内容正文:
第11讲函数的对称性与图象变换
(知识清单+5典例精讲+4方法技巧+分层训练)
近3年考查情况
题型
分值
对称性质判定、对称与周期综合、图像翻折/平移变换
单选、多选
5分/6分
基础平移变换、对称求值、简单对称性质应用
单选、填空
5分
单一图像变换、基础对称性判断,难度偏低
单选、填空
5分
对称性推导周期、结合零点/单调性综合考查
单选、填空、解答
5分/6-10分
【知识点01】奇函数、偶函数的对称性
(1)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;
(2)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)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).
【例1】已知是奇函数,验证其图象关于原点对称,并求的值。
【知识点02】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.
【例2】判断函数与的对称关系,并写出关于直线对称的函数解析式。
【知识点03】利用图象变换法作函数的图象
(1)平移变换
(2)对称变换
①y=f(x)y=-f(x).
②y=f(x)y=f(-x).
③y=f(x)y=-f(-x).
④y=ax (a>0,且a≠1)
y=logax(a>0,且a≠1).
(3)翻折变换
①y=f(x)y=|f(x)|.
②y=f(x)y=f(|x|).
【例3】已知,作出下列函数的图象(写出变换过程):(1);(2)。
【题型一】判断或证明函数的对称性
【例1】(2026·江苏苏州·模拟预测)函数与的图象( )
A.关于轴对称 B.关于轴对称
C.关于原点对称 D.关于直线对称
【例2】(多选)(2026·河北衡水·一模)已知函数的定义域为,且对任意实数,,恒成立,则( )
A. B.的最小值为
C. D.的图象关于点对称
【例3】(2025·重庆·二模)函数的值域为________.
【变式1】(2026·湖南衡阳·模拟预测)函数与的图象( )
A.关于y轴对称 B.关于直线对称
C.关于直线对称 D.关于直线对称
【变式2】(2024·山东·模拟预测)已知函数,则不等式的解集为_________________.
【变式3】(2024·福建·模拟预测)已知函数,则曲线的对称中心为___________.
【题型二】函数对称性的应用
【例4】(2026·湖南长沙·模拟预测)若函数的定义域为,则“函数的图象关于点中心对称”是“”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
【例5】(多选)(2026·广东茂名·二模)已知是定义在上的函数,且,,则( )
A. B.是奇函数
C.的图象关于直线对称 D.是的周期
【例6】(2026·广东深圳·模拟预测)已知函数是定义在上的奇函数,满足,当时,,且,则______.
【变式1】(2026·河南周口·三模)已知函数的定义域为,,且在上单调递增,则( )
A. B.
C. D.
【变式2】(2026·河北保定·模拟预测)已知定义在上的函数的图象关于直线对称,且为偶函数,当 时, 则 _______.
【变式3】(2025·陕西商洛·模拟预测)已知函数,且函数与的图象关于直线对称.
(1)求函数的解析式;
(2)若成立,求实数的取值范围;
(3)若且,求的取值范围.
【题型三】函数图像的识别
【例7】(2024·全国甲卷·高考真题)函数在区间的图象大致为( )
A. B.
C. D.
【例8】(2026·山东枣庄·三模)函数的部分图象大致是( )
A. B.
C. D.
【例9】(多选)(2025·山西临汾·二模)函数的图象可以是( )
A. B.
C. D.
【变式1】(2026·湖南长沙·一模)如图是下列四个函数中的某个函数在区间[-π,π]的大致图象,则该函数是( )
A. B.
C. D.
【变式2】(2026·四川自贡·三模)函数的部分图象大致为( )
A. B.
C. D.
【变式3】(多选)(2025·湖北武汉·模拟预测)函数的图象可能是( )
A. B.
C. D.
【题型四】函数图象的应用
【例10】(2026·湖南湘西·三模)已知分别为函数的零点,且,则( )
A. B. C. D.
【例11】(多选)(2024·陕西宝鸡·模拟预测)已知函数,若函数有6个不同的零点,且最小的零点为,则下列说法正确的是( )
A. B.
C. D.6个零点之和是6
【例12】(2025·安徽蚌埠·模拟预测)设函数,若函数图像关于直线对称,求曲线的长度为__________.
【变式1】(2025·四川成都·一模)已知定义在上的奇函数在上的图象如图所示,则不等式的解集为( )
A. B.
C. D.
【变式2】(2025·山东德州·三模)已知曲线与和分别交于两点,设曲线在处的切线斜率为在处的切线斜率为,若,则______.
【变式3】(2024·河北石家庄·三模)给定函数,用表示中的较大者,记.若函数的图象与有3个不同的交点,则实数的取值范围是______.
