内容正文:
2.4 抽象函数的对称性与周期性
知识梳理
一、函数的对称性 ——和为常数有对称
函数图象的对称性主要有两种,一种是轴对称,另一种是中心对称。
函数图象的对称性主要包括函数图象自身的对称性(自对称)及不同函数图象之间的对称性(互对称).
(一)一个函数的自身的对称性
1、轴对称
(1)定义:若函数y=f(x)满足f(a+x)=f(a-x)或f(x)=f(2a-x),则函数y=f(x)的图象关于直线x=a对称.
特别地,当a=0时,f(x)=f(-x),则函数y=f(x)的图象关于y轴对称,函数为偶函数;
(2)推广:若函数y=f(x)满足f(a+x)=f(b-x),则函数y=f(x)的图象关于直线x=对称.
2、中心对称
(1)定义:若函数y=f(x)满足f(a+x)+f(a-x)=0或f(x)+f(2a-x)=0,则函数y=f(x)的图象关于点(a,0)对称.
特别地,当a=0时,f(x)+f(-x)=0,则函数y=f(x)的图象关于原点对称,函数为奇函数;
(2)推广:若函数y=f(x)满足f(a+x)+f(b-x)=c,则函数y=f(x)的图象关于点对称.
(二)两个函数的互对称
1、两个函数成轴对称:函数y=f(x)与y=f(2a-x)的图象关于直线x=a成轴对称.
特别地,当a=0时,函数y=f(x)与y=f(-x)的图象关于y轴对称;
【推广】两个函数y=f(a+x)与y=f(b-x)的图象关于直线x=对称.
2、两个函数成中心对称:函数y=f(x)与y=-f(2a-x)的图象关于点(a,0)成中心对称.
特别地,当a=0时,函数y=f(x)与y=-f(-x)的图象关于原点成中心对称;
【推广】两个函数y=f(x)与y=2b-f(2a-x)的图象关于点(a,b)对称.
3、 其他对称性结论
(1)函数与关于轴对称,函数与关于原点对称.
(2)互为反函数的两个函数关于直线对称。
(三)函数的对称性常用结论
(1)若函数y=f(x+a)是偶函数,则函数y=f(x)的图象关于直线x=a对称;
(2)若函数y=f(x+b)是奇函数,则函数y=f(x)的图象关于点(b,0)中心对称;
(3)若对于R上的任意x都有f(2a-x)=f(x)或f(-x)=f(2a+x)或f(a+x)=f(a-x),则y=f(x)的图象关于直线x=a对称.
(4)若,则函数关于点对称.
典例剖析
【考点一 函数对称性】
【方法一 由平移前后关系得对称】
【归纳总结】由平移关系得对称
是偶函数关于直线对称,
是奇函数关于对称
1.(25江苏锡山高二下月考)定义在上的函数和的图象关于轴对称,且函数是奇函数,则函数图象的对称中心为 .
【变式】(25河北邯郸高二下期末)已知函数的定义域为,函数是奇函数,则( )
A. B. C.5 D.10
2.(24安徽六安高一上期末)已知是偶函数,且在上是增函数,若在上恒成立,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【变式】(25山东临沂高二下月考)已知定义在R上的函数在区间上单调递增,若函数为偶函数,且,则不等式的解集为
3.(25江苏南京高二下月考)已知定义域为R的函数,满足是奇函数,是偶函数,则下列说法不一定正确的是( )
A.的图象关于直线对称 B.
C.的一个周期为4 D.的图象关于点对称
【练习】已知是定义在R上的函数,且满足为偶函数,为奇函数,则下列说法一定正确的是( ).
A.函数的图象关于直线对称 B.函数的周期为2
C.函数关于点中心对称 D.
【方法二 由式子特点得对称】
【总结归纳】由式子特点得函数对称性
1. 关键:一个函数的对称性,首先应满足自变量有对称关系,即“自变量和为常数有对称”,再满足函数值的对称关系
2. 判断方法:类比中点坐标理解
(1) 轴对称:自变量互为相反数,函数值相等。
如f(a+x)=f(a-x),则y=f(x)的图象关于直线x=a对称.
f(a+x)=f(b-x),则y=f(x)的图象关于直线x=对称.
(2) 中心对称:自变量互为相反数,函数值互为相反数(和为定值)。
如,则函数关于点对称.
4.(24江苏扬州高三上开学)已知函数在上单调递减且对任意满足,则不等式的解集是( )
A. B. C. D.
【变式】(25上海宝山高一下期末)已知函数的定义域为,满足,且在上为严格减函数,则不等式的解集为 .
5.(25河北高三下联考)已知定义在上的函数满足为偶函数,,则下列说法错误的是( )
A.的图象关于中心对称 B.的周期为8
C. D.当时,,则的值为
【变式】(24贵州六盘水高一上期末)(多选)已知定义在上的函数满足,且的图象关于直线对称,在上单调递减,则( )
A. B.在上单调递增
C. D.
【方法三 换元转化,回到根本定义】
(利用定义,进行换元转化)
6.(25江西赣州高一下月考)已知是上的连续函数,满足有,且.则下列说法中正确的是( )
A. B.为奇函数
C.的一个周期为8 D.是的一个对称中心
【变式】(25浙江金华高二下期末)(多选)定义在上的非常数函数满足,且,则( )
A. B.是的一条对称轴
C. D.
7.(25福建福州高三下模拟)(多选)已知定义在上的偶函数和奇函数满足,则( )
A.的图象关于点对称 B.是以8为周期的周期函数
C. D.
【变式】(25河南驻马店高三下模拟)(多选)已知函数是R上奇函数,是R上偶函数,且,则( )
A.的图象关于点对称 B.是周期函数
C. D.
8.(25重庆名校联盟高三下联考)(多选)已知函数是定义域为的奇函数,,若,,,则( )
A. B.的图象关于点对称
C.是周期为的周期函数 D.
