第二章 第4讲 函数的对称性(教师用书Word)-【高考领航】2026年高考数学大一轮复习学案
2025-09-22
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教辅
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 数学 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高三 |
| 章节 | - |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | 函数的对称性 |
| 使用场景 | 高考复习-一轮复习 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | DOCX |
| 文件大小 | 241 KB |
| 发布时间 | 2025-09-22 |
| 更新时间 | 2025-09-22 |
| 作者 | 山东中联翰元教育科技有限公司 |
| 品牌系列 | 高考领航·高考一轮复习 |
| 审核时间 | 2025-09-22 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/53944493.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
第4讲 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)的图象关于直线x=a对称,则f(a-x)=f(a+x);
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)关于y轴对称;
(2)函数y=f(x)与y=-f(x)关于x轴对称;
(3)函数y=f(x)与y=-f(-x)关于原点对称.
1.思考辨析(在括号内打“ √”或“×”)
(1)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.( )
(2)函数y=f(x-1)是奇函数,则函数y=f(x)的图象关于点(1,0)对称.( )
(3)若函数f(x)满足f(x-1)+f(x+1)=0,则f(x)的图象关于y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.( )
答案:(1)√ (2)× (3)× (4)√
2.函数f(x)=2+的对称中心为________.
解析:函数y=的对称中心为(0,0),把其图象向右平移1个单位,再向上平移2个单位得到f(x)=2+的图象,故f(x)的对称中心为(1,2).
答案:(1,2)
3.已知函数y=f(x+2)-3是奇函数,且f(4)=2,则f(0)=________.
解析:法一:由y=f(x+2)-3是奇函数,
所以f(-x+2)-3=-f(x+2)+3.
令x=2,得f(0)-3=-f(4)+3,
故f(0)=4.
法二:由y=f(x+2)-3是奇函数,
得f(x)关于(2,3)对称,故f(0)+f(4)=6,即f(0)=4.
答案:4
4.偶函数y=f(x)的图象关于直线x=2对称,且当x∈[2,3]时,f(x)=2x-1,则f(-1)=________.
解析:∵f(x)为偶函数,
∴f(-1)=f(1),
由f(x)的图象关于x=2对称,
可得f(1)=f(3)=2×3-1=5.
答案:5
函数的对称性
例1 (2024·新课标Ⅰ卷节选)已知函数f(x)=ln +ax+b(x-1)3,
证明:曲线y=f(x)是中心对称图形.
证明:法一:∵f(x)=ln +ax+b(x-1)3,x∈(0,2),
∴f(x+1)=ln +ax+a+bx3,x∈(-1,1).
令g(x)=f(x+1)-a=ln +ax+bx3,x∈(-1,1),则g(-x)=ln -ax-bx3=-ln -ax-bx3=-g(x),
∴g(x)是定义域为(-1,1)的奇函数,其图象关于坐标原点O对称.
又f(x)的图象可由g(x)的图象向右平移1个单位长度,再向上平移a个单位长度得到,∴曲线y=f(x)是中心对称图形.
法二:f(2-x)=ln +a(2-x)+b(1-x)3=-ln -ax-b(x-1)3+2a
=-f(x)+2a,
故曲线y=f(x)关于点(1,a)中心对称.
反思感悟 (1)函数y=f(x)关于直线x=a对称⇔f(a+x)=f(a-x),或f(2a+x)=f(-x).
(2)函数y=f(x)关于点(a,b)对称⇔f(2a-x)+f(x)=2b,或f(a-x)+f(a+x)=2b.
(3)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.
对称的充要条件
教材溯源(人教A版必修第一册P87习题3.2第13题)我们知道,函数y=f(x)的图象关于坐标原点成中心对称图形的充要条件是函数y=f(x)为奇函数,有同学发现可以将其推广为:函数y=f(x)的图象关于点P(a,b)成中心对称图形的充要条件是函数y=f(x+a)-b为奇函数.