【题型五】函数图象的变换
【例13】(2026·湖北随州·三模)已知,函数的最大值为0,则的最小值为( )
A. B. C.1 D.
【例14】(2026·陕西安康·三模)已知函数为奇函数,且在上单调递增,在上单调递减,若的图象是一条连续的曲线,则( )
A.在上单调递增 B.在上单调递增
C.在上单调递减 D.在上单调递减
【例15】(2023·全国·模拟预测)将函数的图象向右平移一个单位后,再向上平移三个单位,所得函数图象与曲线关于直线对称,则( )
A. B. C. D.
【变式1】(2026·河北邢台·一模)函数图象的对称中心的坐标为( )
A. B. C. D.
【变式2】(2024·四川南充·二模)已知函数,则函数的图象( )
A.关于点对称 B.关于点对称 C.关于点对称 D.关于点对称
【变式3】(2024·湖北黄冈·模拟预测)将函数的图象向左平移个单位长度得到曲线,曲线与函数的图象关于直线对称,则__________.
【解题大招01】奇偶性+对称性快速求值
利用奇偶性的对称性质(偶函数关于y轴对称、奇函数关于原点对称),跳过复杂计算,直接转化函数值,快速求解。
【例1】已知是奇函数,且,求、的值。
【解题大招02】两个函数对称,快速求解析式
记准3类高频对称结论,直接代入公式,无需画图,快速推导对称函数解析式。
关于轴对称:;
关于原点对称:;
关于轴对称:。
【例2】已知,求:(1)与关于轴对称的函数解析式;(2)与关于直线对称的函数解析式。
【解题大招03】图象变换“一步到位”法
遵循“先平移、后翻折”的顺序,避免变换顺序错误,结合公式快速写出变换后的解析式。
关键规律:
1. 平移+翻折:左移→,右移→;关于x轴对称→;
2. 易错提醒:先翻折再平移,平移方向易反向(如先关于y轴对称再左移,需注意x的符号)。
【例3】已知,求经过“右移3个单位,再关于x轴对称翻折”后的函数解析式。
【解题大招04】对称性+周期性快速推导
利用对称性质推导周期,熟记2个高频结论,快速转化函数值,简化计算。
核心结论:
1. 函数关于和()对称,则周期;
2. 函数关于和点对称,则周期。
【例4】已知的图象关于直线和对称,且,求的值。
【基础过关】(共8题)
一、单选题
1.(2026·陕西榆林·模拟预测)函数的图象可能是( )
A. B.
C. D.
2.(2025·安徽·模拟预测)“函数的图象关于直线对称”是“函数为偶函数”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分又不必要条件
3.(2026·海南海口·模拟预测)已知函数定义域为,下列是无最小值的充分条件的是( )
A.为偶函数且图象关于直线对称 B.为偶函数且图象关于点对称
C.为奇函数且图象关于直线对称 D.为奇函数且图象关于点对称
二、多选题
4.(2025·江西新余·模拟预测)下列函数中,的图象可以由的图象仅通过一次轴对称变换得到的有:( ).
A., B.,
C., D.,
5.(2025·云南·模拟预测)已知函数的图象关于点对称,则的值可能为( )
A. B. C. D.
三、填空题
6.(2026·山东·二模)已知函数的图象关于点对称,则_______________.
7.(2025·海南·模拟预测)已知为奇函数,若与的图象有10个交点,设交点的横坐标从小到大依次为,则______________.
四、解答题
8.(2024·陕西西安·二模)设函数.
(1)在坐标系中画出函数的图象;
(2)若对任意恒成立,求的取值范围.
【拔高选练】(共6题)
一、单选题
1.(2026·吉林·二模)已知函数的图象关于直线对称,且在上单调递减,若,,则m的取值范围是( )
A. B. C. D.
2.(2026·云南曲靖·二模)已知定义域为的函数满足,且对任意,,当时,都有,则( )
A. B.
C. D.
二、多选题
3.(2025·黑龙江齐齐哈尔·二模)函数的图象可能是( )
A. B.
C. D.
三、填空题
4.(2025·湖南·三模)已知函数,,函数的图象与曲线交于点,与曲线交于点,,点在第一象限,且,四点顺次呈逆时针排列,则直线的斜率与直线的斜率的乘积为______.
5.(2025·湖北武汉·模拟预测)已知函数满足,且,则方程的实数解的个数为________.
四、解答题
6.(2025·河北唐山·模拟预测)已知函数.
(1)若函数的图象关于点对称,求的值;
(2)若是的极大值点,求的值;
(3)设是的极值点,且满足,求的取值范围.
【错题复盘】(共5题)
一、单选题
1.(2026·黑龙江哈尔滨·二模)已知函数的定义域为,,当时,,则曲线在点处的切线的斜率为( )
A.2 B.1 C. D.
2.(2026·浙江宁波·三模)某函数的图像如图所示,则该函数解析式可能为( )
A. B. C. D.
二、多选题
3.(2026·四川成都·三模)已知函数,则( )
A.当时,函数有最大值
B.若函数图象的对称中心为,则
C.函数在上一定存在减区间
D.函数可能有2个零点
三、填空题
4.(2026·山西晋中·三模)已知函数的定义域为是偶函数,,则__________.
四、解答题
5.(2023·全国乙卷·高考真题)已知函数.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)是否存在a,b,使得曲线关于直线对称,若存在,求a,b的值,若不存在,说明理由.
(3)若在存在极值,求a的取值范围.