【变式】(25湖南岳阳高二下期中)已知函数,的定义域均为,且,.若的图像关于直线对称,,则( )
A.22 B. C. D.24
(已知对称,先得式子关系,再转化)
9.(24吉林长春高三上开学)下列函数中,其图象与函数 的图象关于直线 对称的是( )
A. B.
C. D.
【变式】(25河北衡水高二下期末)已知定义域为R的函数满足关于对称,,则( )
A. B.2025 C.2 D.1
10.(24内蒙古高三上期末)(多选)已知定义在上的函数满足.若的图象关于点对称,则( )
A.的图象关于点对称 B.是偶函数
C.是奇函数 D.的周期
【变式】(25河北保定高二下期末模拟)若定义在上的函数满足是偶函数,函数的图象关于点中心对称,若,则 .
11.(24四川绵阳高三上月考)已知函数与的定义域均为,且它们的图象关于对称,若奇函数满足,下列关于函数的性质说法不一定正确的有( )
A.关于对称 B.关于点对称
C.是的一个周期 D.
知识梳理
二、函数的周期性 ——差为常数有周期
1. 周期函数:对于函数,如果存在一个非零常数,使得当取定义域内的任何值时,都有,那么就称函数为周期函数,称为这个函数的周期.
2. 最小正周期:如果在周期函数的所有周期中存在一个最小的正数,那么称这个最小整数叫做的最小正周期.
3. 求函数周期的通用方法:求一般函数周期常用递推法和换元法。
①递推法:若f(x+a)=-f(x),则f(x+2a)=f[(x+a)+a]=-f(x+a)=f(x),所以周期T=2a.
②换元法:若f(x+a)=f(x-a),令x-a=t,x=t+a,则f(t)=f(t+2a),所以周期T=2a.
4. 常见的确定函数周期的结论
周期函数f(x)满足的条件
周期
a
f(x+a)=f(x-a)
2a
2a
f(x+a)=-f(x-a)
4a
f(x+a)=-f(x)
2a
2a
2a
4a
三.函数的奇偶性、周期性、对称性综合
周期函数f(x)满足的条件
周期
周期性+对称性综合
关于直线x=a与x=b对称 或
2|b-a|
关于点(a,0)与点(b,0)对称 或
2|b-a|
关于直线x=a与点(b,0)对称或
4|b-a|
奇偶性+对称性综合
偶函数,关于直线x=a对称 或
2a
奇函数,关于对称 或
奇函数,关于直线x=a对称 或
4a
偶函数,关于对称 或
4a
【考点二 函数周期性的判断及应用】典例剖析
【方法一 由对称性得周期】
【总结归纳】由对称性得周期性
两点:(a,0),(b,0)→ 周期T=
两轴:直线x=a,直线x=b → 周期T=
一点一轴:(a,0),直线x=b → 周期T=
【注】结合sinx的图象理解记忆
12.(24广西桂林高一上联考)(多选)对于定义在上的函数,若是奇函数,是偶函数,且在上单调递减,则( )
A. B.
C. D.在上单调递减
【变式】已知是定义在上的函数,且满足为偶函数,为奇函数,则下列说法正确的是( )
①函数的图象关于直线对称 ②函数的图象关于点中心对称
③函数的周期为4 ④
A.①②③ B.①②④ C.②③④ D.①③④
13.(24黑龙江哈尔滨高一上期中)在R上定义的函数是奇函数,且,若在区间上是减函数,则关于下列说法正确的是( )
A.在区间上是增函数,在区间上是增函数
B.在区间上是增函数,在区间上是减函数
C.在区间上是减函数,在区间上是增函数
D.在区间上是减函数,在区间上是减函数
【变式】(25四川达州高一下期中)(多选)已知函数的定义域为R,函数是奇函数,且对任意实数都有,则下列结论正确的有( )
A.函数的图像关于轴对称
B.函数的图像关于点对称
C.函数是最小正周期为2的周期函数
D.若函数满足,则
【方法二 由式子特点确定周期】
【总结归纳】由式子特点确定周期
1.根本:一个函数具有周期性,可以理解为左右平移之后与原来一致,所以首先应满足自变量是不变的,即“自变量不变(差为常数)有周期”,但存在“错位关系”
2.常见结论:
f(x)=f(x+a) → 周期T=
f(x+a)=f(x+b) → 周期T=
f(x+a)+f(x+b)=c → 周期T=
f(x+a)= → 周期T=
【注】①类比图象平移进行理解
②根本推导方法:递推法、换元法进行转化
14.(24四川遂宁高一上期末)已知函数的正周期为且满足,又函数为偶函数,则的一个值可以为 .
【变式】(25河南高一下联考)已知函数满足,当时,,且,则当时,不等式的解集为 .
15.(24四川高三上联考)已知函数是定义在上的偶函数,且,若当时,,则 .
16.定义在上的奇函数,满足,当时,,则的解集为( )
A. B.
C. D.
【变式】已知定义在上的函数满足,且为奇函数,,则 ( )
A.4047 B.4048 C.4049 D.4050
17.(24安徽高一上期末)若偶函数对任意都有,且当时,,则 .
