内容正文:
第四节 函数的对称性及应用
1.C 因为f(-1+x)+f(-1-x)=+=-=-4,所以函数f(x)的图象关于点(-1,-2)对称.故选C.
2.D 因为曲线y=32x关于x=a的对称曲线为y=32(2a-x),即y=34a-2x,y=34a-2x与y=31-2x对比系数可知4a=1,解得a=,所以函数y=32x与y=31-2x的图象关于x=对称.故选D.
3.A 法一 因为f(1+x)=-f(1-x),所以f(x)的图象关于(1,0)中心对称;因为f(2+x)=f(2-x),所以f(x)的图象关于直线x=2对称,所以f(x)是以4为周期的周期函数,则f(x+2)=f(x-2).又f(2+x)=f(2-x),所以f(x-2)=f(2-x),所以f(x)的图象关于y轴对称,f(x)是偶函数.
法二 因为f(1+x)=-f(1-x),所以f(x+2)=-f[1-(x+1)]=-f(-x).因为f(2+x)=f(2-x),所以f(2-x)=-f(-x),即f(2+x)=-f(x),所以f(x+4)=-f(x+2)=f(x),所以f(x)是以4为周期的周期函数,则f(x+2)=f(x-2).因为f(2+x)=f(2-x),所以f(x-2)=f(2-x),所以f(x)=f(-x),f(x)是偶函数.
4.D 因为g(x+1)是偶函数,所以g(x)的图象关于直线x=1对称,又g(x+1)=xf(x+1),所以f(x+1)是奇函数,所以f(x)的图象关于点(1,0)对称,又f(x)为偶函数,所以f(x)的周期T=4,所以f(-0.5)=f(0.5)=-f(1.5)=-f(5.5)=-2,所以g(-0.5)=-1.5×f(-0.5)=3.
5.BC f(x)的定义域为{x|x≠kπ,k∈Z}.由f(x)=sin x+,易知f(-x)=-sin x+=-(sin x+)=-f(x),所以A是假命题,B是真命题.因为f(π-x)=sin(π-x)+=sin x+=f(x),所以C是真命题.因为f(-) =sin(-)+=--2=-<2,所以D是假命题.综上,B、C正确.
6.ABD 因为f(x-2)=-f(x)且f(x)是奇函数,所以f(-2)=-f(0)=0,所以f(2)=-f(-2)=0,A正确;又由f(x-2)=-f(x)得f(x+4)=-f[(x+4)-2]=-f(x+2)=f[(x+2)-2]=f(x),所以f(x)是以4为周期的周期函数,B正确;y=f(x)是奇函数,C错误;因为f(x)是奇函数,所以f(x+2)=-f(-x-2)=-[-f(-x)]=f(-x),D正确.
7.- 解析:∵函数y=f(x)的图象与y=ex的图象关于直线y=x对称,∴y=f(x)与y=ex互为反函数,∴f(x)=ln x.∵y=f(x)的图象与y=g(x)的图象关于y轴对称,∴g(x)=ln(-x).又∵g(m)=-1,∴g(m)=ln(-m)=-1,解得m=-.
8.(1,+∞) 解析:在同一直角坐标系中画出函数y=x和y=-x2+2x的图象,如图所示.若存在x∈R,使得f(1+x)=f(1-x),则f(x)的图象上存在两个关于直线x=1对称的点(两点均不在直线x=1上),则a>1.
9.解:(1)将f(x)=-f(4-x)中的x用-x替换,得f(-x)=-f(x+4).
又f(x+2)=f(-x),
所以f(x+4)=-f(x+2),
将x用x-2替换,得f(x+2)=-f(x),
所以f(-x)=-f(x),f(x+4)=f(x),
所以f(x)是奇函数,且是周期为4的周期函数.
当x∈[-2,0]时,-x∈[0,2],f(x)=-f(-x)=x2+2x,所以当x∈[2,4]时,x-4∈[-2,0],f(x)=(x-4)2+2(x-4)=x2-6x+8.