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第11讲函数的对称性与图象变换
(知识清单+5典例精讲+4方法技巧+分层训练)
近3年考查情况
题型
分值
对称性质判定、对称与周期综合、图像翻折/平移变换
单选、多选
5分/6分
基础平移变换、对称求值、简单对称性质应用
单选、填空
5分
单一图像变换、基础对称性判断,难度偏低
单选、填空
5分
对称性推导周期、结合零点/单调性综合考查
单选、填空、解答
5分/6-10分
【知识点01】奇函数、偶函数的对称性
(1)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;
(2)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)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).
【例1】已知是奇函数,验证其图象关于原点对称,并求的值。
解析:① 验证对称:任取是图象上一点,则,对应点,代入得,故图象关于原点对称;
② 求:由奇函数性质。
【知识点02】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.
【例2】判断函数与的对称关系,并写出关于直线对称的函数解析式。
解析:① 对称关系:由结论1,与(令),故两函数图象关于轴对称;
② 求对称函数:由结论3,,对称函数解析式为。
【知识点03】利用图象变换法作函数的图象
(1)平移变换
(2)对称变换
①y=f(x)y=-f(x).
②y=f(x)y=f(-x).
③y=f(x)y=-f(-x).
④y=ax (a>0,且a≠1)
y=logax(a>0,且a≠1).
(3)翻折变换
①y=f(x)y=|f(x)|.
②y=f(x)y=f(|x|).
【例3】已知,作出下列函数的图象(写出变换过程):(1);(2)。
解析:(1),变换过程:将的图象“右移2个单位”,再“上移1个单位”,即可得到目标图象;
(2),变换过程:将的图象“关于x轴对称翻折”,即可得到目标图象。
【题型一】判断或证明函数的对称性
【例1】(2026·江苏苏州·模拟预测)函数与的图象( )
A.关于轴对称 B.关于轴对称
C.关于原点对称 D.关于直线对称
【答案】C
【分析】通过对称性的概念可判断BC.通过特殊点判断AD.
【详解】令,,
对于A,,,显然,A错误,
对于B,,B错误,
对于C,,即两函数图象关于原点对称,C正确,
对于D,,当时,得点,
点关于直线对称点为,
当时,,故D错误.
【例2】(多选)(2026·河北衡水·一模)已知函数的定义域为,且对任意实数,,恒成立,则( )
A. B.的最小值为
C. D.的图象关于点对称
【答案】ABD
【详解】令,得,
以替代,得,
消去,得.
再令,得,即,
所以,即,
则,,A正确,C错误.
而,
当时,取得最小值,且最小值为,B正确.
因为,
所以的图象关于点对称,D正确.
【例3】(2025·重庆·二模)函数的值域为________.
【答案】
【分析】设,分析可知函数为偶函数,可知函数的值域与的值域相同,进而分析的周期和对称性,取,利用辅助角公式结合正弦函数有界性分析求解.
【详解】设,可知函数的定义域为,
因为,可知函数为偶函数,
当时,,
可知函数的值域与的值域相同,
因为,
可知的一个周期为,
又因为,
可知关于直线对称,
且,
可知关于直线对称,
则可取,则,可得,
因为,则,
可得,即,
可知的值域为,所以的值域为.
故答案为:.
【变式1】(2026·湖南衡阳·模拟预测)函数与的图象( )
A.关于y轴对称 B.关于直线对称
C.关于直线对称 D.关于直线对称
【答案】B
【分析】对指数函数化简变形,利用函数对称的代数判定规则直接求解对称轴.
【详解】将函数进行指数变形,得,
设,代入,可得,
因此,第二个函数即为.
由函数图象对称性质,与的图象关于直线对称,
此处,即,可得两函数图象关于直线对称.
【变式2】(2024·山东·模拟预测)已知函数,则不等式的解集为_________________.
【答案】
【分析】要先证明函数的中心对称性,即,这样原不等式就可以化为,再用求导来证明单调递增,从而就可以解出结果.
【详解】由已知得:,
所以,即
则不等式等价于,
再由,
可得在上单调递增,所以,解得,
故答案为:.
【变式3】(2024·福建·模拟预测)已知函数,则曲线的对称中心为___________.
【答案】
【分析】根据给定条件,利用对称中心的定义计算判断即得.
【详解】曲线的对称中心为,则,
即,整理得,
依题意,与无关,则,解得,此时,
所以曲线的对称中心为.
故答案为:
【题型二】函数对称性的应用
【例4】(2026·湖南长沙·模拟预测)若函数的定义域为,则“函数的图象关于点中心对称”是“”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
【答案】A
【分析】由已知条件,看“的图象关于点中心对称”与“”是否可以互相推导,进而判断前者是后者的什么条件.
【详解】若定义域为函数的图象关于点中心对称,则,
当时,,则,
但不能推出函数的图象关于点中心对称,
所以“的图象关于点中心对称”是“”的充分不必要条件.
【例5】(多选)(2026·广东茂名·二模)已知是定义在上的函数,且,,则( )
A. B.是奇函数
C.的图象关于直线对称 D.是的周期
【答案】ACD
【详解】在中,令,可得,所以,故A正确;
由,可得的图象关于直线对称,故C正确;
在中,令,可得,又由选项A知,故,
若是定义在上的奇函数,则与矛盾,故不是奇函数,故B错误;
由,可得的图象关于点对称,又因为的图象关于直线对称,
故,故D正确.