(1)求函数f(x)=x3-3x2图象的对称中心;
(2)类比上述推广结论,写出“函数y=f(x)的图象关于y轴成轴对称图形的充要条件是函数y=f(x)为偶函数”的一个推广结论.
由本题可以得到两个结论:
结论1:函数y=f(x)的图象关于点P(a,b)成中心对称图形的充要条件是函数y=f(x+a)-b为奇函数;
结论2:函数y=f(x)的图象关于直线x=a对称的充要条件是f(x+a)是偶函数.
训练 函数f(x)=ex-2-e2-x的图象关于( )
A.点(-2,0)对称
B.直线x=-2对称
C.点(2,0)对称
D.直线x=2对称
解析:C 法一:因为f(x)+f(4-x)=(ex-2-e2-x)+(e2-x-ex-2)=0,所以f(x)关于点(2,0)对称,故选C.
法二:f(x)向左平移2个单位得g(x)=ex-e-x,又g(x)=-g(-x),所以g(x)是奇函数,关于点(0,0)对称,所以f(x)关于点(2,0)对称,故选C.
跟踪训练1 (2023·全国乙卷节选)已知函数f(x)=ln (1+x),是否存在a,b,使得曲线y=f关于直线x=b对称?若存在,求a,b的值;若不存在,说明理由.
解:假设存在a,b,
使得曲线y=f关于直线x=b对称.
令g(x)=f=(x+a)ln
=(x+a)ln ,
因为曲线y=g(x)关于直线x=b对称,
所以g(x)=g(2b-x),
即(x+a)ln =(2b-x+a)ln
=(x-2b-a)ln ,
于是得
当a=时,
g(x)=ln ,
g(-1-x)=ln
=ln =ln
=ln =g(x),
所以曲线y=g(x)关于直线x=-对称,满足题意.故存在a,b,使得曲线y=f关于直线x=b对称,且a=.
对称性与周期性
例2 (多选)(2025·河北保定检测)已知f(x+1)是奇函数,f(x)的图象关于直线x=-1对称,则下列结论正确的是( )
A.f(x)是周期为4的周期函数
B.f(x-5)为偶函数
C.f(x)的图象关于点(-3,0)对称
D.f(5)=0
解析:BCD 对于A,由题知f(x+1)为奇函数,所以f(x)的图象关于点(1,0)对称,则f(-x)+f(2+x)=0,①
因为f(x)的图象关于直线x=-1对称,所以f(-x)=f(-2+x),②
将②代入①可得f(-2+x)+f(2+x)=0,再将x换为2+x代入上式得
f(x)+f(x+4)=0,③
再将x换为x+4代入③式有f(x+4)+f(x+8)=0,④
由④-③可得f(x)=f(x+8),
所以f(x)是周期为8的周期函数(另解:由f(x)的图象关于点(1,0)对称,且关于直线x=-1对称,则f(x)的周期T=4|-1-1|=8),同时,由③知f(x+4)=-f(x),故选项A错误;
对于B,因为f(x)的图象关于直线x=-1对称且周期为8,所以f(-x-5)=f(3+x)=f(x-5),所以f(x-5)为偶函数,故选项B正确;
对于C,由f(-x+1)=-f(x+1)及f(x)的周期为8,可知f(-x-3)=-f(x+5)=-f(x-3),所以f(x)的图象关于点(-3,0)对称,故选项C正确;
对于D,因为f(x+1)+f(-x+1)=0,取x=0可得f(1)=0,所以f(5)=f(-3)=f(1)=0,故选项D正确.
反思感悟 (1)若函数y=f(x)的对称轴为x=a,x=b,则其周期为T=2|b-a|.
(2)若函数y=f(x)的对称中心为(a,0),(b,0),则其周期为T=2|b-a|.
(3)若函数y=f(x)的对称轴为x=a,对称中心为(b,0),则其周期为T=4|b-a|.