【变式】(24四川雅安高一上月考)(多选)已知定义在R上的函数满足,且当时,,则( )
A.是周期为2的周期函数
B.当时,
C.的图象与的图象有两个公共点
D.在上单调递增
18.(25西南名校联盟高考诊断性测试)(多选)函数满足,且,,下列说法正确的有( )
A.为的一个周期 B.为奇函数
C. D.
【方法三 根本:递推法、换元法转化】
【归纳总结】求函数周期的根本方法:递推法和换元法
①递推法:若f(x+a)=-f(x),则f(x+2a)=f[(x+a)+a]=-f(x+a)=f(x),所以周期T=2a.
②换元法:若f(x+a)=f(x-a),令x-a=t,x=t+a,则f(t)=f(t+2a),所以周期T=2a.
19.(24山东高三上期中)若定义在上的函数满足,是奇函数,,则( )
A.2 B.3 C.4 D.5
【变式】(24江苏无锡高一上期末)(多选)已知定义在上的偶函数的图象是连续的,且满足, 都有,则下列结论正确的是( )
A.的一个周期为6 B.在区间上单调递减
C.恒成立 D.在区间上共672个零点
20.(25辽宁丹东高三上月考)已知函数的定义域为,,则( )
A. B.0 C.1 D.2
【变式】(24湖南雅礼高二下月考)已知函数为定义在上的偶函数,,且,则下列选项不正确的是( )
A. B.的图象关于点对称
C.以为周期的函数 D.
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2.4 抽象函数的对称性与周期性
知识梳理
一、函数的对称性 ——和为常数有对称
函数图象的对称性主要有两种,一种是轴对称,另一种是中心对称。
函数图象的对称性主要包括函数图象自身的对称性(自对称)及不同函数图象之间的对称性(互对称).
(一)一个函数的自身的对称性
1、轴对称
(1)定义:若函数y=f(x)满足f(a+x)=f(a-x)或f(x)=f(2a-x),则函数y=f(x)的图象关于直线x=a对称.
特别地,当a=0时,f(x)=f(-x),则函数y=f(x)的图象关于y轴对称,函数为偶函数;
(2)推广:若函数y=f(x)满足f(a+x)=f(b-x),则函数y=f(x)的图象关于直线x=对称.
2、中心对称
(1)定义:若函数y=f(x)满足f(a+x)+f(a-x)=0或f(x)+f(2a-x)=0,则函数y=f(x)的图象关于点(a,0)对称.
特别地,当a=0时,f(x)+f(-x)=0,则函数y=f(x)的图象关于原点对称,函数为奇函数;
(2)推广:若函数y=f(x)满足f(a+x)+f(b-x)=c,则函数y=f(x)的图象关于点对称.
(二)两个函数的互对称
1、两个函数成轴对称:函数y=f(x)与y=f(2a-x)的图象关于直线x=a成轴对称.
特别地,当a=0时,函数y=f(x)与y=f(-x)的图象关于y轴对称;
【推广】两个函数y=f(a+x)与y=f(b-x)的图象关于直线x=对称.
2、两个函数成中心对称:函数y=f(x)与y=-f(2a-x)的图象关于点(a,0)成中心对称.
特别地,当a=0时,函数y=f(x)与y=-f(-x)的图象关于原点成中心对称;
【推广】两个函数y=f(x)与y=2b-f(2a-x)的图象关于点(a,b)对称.
3、 其他对称性结论
(1)函数与关于轴对称,函数与关于原点对称.
(2)互为反函数的两个函数关于直线对称。
(三)函数的对称性常用结论
(1)若函数y=f(x+a)是偶函数,则函数y=f(x)的图象关于直线x=a对称;
(2)若函数y=f(x+b)是奇函数,则函数y=f(x)的图象关于点(b,0)中心对称;
(3)若对于R上的任意x都有f(2a-x)=f(x)或f(-x)=f(2a+x)或f(a+x)=f(a-x),则y=f(x)的图象关于直线x=a对称.
(4)若,则函数关于点对称.
典例剖析
【考点一 函数对称性】
【方法一 由平移前后关系得对称】
【归纳总结】由平移关系得对称
是偶函数关于直线对称,
是奇函数关于对称
1.(25江苏锡山高二下月考)定义在上的函数和的图象关于轴对称,且函数是奇函数,则函数图象的对称中心为 .
【答案】
【分析】由函数是奇函数求出的对称中心为,求出该点关于y轴对称的点即为图象的对称中心.
【详解】因为函数是奇函数,所以,
即,所以的对称中心为,
因为函数和的图象关于轴对称,
所以函数图象的对称中心为.
故答案为:
【变式】(25河北邯郸高二下期末)已知函数的定义域为,函数是奇函数,则( )
A. B. C.5 D.10
【答案】A
【分析】根据函数图象变换以及奇函数性质,可得函数的图象关于中心对称,得到,进而求得即可得答案.
【详解】由的图象向右平移3个单位长度,再向下平移2个单位长度,可得函数的图象,
因为函数是奇函数,
即该函数图象关于中心对称,
所以函数的图象关于中心对称,
所以,
因此,,,
所以,
故选:A.
2.(24安徽六安高一上期末)已知是偶函数,且在上是增函数,若在上恒成立,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据对称性可得单调性,由此可将恒成立的不等式化为,根据二次函数图象讨论的方法可构造不等式组求得结果.
【详解】为偶函数,,关于直线对称,
又在上是增函数,在上是减函数,
在上恒成立,在上恒成立,
在上恒成立,
当时,,不合题意;
当时,,符合题意;
当,即时,,解得:或;
综上所述:实数的取值范围为.
故选:A.