【例6】(2026·广东深圳·模拟预测)已知函数是定义在上的奇函数,满足,当时,,且,则______.
【答案】
【分析】先根据奇偶性和对称性得到 是周期为4的周期函数,然后计算出一个周期内函数值的和即 ,结合周期性可求原式的值.
【详解】因为 是定义在 上的奇函数,
所以 ,
所以 ,
则 ,
故 是周期为4的周期函数.
又当 时,
所以
解得
故当 时, .
因为
所以
【变式1】(2026·河南周口·三模)已知函数的定义域为,,且在上单调递增,则( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】先由可得函数关于点中心对称,再根据在上单调递增,结合对称性可得在上也单调递增,最后转化在一个单调区间上利用单调性比较大小即可.
【详解】解:由,则,
令,则,所以,
因此函数关于点中心对称,
因为在上单调递增,结合又关于点对称,
所以在上也单调递增.
由,则令,所以,即.
因为,在上单调递增,
所以,即.
【变式2】(2026·河北保定·模拟预测)已知定义在上的函数的图象关于直线对称,且为偶函数,当 时, 则 _______.
【答案】/0.25
【详解】因为的图象关于对称,所以,
将替换为,可得,
因为是偶函数,所以,
将替换为,可得,
联立可得,
将替换成,可得,即是周期为的周期函数,
因此,
因为,所以,
当时,,所以,
即.
【变式3】(2025·陕西商洛·模拟预测)已知函数,且函数与的图象关于直线对称.
(1)求函数的解析式;
(2)若成立,求实数的取值范围;
(3)若且,求的取值范围.
【答案】(1)
(2)
(3).
【分析】(1)设为图象上任意一点,则点关于对称的点为,据此可得答案;
(2)由(1)可得,然后由对数函数单调性可得答案;
(3)由,可得,,然后由双勾函数性质结合对数函数单调性可得答案.
【详解】(1)设为图象上任意一点,该点关于对称的点为,
因此在的图象上,
因此,即,
因此函数.
(2)由,得,即,
函数在上单调递增,
,解得或.
故实数的取值范围为.
(3)由,得,即,得,
,而,,即,
根据对勾函数的单调性可得在为减函数,
的值域为,的取值范围为,
故的取值范围为,即.
【题型三】函数图像的识别
【例7】(2024·全国甲卷·高考真题)函数在区间的图象大致为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】利用函数的奇偶性可排除A、C,代入可得,可排除D.
【详解】,
又函数定义域为,故该函数为偶函数,可排除A、C,
又,
故可排除D.
故选:B.
【例8】(2026·山东枣庄·三模)函数的部分图象大致是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】根据奇偶性排除A;根据正负性排除CD.
【详解】定义域为,,
则是偶函数,排除A选项;
当时,,则,
当时,,则;
当时,,则,排除CD选项
【例9】(多选)(2025·山西临汾·二模)函数的图象可以是( )
A. B.
C. D.
【答案】ABD
【分析】对,,三种情况讨论判断即可.
【详解】当是,,故A符合;
当时,在上单调递减,且,故B符合;
当时,由为上的单调递增函数,
令,则,即,
因为,可得,所以在上的单调递增函数,
所以,所以有唯一解,
当时,,当时,,
所以函数在上单调递减,在上单调递增,故D正确.
故选:ABD.
【变式1】(2026·湖南长沙·一模)如图是下列四个函数中的某个函数在区间[-π,π]的大致图象,则该函数是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】设图象对应函数为,由图可得奇偶性,结合可判断选项正误.
【详解】设图象对应函数为,由图可得为奇函数,
注意到为偶函数,为奇函数.
则为偶函数,不满足题设,故BC错误;
又由图可得,,则D不满足题意,故选A
【变式2】(2026·四川自贡·三模)函数的部分图象大致为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】将与代入求解即可.
【详解】当时,,,故选A.
【变式3】(多选)(2025·湖北武汉·模拟预测)函数的图象可能是( )
A. B.
C. D.
【答案】BCD
【分析】求导,分四种情况讨论求解即可.
【详解】,
当时,若 ,得,即函数在上单调递减,
若 ,得,即函数在上单调递增,
此时函数有最小值为,且,故B符合题意,A不符合题意;
当时,若 ,得,即函数在上单调递减,
若 ,得,即函数在上单调递增,
此时函数有最小值为,故C符合题意;
当时,若 ,得,即函数在上单调递减,
若 ,得,即函数在上单调递增,
此时函数有最小值为,且,故D符合题意;
当时,恒成立,则函数在上单调递增.
故选:BCD
【题型四】函数图象的应用
【例10】(2026·湖南湘西·三模)已知分别为函数的零点,且,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据零点的定义转化问题为函数与函数的交点问题,再结合图象判断大小即可.
【详解】由,得,则函数与的图象的交点横坐标就是;
由,得,则函数与的图象的交点横坐标就是;
由,得,则函数与的图象的交点横坐标就是.
作出函数图象如图,可知.
