,即y=e2-x.
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