【点睛】方法点睛:本题考查利用函数单调性、对称性求解函数不等式的问题,解决此类问题中,对称性和单调性的作用如下:
(1)对称性:统一不等式两侧符号,同时根据对称性确定对称区间的单调性;
(2)单调性:将函数值的大小关系转化为自变量之间的大小关系.
【变式】(25山东临沂高二下月考)已知定义在R上的函数在区间上单调递增,若函数为偶函数,且,则不等式的解集为
【答案】
【分析】根据已知及偶函数性质得的图象关于直线对称,且,结合区间单调性和对称性求不等式的解集.
【详解】因为定义域为R,且为偶函数,则,
所以的图象关于直线对称,因为,则,
根据已知区间单调性和对称性:时,得,时,得,
综上,不等式的解集为.
故答案为:
3.(25江苏南京高二下月考)已知定义域为R的函数,满足是奇函数,是偶函数,则下列说法不一定正确的是( )
A.的图象关于直线对称 B.
C.的一个周期为4 D.的图象关于点对称
【答案】B
【分析】根据条件中的对称性,变形判断AD,再结合判断C,根据对称性,再判断B.
【详解】由是偶函数,可知,则关于对称,故A正确;
因为是奇函数,所以也是奇函数,关于点对称,故D正确;
由AD可知,,即,即,
则,所以是周期函数,周期为4,故C正确;
由可知,,函数关于对称,
但不确定,故B错误.
故选:B
【练习】已知是定义在R上的函数,且满足为偶函数,为奇函数,则下列说法一定正确的是( ).
A.函数的图象关于直线对称 B.函数的周期为2
C.函数关于点中心对称 D.
【答案】D
【分析】利用函数的奇偶性、对称性与周期性对选项逐一分析即可.
【详解】因为为偶函数,所以,
所以,,
所以函数关于直线对称,不能确定是否关于直线对称,A错误;
因为为奇函数,所以,
所以,所以,
所以函数关于点中心对称,故C错误,
由与得,即,
故,所以函数的周期为4,故B错误;
,故D正确.
故选:D.
【方法二 由式子特点得对称】
【总结归纳】由式子特点得函数对称性
1. 关键:一个函数的对称性,首先应满足自变量有对称关系,即“自变量和为常数有对称”,再满足函数值的对称关系
2. 判断方法:类比中点坐标理解
(1) 轴对称:自变量互为相反数,函数值相等。
如f(a+x)=f(a-x),则y=f(x)的图象关于直线x=a对称.
f(a+x)=f(b-x),则y=f(x)的图象关于直线x=对称.
(2) 中心对称:自变量互为相反数,函数值互为相反数(和为定值)。
如,则函数关于点对称.
4.(24江苏扬州高三上开学)已知函数在上单调递减且对任意满足,则不等式的解集是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】由对任意满足得出的对称轴为直线,结合函数在上单调递减得出在上单调递增,根据对称性及单调性求解不等式即可.
【详解】因为对任意满足,所以的对称轴为直线,
又函数在上单调递减,所以在上单调递增,
所以,解得,
故选:B.
【变式】(25上海宝山高一下期末)已知函数的定义域为,满足,且在上为严格减函数,则不等式的解集为 .
【答案】
【分析】根据题设有关于对称,在上为严格增函数,利用对称性和单调性有,即可求解.
【详解】由,即关于对称,
又在上为严格减函数,则在上为严格增函数,
由,则,即,
所以不等式的解集为.
故答案为:
5.(25河北高三下联考)已知定义在上的函数满足为偶函数,,则下列说法错误的是( )
A.的图象关于中心对称
B.的周期为8
C.
D.当时,,则的值为
【答案】D
【分析】根据题意推理论证周期性、奇偶性、对称性逐一求解判断各项
【详解】因为,所以的图象关于中心对称,故A正确;
因为为偶函数,所以
所以,又因为,
所以,所以,
所以,所以的一个周期为8,故B正确;
,故C正确;
由,得,
又当时,,所以,即,故D错误.
故选:D
【变式】(24贵州六盘水高一上期末)(多选)已知定义在上的函数满足,且的图象关于直线对称,在上单调递减,则( )
A. B.在上单调递增
C. D.
【答案】ACD
【分析】对于A,由可得关于对称,结合的图象关于直线对称,可得周期性,可判断选项正误;对于B,由A分析结合单调性可判断选项正误;对于C,由的图象关于直线对称,可判断选项正误;对于D,由AB分析可判断选项正误.
【详解】对于A,因,则,
得图象关于对称,又图象关于直线对称,则,
则,得,
则周期为4,则,故A正确;
对于B,因在上单调递减,又图象关于对称,
则在上单调递减,故B错误;
对于C,因图象关于直线对称,则,
又周期为4,则,故C正确;
对于D,注意到,,
则,
由B分析可知,在上单调递减,结合,
可得,故D正确.
故选:ACD
【方法三 换元转化,回到根本定义】
(利用定义,进行换元转化)
6.(25江西赣州高一下月考)已知是上的连续函数,满足有,且.则下列说法中正确的是( )
A. B.为奇函数
C.的一个周期为8 D.是的一个对称中心
【答案】D
【分析】对中分别赋值,得出,进一步研究函数的奇偶性与对称性,对选项逐一分析即可.
【详解】对于A选项,由题,令,则
,故A不正确;
对于B选项,令,则,即,则为偶函数,故B不正确;
对于C选项,令,则,
故,两式相加整理得:即
故,故的一个周期为6,
则,故的一个周期为8不成立,C不正确,
对于D选项,由且为偶函数,故,
所以是的一个对称中心,故D正确;
故选:D.