【例11】(多选)(2024·陕西宝鸡·模拟预测)已知函数,若函数有6个不同的零点,且最小的零点为,则下列说法正确的是( )
A. B.
C. D.6个零点之和是6
【答案】BD
【分析】根据题意,利用函数的图象变换,得到函数的图象关于直线对称,令,得到关于的方程,结合二次函数的图象与性质,即可求解.
【详解】由函数的图象,经过轴翻折变换,可得函数的图象,
再向右平移1个单位,可得的图象,
最终经过轴翻折变换,可得的图象,如图所示,
则函数的图象关于直线对称,令,
因为函数最小的零点为,且,
故当时,方程有4个零点,
所以要使函数有6个不同的零点,且最小的零点为,则或,
由,可得或,
设的四个根从小到大依次为,
由函数的图象关于直线对称,可得,
所以的所有零点之和是6,故D正确;
关于的方程的两个实数根为和,
由韦达定理,得,所以B正确,A,C错误.
故选:BD.
【例12】(2025·安徽蚌埠·模拟预测)设函数,若函数图像关于直线对称,求曲线的长度为__________.
【答案】
【分析】首先根据对称的性质求出的值,然后将的解析式表示出来,进而可求出曲线的长度.
【详解】∵函数图像关于直线对称,
∴,即,所以,
所以,那么,
画出图象如图所示,
所以曲线段的长度为.
故答案为:.
【变式1】(2025·四川成都·一模)已知定义在上的奇函数在上的图象如图所示,则不等式的解集为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】根据函数为奇函数可得函数的图象,进而由数形结合可得不等式的解集.
【详解】因为是定义在上的奇函数,所以函数图象关于原点对称,故得函数的图象如下:且.
由图象可知,要使,当时,,得;
当时,,得;
当,不等式不成立;
综上,不等式的解集为.
故选:A.
【变式2】(2025·山东德州·三模)已知曲线与和分别交于两点,设曲线在处的切线斜率为在处的切线斜率为,若,则______.
【答案】
【分析】根据题意结合对称性可设,结合导数的几何义求得,即可得结果.
【详解】因为和互为反函数,其图象关于直线对称,
且反比例函数的图象也关于直线对称,
可知点关于直线对称,
设,则,
设,则,
由题意可得:,解得或(舍去),
可得,代入可得,所以.
故答案为:.
【变式3】(2024·河北石家庄·三模)给定函数,用表示中的较大者,记.若函数的图象与有3个不同的交点,则实数的取值范围是______.
【答案】
【分析】在同一坐标系下画出的图象,求出交点坐标;结合图象再做出满足条件的直线,进而求出的取值范围即可.
【详解】
由,,
因为,
所以图象变为:
其中,当且仅当时取最大值;
且设两函数在第一象限的交点为,即当, ,
解得:,
由题意与函数的图象有3个不同的交点,
由数形结合易知:,或,
故答案为:.
【题型五】函数图象的变换
【例13】(2026·湖北随州·三模)已知,函数的最大值为0,则的最小值为( )
A. B. C.1 D.
【答案】A
【分析】结合函数图像分析,从而得到当与相切时,取得最小值,进而构造函数,求导,分析函数的单调性,从而求出最值,进而得到的最小值.
【详解】依题意可得函数的定义域为,
由函数的最大值为0,
即在上恒成立,
即的图象在的下方,
结合图象可得,当函数的图象过原点,且与相切时,取得最小值,
根据对称性,不妨只考虑的情况,
即当与相切时,取得最小值,
即在上恒成立,
令,即时,取得最小值,
则,令,则,
又时,,即在上单调递增;
时,,即在上单调递减,
所以,解得.
故选:A
【例14】(2026·陕西安康·三模)已知函数为奇函数,且在上单调递增,在上单调递减,若的图象是一条连续的曲线,则( )
A.在上单调递增 B.在上单调递增
C.在上单调递减 D.在上单调递减
【答案】B
【分析】先根据奇函数的对称性求得函数的单调区间,再结合函数图象平移求解即可.
【详解】因为为奇函数,且在上单调递增,在上单调递减,的图象是一条连续的曲线,
所以在上单调递减,在上单调递增,在上单调递减,
因为的图象是由的图象向左平移2个单位长度,再向下平移1个单位长度得到的,
所以在上单调递减,在上单调递增,在上单调递减.
【例15】(2023·全国·模拟预测)将函数的图象向右平移一个单位后,再向上平移三个单位,所得函数图象与曲线关于直线对称,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】先根据对称变换和平移变换得到,再代入求值即可.
【详解】关于直线对称的函数为,
将向下平移三个单位得到,
将向左平移一个单位得到,
即,
故.
故选:D
【变式1】(2026·河北邢台·一模)函数图象的对称中心的坐标为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】利用分离常数项化简函数解析式,根据函数图像变换,结合奇函数的对称性,可得答案.
【详解】,
易知函数的图像可由函数向左平移个单位,再向下平移个单位得到,
由奇函数的图像关于成中心对称,则函数的图像关于成中心对称.
故选:D.