跟踪训练2 (2025·海南海口摸底)已知函数f(x)的定义域为R,f为偶函数,f(2-x)+f(x)=0,f=-,则f=( )
A. B.
C.0 D.-
解析:A 因为f为偶函数,所以=f,所以f(-x+2)=f(x-1),因为f(2-x)+f(x)=0,所以f(x-1)+f(x)=0,即f(x)=-f(x-1),所以f(x-1)=-f(x-2),故f(x)=f(x-2),故函数f(x)的一个周期为2,故f==f.由f(x-1)+f(x)=0,令x=f+f=0,
因为f=-,所以f=,
故f=f=.
对称性、周期性与单调性
例3 (多选)(2025·江西上饶六校第一次联考)已知定义在R上的奇函数f(x)满足f(x)=f(2-x),且f(x)在[-1,0]上单调递增,则( )
A.f(x)的图象关于(1,0)中心对称
B.f(x)是周期函数
C.f(x)在[1,2]上单调递减
D.
解析:BC 因为f(x)是R上的奇函数,
所以f(-x)=-f(x).
因为f(x)=f(2-x),所以-f(-x)=f(2-x),则-f(x)=f(x+2),即-f(x+2)=f(x+4),
则f(x)=f(x+4),故f(x)是以4为周期的周期函数.
因为f(x)=f(2-x),所以f(x)的图象关于直线x=1对称.
(若函数f(x)满足f(x)=f(2a-x),则f(x)的图象关于直线x=a对称)
因为f(x)是R上的奇函数,且在[-1,0]上单调递增,所以f(x)在[0,1]上单调递增,
(奇函数在关于原点对称的区间上的单调性相同)
又f(x)的图象关于直线x=1对称,
所以f(x)在[1,2]上单调递减,f(x)的图象关于点(2,0)中心对称,故f(1)+f(3)=0.易知f(0)=0,则f(4)=0,
由f(x)=f(2-x)得f(2)=f(0)=0.
故f(1)+f(2)+f(3)+f(4)=0,
则=f(0)+f(1)+…+f(2024)=f(0)+506(f(1)+f(2)+f(3)+f(4))=0.
综上可知,B、C正确,A、D错误.
反思感悟 函数的奇偶性、对称性、周期性和单调性是函数的四大性质,在高考中常常将它们综合在一起命题,解题时,往往需要借助函数的奇偶性、对称性和周期性来确定另一区间上的单调性,即实现区间的转换,再利用单调性解决相关问题.
跟踪训练3 已知定义在R上的函数f(x)满足f(-x)+f(x)=0,f(2-x)=f(x),且f(x)在(-1,1)上单调递增,则( )
A.f(-5.3)<f(5.5)<f(2)
B.f(-5.3)<f(2)<f(5.5)
C.f(2)<f(-5.3)<f(5.5)
D.f(5.5)<f(2)<f(-5.3)
解析:B 根据题意,函数f(x)满足f(-x)+f(x)=0,f(2-x)=f(x),则有f(2-x)=-f(-x),
变形可得f(x+2)=-f(x),则有f(x+4)=f(x),
即函数f(x)是周期为4的周期函数,
易得f(x)的对称轴为直线x=1,
因为f(x)在(-1,1)上单调递增,
所以f(x)在(1,3)上单调递减,f(5.5)=
f(1.5),f(-5.3)=f(2.7-8)=f(2.7),
因为1<1.5<2<2.7<3,
所以f(1.5)>f(2)>f(2.7),
即f(-5.3)<f(2)<f(5.5).
抽象函数的性质
解决抽象函数问题的常用方法:
法一(通法):
(1)赋值,特殊值代入求值,如令x=0,1,2,3,….
(2)通过函数式得到抽象函数的性质:
①通过f(x1)-f(x2)的变换判断单调性;
②令式子中出现f(x)和f(-x),判断函数的奇偶性;
③替换x为x+T确定是否具有周期性.
法二(模型化):
结合具体函数,使得抽象函数具体化,常见的有:
(1)f(x+y)=f(x)+f(y)——y=kx;
(2)f(x+y)=f(x)f(y)——y=ax(a>0且a≠1);
(3)f(xy)=f(x)+f(y)——y=logax(a>0且a≠1);
(4)f(xy)=f(x)f(y)——y=xn(n为常数);
(5)f(x+y)=——y=tan x;
(6)f(x+y)+f(x-y)=2f(x)f(y)——y=cos ωx.