【变式】(25浙江金华高二下期末)(多选)定义在上的非常数函数满足,且,则( )
A.
B.是的一条对称轴
C.
D.
【答案】BCD
【分析】赋值即可求解判断A;赋值即可判断B;赋值,可得,进而结合重要不等式即可判断C;赋值可得,进而得到函数是周期为4的周期函数,进而求解判断D.
【详解】A选项,由,,
令,得,
因为不为常数函数,则不恒为0,故,故A错误;
B选项,令,得,
所以是的一条对称轴,故B正确;
C选项,令,得,
则,
当且仅当时等号成立,故C正确;
D选项,令,得,
因为,所以,
则,即,
则,故,
所以函数是一个周期为4的周期函数,
由,,,
则,,,
则,
则,
故D正确.
故选:BCD.
7.(25福建福州高三下模拟)(多选)已知定义在上的偶函数和奇函数满足,则( )
A.的图象关于点对称 B.是以8为周期的周期函数
C. D.
【答案】BC
【分析】根据函数奇偶性以及表达式,可得,则的图象关于点对称,故A错误;化简可得,故B正确;又,可得,故C正确;利用赋值法可求得,故D错误.
【详解】对于A,由题意,,且,
又,即①,
用替换中的,得②,
由①+②得,所以的图象关于点对称,故A错误;
对于B,由,可得,即,
所以,
所以是以8为周期的周期函数,故B正确;
对于C,由①可得,则,
所以,故C正确;
对于D,因为,为偶函数,所以,
令,则有,
令,则有,
令,则有,
,
令,则有,
所以
,故D错误.
故选:BC.
【变式】(25河南驻马店高三下模拟)(多选)已知函数是R上奇函数,是R上偶函数,且,则( )
A.的图象关于点对称 B.是周期函数
C. D.
【答案】ABD
【分析】对于A,根据函数和的奇偶性及,结合赋值法得,得图象的对称点,即可判断A;对于B,由A选项知,结合已知条件利用赋值法,得到函数是周期为4的周期函数,即可判断B;由题意可求得,由函数是周期为4的周期函数得,即可判断选项C;由A选项知,由C选项知,进而计算求解即可判断选项D.
【详解】对于A,因为函数是R上奇函数,所以,
因为函数是R上偶函数,所以,
对于,取为得:,即,
联立,可得,
所以函数关于点对称,故A正确;
对于B,对于,取为,得,
因为,所以,
由A选项知,取为,得,
联立,得,
取为,得,
取为,得,
所以,所以函数是周期为4的周期函数,故B正确;
对于C,由函数是R上奇函数可知,,
因为是R上偶函数,所以,
所以,
又因为是周期为4的周期函数,所以,故C错误;
对于D,由A选项知,所以,, ,,
由C选项知,
所以,故D正确.
故选:ABD.
8.(25重庆名校联盟高三下联考)(多选)已知函数是定义域为的奇函数,,若,,,则( )
A. B.的图象关于点对称
C.是周期为的周期函数 D.
【答案】BCD
【分析】根据给定条件,结合函数对称性、周期性的定义探讨函数性质,再逐项计算判断得解.
【详解】因为函数是定义域为的奇函数,,且,,
对于A选项,因为,则,A错;
对于B选项,由可得,
整理可得,
当时,则有,即,
当时,,也满足,
所以,函数的图象关于点对称,B对;
对于C选项,因为是定义域为的奇函数,
且,所以,函数是周期为的周期函数,C对;
对于D选项,因为函数是定义域为的奇函数,
则,,,,
,所以,,
因为,则,D对.
故选:BCD.
【点睛】结论点睛:对称性与周期性之间的常用结论:
(1)若函数的图象关于直线和对称,则函数的周期为;
(2)若函数的图象关于点和点对称,则函数的周期为;
(3)若函数的图象关于直线和点对称,则函数的周期为.
【变式】(25湖南岳阳高二下期中)已知函数,的定义域均为,且,.若的图像关于直线对称,,则( )
A.22 B. C. D.24
【答案】C
【分析】根据对称性和已知条件得到,从而得到,,然后根据条件得到的值,再由题意得到从而得到的值即可求解.
【详解】因为的图像关于直线对称,
所以,
因为,所以,即,
因为,所以,
代入得,即,
所以,
.
因为,所以,即,所以.
因为,所以,又因为,
联立得,,
所以的图像关于点中心对称,因为函数的定义域为,
所以
因为,所以.
所以.
故选:C
(已知对称,先得式子关系,再转化)
9.(24吉林长春高三上开学)下列函数中,其图象与函数 的图象关于直线 对称的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】根据直线对称的性质,结合中点坐标公式进行求解即可.
【详解】设函数的图象为曲线,该曲线关于对称的曲线为,
设曲线上任意一点的坐标为,则有,
该点关于直线对称点的坐标为,
因此有,代入中,
得,
故选:C
【变式】(25河北衡水高二下期末)已知定义域为R的函数满足关于对称,,则( )
A. B.2025 C.2 D.1
【答案】C
【分析】的对称性可得为偶函数,再由可得为周期4的函数且关于对称,进而可求的结果;
【详解】定义域为R的函数满足关于对称,
,即,
是偶函数,
又,
,函数的周期为4,
又由,,
,
关于对称,
.
故选:C.
10.(24内蒙古高三上期末)(多选)已知定义在上的函数满足.若的图象关于点对称,则( )
A.的图象关于点对称 B.是偶函数
C.是奇函数 D.的周期
【答案】AB
【分析】令,推导出,结合函数的对称性可判断A选项;利用函数奇偶性的定义可判断BC选项;利用特殊值法可判断D选项.