【变式2】(2024·四川南充·二模)已知函数,则函数的图象( )
A.关于点对称 B.关于点对称 C.关于点对称 D.关于点对称
【答案】A
【分析】先求的对称中心,结合图象变换可得答案.
【详解】因为,所以,即的图象关于原点对称,
函数的图象可由的图象,先向右平移一个单位,再向上平移一个单位得到,
所以函数的图象关于点对称.
故选:A.
【变式3】(2024·湖北黄冈·模拟预测)将函数的图象向左平移个单位长度得到曲线,曲线与函数的图象关于直线对称,则__________.
【答案】
【分析】根据函数平移变换可得曲线方程;设上一点,将其关于直线对称的点代入方程即可求得.
【详解】图象向左平移个单位得到曲线:,
设上一点,则点关于直线对称的点为,
将点代入曲线方程可得:,
即.
故答案为:.
【解题大招01】奇偶性+对称性快速求值
利用奇偶性的对称性质(偶函数关于y轴对称、奇函数关于原点对称),跳过复杂计算,直接转化函数值,快速求解。
【例1】已知是奇函数,且,求、的值。
解析:① 求:由奇函数性质,得;
② 求:奇函数有定义,故(关于原点对称,图象过原点)。
【解题大招02】两个函数对称,快速求解析式
记准3类高频对称结论,直接代入公式,无需画图,快速推导对称函数解析式。
关于轴对称:;
关于原点对称:;
关于轴对称:。
【例2】已知,求:(1)与关于轴对称的函数解析式;(2)与关于直线对称的函数解析式。
解析:① 关于对称:代入结论,解析式为;
② 关于对称:,代入结论,解析式为。
【解题大招03】图象变换“一步到位”法
遵循“先平移、后翻折”的顺序,避免变换顺序错误,结合公式快速写出变换后的解析式。
关键规律:
1. 平移+翻折:左移→,右移→;关于x轴对称→;
2. 易错提醒:先翻折再平移,平移方向易反向(如先关于y轴对称再左移,需注意x的符号)。
【例3】已知,求经过“右移3个单位,再关于x轴对称翻折”后的函数解析式。
解析:第一步(右移3个单位):;
第二步(关于x轴对称翻折):,即为目标解析式
【解题大招04】对称性+周期性快速推导
利用对称性质推导周期,熟记2个高频结论,快速转化函数值,简化计算。
核心结论:
1. 函数关于和()对称,则周期;
2. 函数关于和点对称,则周期。
【例4】已知的图象关于直线和对称,且,求的值。
解析:由结论1,周期,故;
又关于对称,,因此。
【基础过关】(共8题)
一、单选题
1.(2026·陕西榆林·模拟预测)函数的图象可能是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】由函数的解析式可知该函数的定义域为全体非零实数,
因为,
所以该函数是奇函数,它的图象关于原点对称,所以排除选项AC;
当时,,所以排除选项D,所以选项B中的图象有可能是该函数的图象.
2.(2025·安徽·模拟预测)“函数的图象关于直线对称”是“函数为偶函数”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分又不必要条件
【答案】C
【分析】根据对称和偶函数定义判断.
【详解】若函数的图象关于直线对称,则,
令,则,所以,是偶函数,
所以函数是偶函数,
所以“函数的图象关于直线对称”是“函数是偶函数”的充分条件;
若函数是偶函数,令,则是偶函数,
所以,又,所以,
即,所以的图象关于直线对称,
所以“函数的图象关于直线对称”是“函数是偶函数”的必要条件.
综上可知,“函数的图象关于直线对称”是“函数是偶函数”的充要条件,
故选:C.
3.(2026·海南海口·模拟预测)已知函数定义域为,下列是无最小值的充分条件的是( )
A.为偶函数且图象关于直线对称 B.为偶函数且图象关于点对称
C.为奇函数且图象关于直线对称 D.为奇函数且图象关于点对称
【答案】D
【分析】根据对称性可判断函数的周期,故可判断ABC的正误,根据对称性可得,据此可判断D的正误.
【详解】对于A,因为为偶函数,故,
而的图象关于直线对称,
故,故,
故为周期函数且周期为4,
而在必有最小值,故必有最小值,故A错误.
对于B,而的图象关于点对称,
故,故,
因为为偶函数,故,
故,,
故为周期函数且周期为8,
而在必有最小值,故必有最小值,故B错误.
对于C,因为为奇函数,故,
而的图象关于直线对称,故,故,
所以故为周期函数且周期为8,
而在必有最小值,故必有最小值,故C错误.
对于D,因为为奇函数,故,
而的图像关于点对称,故,
故,设,
则,当时,,
故无最小值,故D正确.
二、多选题
4.(2025·江西新余·模拟预测)下列函数中,的图象可以由的图象仅通过一次轴对称变换得到的有:( ).
A., B.,
C., D.,
【答案】ABD
【分析】由两直线相交可判断A;由,可判断B;是一条完整的抛物线,是半只抛物线,可判断C;求得的反函数判断D.
【详解】对于A:因两直线斜率不等,故两条直线相交构成轴对称图形,故A正确;
对于B:因为,所以两函数的图象关于直线对称,故B正确;
对于C:因为是一条完整的抛物线,是半只抛物线,
所以与不关于直线对称,故C错误;
对于D:由,可得,所以,所以,
所以,所以与互为反函数,图象关于对称,故D正确.