注意转化与化归策略、迭代策略、数形结合策略等的运用.
训练 (2022·新高考Ⅱ卷)若函数f(x)的定义域为R,且f(x+y)+f(x-y)=f(x)f(y),f(1)=1,则=( )
A.-3 B.-2
C.0 D.1
解析:A 法一:令x=1,y=0,得2f(1)=f(1)f(0),所以f(0)=2.令y=1,得f(x+1)+f(x-1)=f(x)f(1),所以f(x+1)+f(x-1)=f(x),即f(x+1)=f(x)-f(x-1),所以f(x+2)=f(x+1)-f(x),所以f(x+2)=-f(x-1),即f(x+3)=-f(x),所以f(x)=-f(x+3)=f(x+6),即f(x)是周期为6的周期函数.因为f(0)=2,f(1)=1,f(2)=f(1)-f(0)=-1,f(3)=-f(0)=-2,f(4)=-f(1)=-1,f(5)=-f(2)=1,f(6)=f(0)=2,所以=[f(1)+f(2)+…+f(18)]+[f(19)+f(20)+f(21)+f(22)]=f(19)+f(20)+f(21)+f(22)=f(1)+f(2)+f(3)+f(4)=-3.故选A.
法二:取f(x)=2cos x符合条件,则T=6,计算可得f(2)=-1,f(3)=-2,f(4)=-1,f(5)=1,f(6)=2,所以=1-1-2-1+1+2=0,所以=f(1)+f(2)+f(3)+f(4)=1-1-2-1=-3.故选A.
限时规范训练(十) 函数的对称性
(建议用时:45分钟 分值:99分)
单项选择题、填空题5分;多项选择题6分.
A级 基础落实练
1.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( )
A.(-1,2) B.(1,2)
C.(-1,-2) D.(-2,1)
解析:A 函数y=f(x)与y=-f(-x)的图象关于原点对称,又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).
2.已知函数f(x)=2|x-a|的图象关于直线x=2对称,则a=( )
A.1 B.2
C.0 D.-2
解析:B 函数y=2|x|的图象关于y轴对称,
将函数y=2|x|的图象向右平移2个单位长度可得函数y=2|x-2|的图象,
所以函数y=2|x-2|的图象关于直线x=2对称,故a=2.
3.已知函数f(x)是定义在R上的偶函数,且f(2-x)+f(x)=,则f(2027)=( )
A.- B.
C.0 D.1
解析:B 由题意知f(x)的图象关于点对称,即f(1)=.因为f(-x)=f(x),所以f(2-x)+f(-x)=,即f(2+x)+f(x)=.又f(2-x)+f(x)=,所以f(2+x)-f(2-x)=0,即f(2+x)=f(2-x)=f(x-2),所以f(x)=f(x+4),故f(x)的周期为4,则f(2027)=f(507×4-1)=f(-1)=f(1)=.故选B.
4.(多选)设函数f(x)=2x-1+21-x,则下列说法错误的是( )
A.f(x)在(0,+∞)上单调递增
B.f(x)为奇函数
C.f(x)的图象关于直线x=1对称
D.f(x)的图象关于点(1,0)对称
解析:ABD ∵f(x)=2x-1+21-x,
∴f(2-x)=2(2-x)-1+21-(2-x)=21-x+2x-1=f(x),
即f(x)=f(2-x),
即f(x)的图象关于直线x=1对称,
故C正确,A、D错误;
∵f(-1)≠-f(1),
∴f(x)不是奇函数,故B错误.