【详解】对于A选项,设,因为函数的图象关于点对称,
即函数的的图象关于点对称,则,
所以,令,可得,
可得,所以的图象关于点对称,则A正确.
对于B选项,由已知得,
设,则,
所以,所以是偶函数,则B正确;
对于C选项,若函数是奇函数,则,可得,
即函数的图象关于点对称,
但函数的图象关于点对称,题中条件无法推出函数的图象关于点对称,则C错误;
对于D选项,若函数的周期为,则,
事实上,在等式中,令,则,则,矛盾,故D错误.
故选:AB.
【点睛】结论点睛:本题考查函数的对称性的判断,可利用以下结论来转化:
①函数的图象关于点对称,则;
②函数的图象关于直线对称,则.
【变式】(25河北保定高二下期末模拟)若定义在上的函数满足是偶函数,函数的图象关于点中心对称,若,则 .
【答案】2
【分析】根据已知推导是周期为4的奇函数,且,再利用周期性、奇函数性质及对称性求函数值.
【详解】由题设,则,
由函数的图象关于点中心对称,则,
即,则有,即,
所以为上的奇函数,则,
由可得,故,
即4为的周期.又,,则,
于是.
故答案为:2
11.(24四川绵阳高三上月考)已知函数与的定义域均为,且它们的图象关于对称,若奇函数满足,下列关于函数的性质说法不一定正确的有( )
A.关于对称 B.关于点对称
C.是的一个周期 D.
【答案】B
【来源】四川省绵阳中学2025届高三上学期高考适应性月考卷(一)数学试题
【分析】根据给定条件,结合对称性、奇函数的性质可得函数图象的对称中心及对称轴,再逐项判断即得.
【详解】对于A,令是函数的图象上任意一点,则在的图象上,
即,则,由为奇函数,得,
则有,函数的图象关于点对称,
又,则,函数的图象关于对称,A正确;
对于C,,即,
则,的周期,C正确;
对于D,,则,D正确;
对于B,由,得,函数的图象关于对称,
若图象关于点对称,则,即,
而没有条件确保恒成立,B错误.
故选:B
知识梳理
二、函数的周期性 ——差为常数有周期
1. 周期函数:对于函数,如果存在一个非零常数,使得当取定义域内的任何值时,都有,那么就称函数为周期函数,称为这个函数的周期.
2. 最小正周期:如果在周期函数的所有周期中存在一个最小的正数,那么称这个最小整数叫做的最小正周期.
3. 求函数周期的通用方法:求一般函数周期常用递推法和换元法。
①递推法:若f(x+a)=-f(x),则f(x+2a)=f[(x+a)+a]=-f(x+a)=f(x),所以周期T=2a.
②换元法:若f(x+a)=f(x-a),令x-a=t,x=t+a,则f(t)=f(t+2a),所以周期T=2a.
4. 常见的确定函数周期的结论
周期函数f(x)满足的条件
周期
a
f(x+a)=f(x-a)
2a
2a
f(x+a)=-f(x-a)
4a
f(x+a)=-f(x)
2a
2a
2a
4a
三.函数的奇偶性、周期性、对称性综合
周期函数f(x)满足的条件
周期
周期性+对称性综合
关于直线x=a与x=b对称 或
2|b-a|
关于点(a,0)与点(b,0)对称 或
2|b-a|
关于直线x=a与点(b,0)对称或
4|b-a|
奇偶性+对称性综合
偶函数,关于直线x=a对称 或
2a
奇函数,关于对称 或
奇函数,关于直线x=a对称 或
4a
偶函数,关于对称 或
4a
【考点二 函数周期性的判断及应用】典例剖析
【方法一 由对称性得周期】
【总结归纳】由对称性得周期性
两点:(a,0),(b,0)→ 周期T=
两轴:直线x=a,直线x=b → 周期T=
一点一轴:(a,0),直线x=b → 周期T=
【注】结合sinx的图象理解记忆
12.(24广西桂林高一上联考)(多选)对于定义在上的函数,若是奇函数,是偶函数,且在上单调递减,则( )
A.
B.
C.
D.在上单调递减
【答案】BCD
【来源】广西桂林市2024-2025学年高一上学期联合调研检测数学试题
【分析】结合函数图象变换,利用奇函数得的图象关于点对称,利用偶函数得的图象关于直线对称,从而有,,,,两者结合可得,这样可计算选项C中的和,再由对称性可判断单调性.
【详解】若是奇函数,即它的图象关于原点对称,
把的图象向左平移1个单位,再向上平移一个单位得的图象,
因此的图象关于点对称,所以,,
是偶函数,即它的图象关于轴对称,的图象向右平移一个单位得的图象,
因此的图象关于直线对称,从而,,B正确;
所以 ,即,
,所以,A错;
,C正确;
在上递减,它关于直线对称,则在上递增,
又它的图象关于点对称,则在上递增,
再由它关于直线对称得它在上递减,D正确,
故选:BCD.
【变式】已知是定义在上的函数,且满足为偶函数,为奇函数,则下列说法正确的是( )
①函数的图象关于直线对称 ②函数的图象关于点中心对称
③函数的周期为4 ④
A.①②③ B.①②④ C.②③④ D.①③④
【答案】C
【分析】根据题中抽象函数满足的条件,分别求出周期性、对称轴、对称中心等性质,进行运算和逐一判断,从而得出结论.
【详解】因为为偶函数,所以,所以,,
所以函数关于直线对称,不能确定是否关于直线对称,①错误;
因为为奇函数,所以,所以,所以,
所以函数关于点中心对称,故②正确,
由①可知,,由②可知,,故有,令,则有,
所以,解得,
所以函数的周期为4,故③正确;
,故④正确.