故选:ABD.
5.(2025·云南·模拟预测)已知函数的图象关于点对称,则的值可能为( )
A. B. C. D.
【答案】AC
【分析】根据正切型函数的对称性逐一判断即可.
【详解】因为函数的图象关于点对称,
所以,则.
A:令,符合题意;
B:令,不符合题意;
C:令,符合题意;
D:令,不符合题意,
故选:AC
三、填空题
6.(2026·山东·二模)已知函数的图象关于点对称,则_______________.
【答案】2
【详解】,关于点对称,
由题意可知函数关于点对称,所以解得.
7.(2025·海南·模拟预测)已知为奇函数,若与的图象有10个交点,设交点的横坐标从小到大依次为,则______________.
【答案】30
【分析】根据奇函数的定义以及图像平移可知与的图像的交点关于点对称,结合对称性即可得结果.
【详解】因为为奇函数,所以的图象关于原点对称,
又的图象可由的图象向右平移3个单位长度得到,
所以的图象关于点对称.
又的图象也关于点对称,
所以与的图象的交点关于点对称,
所以,
故.
故答案为:30.
四、解答题
8.(2024·陕西西安·二模)设函数.
(1)在坐标系中画出函数的图象;
(2)若对任意恒成立,求的取值范围.
【答案】(1)答案见解析;
(2).
【分析】(1)根据题意求出的分段函数解析式,作出图像,从而可求解.
(2)由(1)中图像可知,即任意对从而可求解.
【详解】(1)由题意得,作出图象,如图所示,
(2)由(1)知,所以对任意恒成立,
即,解得或,
所以的取值范围为.
【拔高选练】(共6题)
一、单选题
1.(2026·吉林·二模)已知函数的图象关于直线对称,且在上单调递减,若,,则m的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】由函数的对称性得到恒成立,通过平方化简即可求解.
【详解】由关于直线对称,且在上单调递减,
因为,恒成立,
所以 ,
两边平方展开化简:
即 ,
整理得,
因为对任意不等式恒成立,故,即,
故的取值范围是.
2.(2026·云南曲靖·二模)已知定义域为的函数满足,且对任意,,当时,都有,则( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】利用函数的对称性及单调性的定义确定区间单调性,再由单调性判断函数值的大小.
【详解】由得函数的图象关于对称,
根据已知及单调性的定义,知在上为减函数,
所以在上为增函数,
,且,
.
二、多选题
3.(2025·黑龙江齐齐哈尔·二模)函数的图象可能是( )
A. B.
C. D.
【答案】ABD
【分析】根据的定义域,可排除;求导讨论不同值对应的函数的单调性,判断选项.
【详解】的定义域为,所以选项错误;
,
当时,在恒成立,所以单调递增,
且当时,,,所以,所以图象可能是选项
当时,,此时图象可能是选项;
当时,因为与都是增函数,所以也是增函数,
令,则,设方程的根为,即,
所以当时,,单调递减,
当时,,单调递增,
所以,
若,显然,则,所以图象可能是选项;
故选:.
三、填空题
4.(2025·湖南·三模)已知函数,,函数的图象与曲线交于点,与曲线交于点,,点在第一象限,且,四点顺次呈逆时针排列,则直线的斜率与直线的斜率的乘积为______.
【答案】1
【分析】由题意点与点关于直线对称,得,同理,代入直线的斜率公式化简即可求解.
【详解】设,则,
由点与点关于直线对称,所以,同理,
所以,
因为,
所以
故答案为:1.
5.(2025·湖北武汉·模拟预测)已知函数满足,且,则方程的实数解的个数为________.
【答案】4
【分析】由题可知的周期为,方程的解即为与的交点横坐标,画出与的图象,数形结合即可判断.
【详解】由函数满足,则,所以的周期为,
由,,
可得函数的图象如下:
方程的解,即为的交点横坐标,
当时,,此时与无交点,
当时,,此时与无交点,
由图可知两图象交点个数为,即方程的实数解的个数为.
故答案为:
四、解答题
6.(2025·河北唐山·模拟预测)已知函数.
(1)若函数的图象关于点对称,求的值;
(2)若是的极大值点,求的值;
(3)设是的极值点,且满足,求的取值范围.
【答案】(1)
(2)
(3)
【分析】(1)由题可得是奇函数,利用奇函数的定义即可求解;
(2)根据题意可得,解得或2,代入原函数结合函数单调性检验即可;
(3)由是的极值点,得,代入化简得:,解不等式即可求解.
【详解】(1)由曲线的图象关于点对称,得是奇函数,
因为,所以,解得.
(2).
因为是的极大值点,所以,解得或2.
当时,,所以当时,单调递减,
当时,单调递增,因此是的极小值点(舍去);
当时,,所以时,单调递增,
当时,单调递减,因此是的极大值点.
综上,可得.
(3),
因为是的极值点,所以,
因为,代入上式化简可得:
由可得,
解得.