(2)由(1)知f(x)是周期为4的周期函数,且f(0)=0,f(1)=1,f(2)=0,f(3)=-1,所以f(0)+f(1)+f(2)+…+f(2 023)+f(2 024)+f(2 025)+f(2 026)=506×[f(0)+f(1)+f(2)+f(3)]+0+1+0=1.
10.A 因为定义在R上的函数f(x)满足f(x-2)=-f(2-x),即f(-x)=-f(x),所以f(x)为奇函数,函数图象关于(0,0)对称,且f(0)=0,又f(x)在(-∞,0)上单调递减且f(3)=0,所以f(x)在(0,+∞)上单调递减且f(-3)=-f(3)=0,所以当x<-3或0<x<3时f(x)>0,当-3<x<0或x>3时f(x)<0,又(x-1)f(x)≥0,等价于或或x-1=0,解得1<x≤3或-3≤x≤0或x=1,即满足(x-1)f(x)≥0的x的取值范围是[-3,0]∪[1,3].故选A.
11.A 对于A,若x=∈(0,1)是有理数,且m,n(m<n)互质,则n-m,n也互质,即f()==f()=f(1-),若x为无理数,则1-x也为无理数,则f(x)=f(1-x)=1,所以f(x)的图象关于x=对称,故A正确;对于B,f(-)=1,f(+)=1,不满足f(x)的图象关于(,)对称,B错误;对于C,f()=,f()=,不满足f(x)在(0,1)单调递增,C错误;对于D,若x为有理数,则f(x)=,显然n→+∞时,函数无最小值,故D错误.故选A.
12.ACD 由f(2x+1)为奇函数,得f(-2x+1) =-f(2x+1),则f(-x+1) =-f(x+1),∴f(x)的图象关于点(1,0)对称,D正确;由f(x+2)为偶函数,∴f(x)的图象关于直线x=2对称,∴f(x)的周期为4×(2-1)=4,于是f(-x)=f(x+4)=f(x),C正确;在f(-x+1)=-f(x+1)中,令x=0,得f(1)=0,由x∈[0,1]时,f(x)=ax+b,可得f(0)=1+b,f(3)=f(1)=a+b=0,又f(0)+f(3)=-1,∴f(0)=1+b=-1,解得b=-2,A正确;f(2 025)=f(4×506+1) =f(1)=0,B错误.综上,故选A、C、D.
13.20 解析:因为函数f(x+2),f(x+7)为偶函数,所以f(x+2)=f(-x+2),f(x+7)=f(-x+7),所以f(x)的图象关于直线x=2,x=7成轴对称,所以f(x)为周期函数,且T=2×(7-2)=10,所以将区间[0,50]划分为[0,10)∪[10,20)∪…∪[40,50],因为f(x)的图象关于直线x=2,x=7成轴对称,所以f(x)=f(4-x),f(x)=f(14-x).因为f(1)=f(6)=0,f(8)=f(14-8)=f(6)=0,f(3)=f(1)=0,所以在[0,10)上f(x)只有四个零点,而[0,10)∪[10,20)∪…∪[40,50]共有5组,所以N=5×4=20.
14.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).
15.解:(1)设A(m,n)为函数f(x)=x3+3x2的图象的一个对称中心,
则f(m-x)+f(m+x)=2n对于x∈R恒成立,
即(m-x)3+3(m-x)2+(m+x)3+3(m+x)2=2n对x∈R恒成立,所以(6m+6)x2+(2m3+6m2-2n)=0.
由解得
故函数f(x)的图象的一个对称中心为(-1,2).
(2)由f(x)是奇函数,知a∈R,b=2.
不存在常数a使f(x)≥-x2+4x-2对任意的x∈[-1,1]恒成立,理由如下:
依题意,此时f(x)=ax3,令g(x)=-x2+4x-2,x∈[-1,1],所以g(x)∈[-7,1].
若a=0,f(x)=0,不符合题意;
若a>0,f(x)=ax3在区间[-1,1]上单调递增,
f(x)min=-a,若存在a,则-a≥1,与a>0矛盾,不符合题意;
若a<0,f(x)=ax3在区间[-1,1]上单调递减,
f(x)min=a,若存在a,则a≥1,与a<0矛盾,不符合题意.