故选:C.
13.(24黑龙江哈尔滨高一上期中)在R上定义的函数是奇函数,且,若在区间上是减函数,则关于下列说法正确的是( )
A.在区间上是增函数,在区间上是增函数
B.在区间上是增函数,在区间上是减函数
C.在区间上是减函数,在区间上是增函数
D.在区间上是减函数,在区间上是减函数
【答案】A
【分析】由题得到的对称中心与对称轴,然后判断单调性即可.
【详解】由题可知关于点对称;关于轴对称;
所以也关于点对称,关于轴对称;
因为在区间上是减函数
所以在区间上是增函数,在是减函数,在是增函数;
故选:A
【变式】(25四川达州高一下期中)(多选)已知函数的定义域为R,函数是奇函数,且对任意实数都有,则下列结论正确的有( )
A.函数的图像关于轴对称
B.函数的图像关于点对称
C.函数是最小正周期为2的周期函数
D.若函数满足,则
【答案】ABD
【分析】对于A,利用函数是奇函数得,再由题干另一条件得,
故,即为偶函数;对于B,由可知确实是关于对称,
对于C,由可知周期为;对于D,易知也是周期为4的周期函数,
且由的对称性可知,由此可判断D选项.
【详解】对于A,由函数是奇函数,则,用代换上式中的,
得,又因为对任意实数都有,即有,
也即,故,所以函数的图像关于轴对称,故A正确;
对于B,由上述分析知,即,
也即函数的图像关于对称,故B正确;
对于C,由上述分析知,用代换上式中的,
得,故是周期为4的周期函数,故C错误;
对于D,由题意知,则,
故也是周期为4的周期函数,而为满足条件的函数,
但此函数的周期为任意非零实数,故C错误.
则,
由上述分析知,所以,
所以,
故,故D正确.
故选:ABD.
【方法二 由式子特点确定周期】
【总结归纳】由式子特点确定周期
1.根本:一个函数具有周期性,可以理解为左右平移之后与原来一致,所以首先应满足自变量是不变的,即“自变量不变(差为常数)有周期”,但存在“错位关系”
2.常见结论:
f(x)=f(x+a) → 周期T=
f(x+a)=f(x+b) → 周期T=
f(x+a)+f(x+b)=c → 周期T=
f(x+a)= → 周期T=
【注】①类比图象平移进行理解
②根本推导方法:递推法、换元法进行转化
14.(24四川遂宁高一上期末)已知函数的正周期为且满足,又函数为偶函数,则的一个值可以为 .
【答案】(答案不唯一)
【分析】利用周期函数的定义求得,再利用偶函数的性质求得,从而得解.
【详解】因为,所以必然是的一个正周期,
又的正周期为,所以可以为;
因为函数为偶函数,
所以,即,
则,由的任意性得,即;
所以可以为,则的一个值可以为.
故答案为:(答案不唯一).
【变式】(25河南高一下联考)已知函数满足,当时,,且,则当时,不等式的解集为 .
【答案】
【分析】首先确定函数的周期,再利用周期,求和的解析式,再解不等式.
【详解】由知,函数是周期函数,周期为4,
,得,
所以当时,,
设, ,
则,得,即,
当, ,
则,得,即,
综上可知不等式的解集为.
故答案为:
15.(24四川高三上联考)已知函数是定义在上的偶函数,且,若当时,,则 .
【答案】7
【分析】求出的周期,结合周期性与偶函数性质即可求得结果.
【详解】因为,所以,所以是周期为4的周期函数,
所以 ,
又是偶函数,所以.
所以.
故答案为:7.
16.定义在上的奇函数,满足,当时,,则的解集为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】根据题意求得函数是周期为4的函数,且图象关于对称,进而画出函数的图象,得到当时,求得的解,进而求得不等式的解集.
【详解】由题意,函数满足,可得,
所以函数是周期为4的函数.
又由为上的奇函数,可得,
所以,可得函数的图象关于直线对称.
因为当时,,
当时,,
所以,所以,
当,
所以,
可得函数的图象,如图所示,
当时, ,解得或,
所以不等式的解集为.
故选:C
【变式】已知定义在上的函数满足,且为奇函数,,则 ( )
A.4047 B.4048 C.4049 D.4050
【答案】C
【分析】首先判断抽象函数的周期,再根据条件求函数值,再根据周期求函数值的和.
【详解】由可得,
故的一个周期为4,
由为奇函数可得,得,
对于,令,得,则,
令,得,又,所以,
则,
故
.
故选:C.
17.(24安徽高一上期末)若偶函数对任意都有,且当时,,则 .
【答案】
【分析】先求出函数的周期,利用周期性将化为,再利用函数的奇偶性,有,代入解析式即可求解.
【详解】因为,所以,
所以的周期为,且为偶函数,即,
当时,,.
故答案为:
【变式】(24四川雅安高一上月考)(多选)已知定义在R上的函数满足,且当时,,则( )
A.是周期为2的周期函数
B.当时,
C.的图象与的图象有两个公共点
D.在上单调递增
【答案】ACD
【分析】根据已知可得,即可得出A项;根据已知求出时的解析式,进而根据周期性,得出函数在上的解析式,即可判断B项;根据A、B的结论作出函数的图象以及的图象,结合端点处的函数值,结合图象,即可判断C项;先根据解析式,判断得出函数在上单调递增,即可根据周期性,得出D项.
【详解】对于A项,由已知可得,
所以,是周期为2的周期函数,故A正确;
对于B项,,则.