5.已知函数f(x+2)是R上的偶函数,且f(x)在[2,+∞)上恒有<0(x1≠x2),则不等式f(ln x)>f(1)的解集为( )
A.(-∞,e)∪(e3,+∞)
B.(1,e2)
C.(e,e3)
D.(e,+∞)
解析:C 因为函数f(x+2)是R上的偶函数,所以f(x)的图象关于直线x=2对称,在[2,+∞)上恒有<0(x1≠x2),当x1<x2时,f(x1)>f(x2),所以f(x)在[2,+∞)上单调递减,f(x)在(-∞,2)上单调递增,不等式f(ln x)>f(1)需满足|ln x-2|<|1-2|⇒1<ln x<3,解得e<x<e3.故选C.
6.(多选)(2025·安徽部分示范高中联考)已知函数f(x),g(x)的定义域均为R,其中f(x)的图象关于点(1,1)中心对称,g(x)的图象关于直线x=2对称,f(x)-g(2+x)=4,g(2)=3,则( )
A.f(-x)+f(x)=0 B.f(2024)=7
C.g(2024)=-1 D.
解析:BD 由题意知f(x)-4=g(2+x),g(2+x)=g(2-x),
所以f(x)-4=f(-x)-4,
所以f(x)=f(-x),所以A错误;
由f(0)=4+g(2)=7,因为f(x)的图象关于点(1,1)中心对称,
所以f(1)=1,f(x+2)+f(-x)=2,
所以f(x+4)+f(-x-2)=2,
又因为f(x+2)=f(-x-2),
所以f(x+4)=f(-x)=f(x),
所以函数f(x)是以4为周期的周期函数,所以f(2024)=f(0)=7,所以B正确;
由g(2024)=f(2022)-4=f(2)-4=2-f(0)-4=2-7-4=-9,所以C错误;
因为f(1)=1,f(2)=2-f(0)=2-7=-5,f(3)=f(-1)=f(1)=1,f(4)=f(0)=7,
所以f(1)+f(2)+f(3)+f(4)=4,所以=2024,所以D正确.
7.与f(x)=ex关于直线x=1对称的函数是________.
解析:f(x)=ex关于直线x=1对称的函数是f(2-x)=e2-x,即y=e2-x.
答案:y=e2-x
8.(2025·江苏七市联考)写出一个同时具有下列性质①②③的函数f(x)=________.
①f(x)是定义域为R的奇函数;②f(1+x)=f(1-x);③f(1)=2.
解析:由①②③可知函数f(x)是对称轴为x=1,定义域为R的奇函数,且f(1)=2,可写出满足条件的函数f(x)=2sin x.
答案:2sin x(答案不唯一)
9.若函数f(x)是定义在R上的偶函数,且f(x+2)=f(2-x),当x∈[0,2]时,f(x)=x2,则f(2025)=________.
解析:因为函数f(x)是定义在R上的偶函数,所以f(-x)=f(x),因为f(x+2)=f(2-x),所以f(x+4)=f(-x)=f(x),所以函数f(x)是以4为周期的周期函数,则f(2025)=f(4×506+1)=f(1)=1.
答案:1
10.(13分)(2025·河北邢台检测)已知函数f(x)=log2|x-2|+x2-4x.
(1)判断并证明函数f(x)的对称性;
(2)求f(x)的单调区间.
解:(1)f(x)的图象关于直线x=2对称.
证明:由|x-2|>0,得x≠2,所以f(x)的定义域为(-∞,2)∪(2,+∞).
因为f(2-x)=log2|x|+(2-x)2-4(2-x)
=log2|x|+x2-4,
f(2+x)=log2|x|+(2+x)2-4(2+x)=
log2|x|+x2-4,
所以f(2+x)=f(2-x),
所以f(x)的图象关于直线x=2对称.
(2)设y1=log2|x-2|,y2=x2-4x,
当x>2时,y1=log2|x-2|=log2(x-2)单调递增,y2=x2-4x也单调递增,
故f(x)=log2|x-2|+x2-4x在(2,+∞)上单调递增.
又f(x)的图象关于直线x=2对称,
故f(x)的单调递增区间为(2,+∞),单调递减区间为(-∞,2).
11.(13分)已知定义域为I=(-∞,0)∪(0,+∞)的函数f(x)满足对任意x1,x2∈I都有f(x1x2)=x1f(x2)+x2f(x1).