【错题复盘】(共5题)
一、单选题
1.(2026·黑龙江哈尔滨·二模)已知函数的定义域为,,当时,,则曲线在点处的切线的斜率为( )
A.2 B.1 C. D.
【答案】C
【分析】利用导数求出曲线在点处的切线的斜率,再利用对称性求得答案.
【详解】由函数的定义域为,,得函数的图象关于直线对称,
因此曲线在点处的切线与曲线在点处切线关于直线对称,
其斜率互为相反数,当时,,求导得,则,
所以曲线在点处的切线的斜率为.
2.(2026·浙江宁波·三模)某函数的图像如图所示,则该函数解析式可能为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据零点特征排除A、C;结合导数和图象特点判断B;的图象特征判断D;
【详解】图像中函数与轴有两个交点(即两个零点),
选项A ,只有1个零点,选项C,没有零点,因此排除A、C.
图像中时,函数值趋近于0,选项D ,当时,,不符合趋势,排除D.
选项B:,零点为(两个零点,一负一正,符合图像);
时,,,且时,,符合图像左半部分趋势;
时,,,时,符合;
时,,求导得,可得时函数先增后减,且时,指数函数增长快于多项式,,完全符合图像特征.
二、多选题
3.(2026·四川成都·三模)已知函数,则( )
A.当时,函数有最大值
B.若函数图象的对称中心为,则
C.函数在上一定存在减区间
D.函数可能有2个零点
【答案】BC
【分析】对于A,求导根据函数的单调性判断即可;对于B,二阶导数求对称中心横坐标或利用对称中心定义判断即可;对于C,求导,结合判别式大于零解出减区间即可判断;对于D,因式分解,结合判别式大于零进行判断即可.
【详解】对于A,当时,,
当时,在上单调递增,
当无限趋于正无穷大时,也无限趋于正无穷大,所以没有最大值,故A错误;
对于B,法一:,令,则,
结合三次函数对称性可知,,所以,故B正确;
法二:若函数图象的对称中心为,则对任意实数,恒有,
代入化简得,解得,故B正确;
对于C,,令,
解得或,
当时,所以在上单调递减,故C正确;
对于D,,
令,又,
所以有两个不为0的根,所以有3个零点,故D错误.
三、填空题
4.(2026·山西晋中·三模)已知函数的定义域为是偶函数,,则__________.
【答案】2
【分析】根据函数的对称性以及奇偶性求出函数的周期,再求解即可.
【详解】由是偶函数,可知是偶函数,则的图像关于直线对称.
由,可知的图象关于点对称,可得
故是的周期.
由,可得,,因此.
四、解答题
5.(2023·全国乙卷·高考真题)已知函数.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)是否存在a,b,使得曲线关于直线对称,若存在,求a,b的值,若不存在,说明理由.
(3)若在存在极值,求a的取值范围.
【答案】(1);
(2)存在满足题意,理由见解析.
(3).
【分析】(1)由题意首先求得导函数的解析式,然后由导数的几何意义确定切线的斜率和切点坐标,最后求解切线方程即可;
(2)首先求得函数的定义域,由函数的定义域可确定实数的值,进一步结合函数的对称性利用特殊值法可得关于实数的方程,解方程可得实数的值,最后检验所得的是否正确即可;
(3)原问题等价于导函数有变号的零点,据此构造新函数,然后对函数求导,利用切线放缩研究导函数的性质,分类讨论,和三中情况即可求得实数的取值范围.
【详解】(1)当时,,
则,
据此可得,
函数在处的切线方程为,
即.
(2)令,
函数的定义域满足,即函数的定义域为,
定义域关于直线对称,由题意可得,
由对称性可知,
取可得,
即,则,解得,
经检验满足题意,故.
即存在满足题意.
(3)由函数的解析式可得,
由在区间存在极值点,则在区间上存在变号零点;
令,
则,
令,
在区间存在极值点,等价于在区间上存在变号零点,
当时,,在区间上单调递减,
此时,在区间上无零点,不合题意;
当,时,由于,所以在区间上单调递增,
所以,在区间上单调递增,,
所以在区间上无零点,不符合题意;
当时,由可得,
当时,,单调递减,
当时,,单调递增,
故的最小值为,
令,则,
函数在定义域内单调递增,,
据此可得恒成立,
则,
由一次函数与对数函数的性质可得,当时,
,
且注意到,
根据零点存在性定理可知:在区间上存在唯一零点.
当时,,单调减,
当时,,单调递增,
所以.
令,则,
则函数在上单调递增,在上单调递减,
所以,所以,
所以
,
所以函数在区间上存在变号零点,符合题意.
综合上面可知:实数得取值范围是.
【点睛】(1)求切线方程的核心是利用导函数求切线的斜率,求函数的导数要准确地把函数拆分成基本初等函数的和、差、积、商,再利用运算法则求导,合函数求导,应由外到内逐层求导,必要时要进行换元.
(2)根据函数的极值(点)求参数的两个要领:①列式:根据极值点处导数为0和极值这两个条件列方程组,利用待定系数法求解;②验证:求解后验证根的合理性.本题中第二问利用对称性求参数值之后也需要进行验证.
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