由已知可得,.
又,
所以,.
又的周期为2,所以.
,则,,
所以,.故B错误;
对于C项,由A、B可知,当时,;
当时,,且的周期为2.
作出函数以及的图象,
显然,当时,的图象与的图象没有交点.
又,,,
由图象可知,的图象与的图象有两个公共点,故C项正确;
对于D项,,则,.
又的周期为2,所以在上单调递增.
当时,,显然在上单调递增.
且,
所以,在上单调递增.
根据函数的周期性可知,在上单调递增.故D正确.
故选:ACD.
18.(25西南名校联盟高考诊断性测试)(多选)函数满足,且,,下列说法正确的有( )
A.为的一个周期 B.为奇函数
C. D.
【答案】ABC
【分析】由,通过代入,可求得周期为4,进而判定A;再结合,可判断B;再通过特值代入,可判断C;联想到正切函数的两角和公式和正切函数的性质,可以想到举例从而否定D.
【详解】对于A,当有意义,且,时,
则,
则,
.
当时,(无意义),
可得,
所以,
所以.
当时,,
可得,
综上,总有.
故为的一个周期,故A正确;
对于B,,即,函数关于点对称.
又由为的一个周期,所以,
所以,故为奇函数,故B正确;
对于C,为奇函数,但无法直接判定有意义.
但已知,可得有意义,故有意义,,
所以分母不为零,有意义,从而,即,
所以,故C正确;
对于D,.
因为,
,,
满足题设所有条件,但是不存在(),故D错误.
故选:ABC.
【方法三 根本:递推法、换元法转化】
【归纳总结】求函数周期的根本方法:递推法和换元法
①递推法:若f(x+a)=-f(x),则f(x+2a)=f[(x+a)+a]=-f(x+a)=f(x),所以周期T=2a.
②换元法:若f(x+a)=f(x-a),令x-a=t,x=t+a,则f(t)=f(t+2a),所以周期T=2a.
19.(24山东高三上期中)若定义在上的函数满足,是奇函数,,则( )
A.2 B.3 C.4 D.5
【答案】D
【分析】根据条件判断抽象函数的周期,对称性,根据周期性和对称性求函数值,再代入求和.
【详解】根据,以代换得:,所以,可知函数的周期为4,
因为是上的奇函数,所以,即关于点对称,
于是,,
由,取得,即,
则,因此,取,得,
于是 ,
因此,.
故选:D.
【点睛】关键点点睛:本题的关键是利用赋值,赋变量,转化抽象关系式,判断函数的周期性和对称性.
【变式】(24江苏无锡高一上期末)(多选)已知定义在上的偶函数的图象是连续的,且满足, 都有,则下列结论正确的是( )
A.的一个周期为6
B.在区间上单调递减
C.恒成立
D.在区间上共672个零点
【答案】BC
【分析】根据给定条件,推导求出函数的周期,利用单调性定义确定函数在上的单调性,再逐项分析判断得解.
【详解】函数的定义域为,由,得,
则,因此函数的周期为12,
由都有,得函数在上单调递增,
则,因此6不是函数的周期,A错误;
由函数是偶函数,得函数在上单调递减,因此在区间上单调递减,B正确;
显然,C正确;
在中,令,得,因此,
显然,因此在区间上函数有两个零点3和9,
而,函数在区间上的图象可由区间上的图象平移而得,
则函数在区间上有1个零点,于是在上的零点个数为,
由偶函数知,在上的零点个数为,所以在区间上共674个零点,D错误.
故选:BC
【点睛】方法点睛:函数零点个数判断方法:(1)直接法:直接求出f(x)=0的解;(2)图象法:作出函数f(x)的图象,观察与x轴公共点个数或者将函数变形为易于作图的两个函数,作出这两个函数的图象,观察它们的公共点个数.
20.(25辽宁丹东高三上月考)已知函数的定义域为,,则( )
A. B.0 C.1 D.2
【答案】B
【分析】先判断函数的奇偶性,然后研究函数的周期性,再结合赋值法表示出,利用周期性即可得到问题的答案.
【详解】因为函数的定义域为,且,
令代,可得,
联立,可得,
所以是定义在奇函数,所以,
由,令代,
可得,
因为,所以,
令代,,则,
令代,则,
所以函数是周期为6的周期函数.
由,
令,可得,
令,可得,
令,可得,
所以,
,
所以.
故选:B.
【点睛】方法点睛:对于函数方程的问题,采用“赋值法”可求一些特殊的函数值以及找到对称性与周期性,这往往是问题的突破口.
【变式】(24湖南雅礼高二下月考)已知函数为定义在上的偶函数,,且,则下列选项不正确的是( )
A. B.的图象关于点对称
C.以为周期的函数 D.
【答案】D
【分析】令,求出可判断A;利用和得出可判断B正确;利用周期函数的定义和求出周期可判断C;赋值法求出,结合周期可判断D.
【详解】因为函数为定义在上的偶函数,
所以,,
对于A,令,可得,
因为,可得,故A正确;
对于B,因为,
所以,
可得,
从而,
又因为,可得,
所以,可得,
所以的图象关于点对称,故B正确;
对于C,因为,
所以,所以,
可得,所以有,
所以以6为周期的函数,故C正确;
对于D,,,令可得,可得,
令可得,可得,
令可得,可得,
令可得,可得,所以,
所以,故D错误.
故选:D.
【点睛】关键点点睛:适当的赋值和变量代换,是探求抽象函数周期的关键,求解抽象函数问题,要有扎实的基础知识和较强的抽象思维和逻辑推理能力.
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