综上可知,符合条件的a不存在.
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第四节 函数的对称性及应用
1.(2025·河南高三开学考试)已知函数f(x)=,则函数f(x)的图象的对称中心的坐标为( )
A.(-1,-3) B.(-1,3)
C.(-1,-2) D.(-1,2)
2.(2025·成都三模)函数y=32x与y=31-2x的图象( )
A.关于x=2对称 B.关于x=1对称
C.关于x=对称 D.关于x=对称
3.函数f(x)的定义域为R,且f(1+x)=-f(1-x),f(2+x)=f(2-x),则f(x)是( )
A.偶函数,也是周期函数
B.偶函数,但不是周期函数
C.奇函数,也是周期函数
D.奇函数,但不是周期函数
4.已知f(x)是定义域为R的偶函数,f(5.5)=2,g(x)=(x-1)f(x),若g(x+1)是偶函数,则g(-0.5)=( )
A.-3 B.-2
C.2 D.3
5.〔多选〕关于函数f(x)=sin x+有如下四个命题,其中是真命题的为( )
A.f(x)的图象关于y轴对称
B.f(x)的图象关于原点对称
C.f(x)的图象关于直线x=对称
D.f(x)的最小值为2
6.〔多选〕若f(x)是定义在R上的奇函数,且f(x-2)=-f(x),下列结论中正确的为( )
A.f(2)=0
B.f(x)是以4为周期的周期函数
C.f(x)的图象关于直线x=0对称
D.f(x+2)=f(-x)
7.在同一平面直角坐标系中,函数y=f(x)的图象与y=ex的图象关于直线y=x对称.而函数y=f(x)的图象与y=g(x)的图象关于y轴对称,若g(m)=-1,则m= .
8.设函数f(x)=若存在x∈R,使得f(1+x)=f(1-x)成立,则实数a的取值范围是 .
9.设f(x)是定义在R上的函数,对任意实数x,恒有f(x+2)=f(-x),f(x)=-f(4-x),且当x∈[0,2]时,f(x)=2x-x2.
(1)当x∈[2,4]时,求f(x)的解析式;
(2)计算f(0)+f(1)+f(2)+…+f(2 026)的值.
10.若定义在R上的函数f(x)满足f(x-2)=-f(2-x),且在(-∞,0)上单调递减,f(3)=0,则满足(x-1)f(x)≥0的x的取值范围是( )
A.[-3,0]∪[1,3]
B.(-∞,-3]∪{0}∪[1,3]
C.[-3,0)∪[1,3]
D.[1,+∞)
11.(2024·温州二模)已知定义在(0,1)上的函数f(x)=则下列结论正确的是( )
A.f(x)的图象关于x=对称
B.f(x)的图象关于(,)对称
C.f(x)在(0,1)单调递增
D.f(x)有最小值
12.〔多选〕(2025·苏北四市调研)设函数f(x)的定义域为R,f(2x+1)为奇函数,f(x+2)为偶函数,当x∈[0,1]时,f(x)=ax+b.若f(0)+f(3)=-1,则( )
A.b=-2
B.f(2 025) =-1
C.f(x)为偶函数
D.f(x)的图象关于点(1,0)对称
13.已知定义域为R的函数f(x)在[0,7]上有1和3两个零点,且f(x+2)与f(x+7)都是偶函数,则函数f(x)在[0,50]上的零点个数为 .
14.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.
15.(创新考查角度)对于定义在R上的函数f(x),可以证明“点A(m,n)是f(x)的图象的一个对称中心”的充要条件是“f(m-x)+f(m+x)=2n,x∈R”.
(1)求函数f(x)=x3+3x2的图象的一个对称中心;
(2)函数f(x)=ax3+(b-2)x2(a,b∈R)在R上是奇函数,求a,b满足的条件;并讨论在区间[-1,1]上是否存在常数a,使得f(x)≥-x2+4x-2恒成立.
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