(1)求证:f(x)是奇函数;
(2)设g(x)=,且当x>1时,g(x)<0,求不等式g(x-2)>g(x)的解集.
解:(1)证明:令x1=x2=1,得f(1)=0,
令x1=x2=-1,得f(-1)=-f(1)=0,
令x1=x,x2=-1,
得f(-x)=-f(x)+xf(-1)=-f(x),
∴f(x)是奇函数.
(2)∵f(x1x2)=x1f(x2)+x2f(x1),
∴,
∴g(x1x2)=g(x1)+g(x2),
设x1>x2>0,则>1,所以g<0.
∵g(x1)=g=g(x2)+g,
∴g(x)在(0,+∞)上是减函数.
∵g(-x)==g(x),
∴g(x)是偶函数,∴g(|x-2|)>g(|x|),
∴解得1<x<2或x>2,
∴不等式g(x-2)>g(x)的解集为{x|1<x<2,或x>2}.
B级 能力提升练
12.(2025·浙江绍兴诊断)已知定义在R上的奇函数f(x)满足f(x)=f(a-x),则对所有这样的函数f(x),由下列条件一定能得到f(1)=f(3)=f(9)的是( )
A.a=2 B.a=3
C.a=4 D.a=5
解析:C 由题意知f(-x)=-f(x)=-f(a-x),即f(x)=-f(x+a)=f(x+2a),所以f(x)是以2a为周期的奇函数,且直线x=是f(x)图象的一条对称轴.当a=2时,f(1)=-f(1+2)=-f(3),f(1)=f(1+2×4)=f(9),不符合题意;当a=3时,f(1)=f(1+6n)且n∈Z,不符合题意;当a=4时,f(1)=f(4-1)=f(3),f(1)=f(1+8)=f(9),故f(1)=f(3)=f(9);当a=5时,f(1)=f(1+10n)且n∈Z,不符合题意.故选C.
13.(多选)(2025·辽宁大连质检)若定义在R上的减函数y=f(x-2)的图象关于点(2,0)对称,且g(x)=f(x)+1,则下列结论一定成立的是( )
A.g(2)=1
B.g(0)=1
C.不等式f(x+1)>f(1-2x)的解集为(-∞,0)
D.g(-1)+g(2)<2
解析:BCD ∵定义在R上的减函数y=f(x-2)的图象关于点(2,0)对称,
将y=f(x-2)的图象向左平移2个单位长度即可得到函数y=f(x)的图象,
∴函数y=f(x)的图象关于点(0,0)对称,即f(x)为奇函数,∴f(0)=0,
∵g(x)=f(x)+1,∴g(0)=f(0)+1,
∴g(0)=1,故B选项正确;
∵y=f(x-2)为减函数,
∴f(x)为减函数,
∴g(x)=f(x)+1为减函数,
又g(0)=1,则g(2)≠1,故A选项错误;
∵f(x+1)>f(1-2x),
且f(x)为减函数,
∴x+1<1-2x,解得x<0,
故C选项正确;
g(-1)+g(2)=f(-1)+f(2)+2=-f(1)+f(2)+2,
∵f(1)>f(2),
∴g(-1)+g(2)<2,故D选项正确.
14.(15分)已知函数f(x)=是奇函数.
(1)求a的值,解关于x的不等式f(x)>;
(2)求函数g(x)=图象的对称中心.
解:(1)对任意的x∈R,2x+2-x>0,
故函数f(x)的定义域为R,
又因为函数f(x)=为奇函数,则f(0)==0,解得a=1,
所以f(x)=,下面验证函数f(x)=为奇函数,
f(-x)==-f(x),故函数f(x)=为奇函数,
由f(x)=>,得2·4x>4,即22x+1>22,
所以2x+1>2,解得x>,
因此不等式f(x)>的解集为.
(2)g(x)=,
则g(-x)=,
所以g(x)+g(-x)==2,
因此函数g(x)=图象的对称中心为(0,1).
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