内容正文:
专题2.6 函数的周期性和对称性
2.6.1 函数的周期性
1.周期函数:对于函数y=f(x),如果存在一个非零常数T,使得当x取定义域内的任何值时,都有f(x+T)=f(x),那么就称函数y=f(x)为周期函数,T称为这个函数的周期.
2.最小正周期:如果在周期函数f(x)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f(x)的最小正周期.
3.函数周期性结论:
①若则;②若则;③若则;
④若则;⑤若则;
⑥若f(x+a)=,则f(x)的周期都是T=2;⑦若f(x)=1-,则f(x)的周期都是T=3;
⑧若f(x+a)=,则f(x)的周期都是T=4;
⑨若f(x+2a)= f(x+a)-f(x),则f(x)的周期都是T=6.
例1.函数满足,则的最小正周期为 .
例2.,则的最小正周期为 .
例3.已知是定义在R上的函数,若函数为偶函数,函数为奇函数,则 ( )
A. B. C. D.
例4.已知,函数最小正周期为,且时.若,求.
例5.已知f(x)是定义域为R的偶函数,f(5.5)=4,g(x)=(x﹣1)f(x),若g(x+1)
是偶函数,则g(﹣0.5)= .
1.函数满足,则的最小正周期为 .
2.定义在上的函数满足,且,则的值为 .
3.函数满足,则的周期为 .
4.已知,,则 .
5.,则的最小正周期为 .
6.已知函数满足且,则 .
7.已知函数f(x)的定义域为R,f(x)=g(x﹣1)+2,若函数g(x)为奇函数,g(x+1)
为偶函数,且f(2)=1,则( )
A.﹣1 B.0 C.1 D.2
8.在R上定义的函数是偶函数,且,若在区间上是减函数,则 ( )
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
9.定义在R上的奇函数,满足,当时,,则( )
A. B. C. D.
10.已知函数的定义域为,且则( )
A. B. C. D.
11.已知定义域为R的函数满足且当时,,则当时,的最小值为( )
A. B. C. D.
12.定义在R上的偶函数满足;当时,,则( )
A. B.
C. D.
13.已知,且,求满足两式同时成立的最小正实数.
14.定义在上周期为的函数,当时,,求.
2.6.2 函数的对称性
1.函数的对称性:
(1)若函数y =f(x)的图像关于直线x=a对称,则有f(a+x)= f(a-x)或者f(x)= f(2a-x).
(2)若函数y =f(x+a)是偶函数,则f(x+a)= f(-x+a),即x=a是该函数图像的对称轴.
(3)若函数y =f(x)的图像关于点(a,0)中心对称,则有f(a+x)=-f(a-x)或f(x)=-f(2a-x).
(4)若函数y =f(x+a)是奇函数,则f(-x+a)=- f(x+a),即(a,0)是该函数图像的对称中心.
(5)若函数y =f(x)的图像关于点(a,b)中心对称,则有f(a+x)+f(a-x)=2b或f(x)+f(2a-x)=2b.
2.对称性、周期性判断口诀:同周异对(x同号:周期性;x异号:对称性).
例1.若函数的图象关于点对称,则( )
A. 0 B. -1 C. 1 D. 2
例2.函数的对称中心为 .
例3.定义在R上的函数的图像关于直线对称,且当时,,则下列关系成立的是( )
A. B.
C. D.
例4.设函数,则下列函数中为奇函数的是 ( )
A. B. C. D.
1.已知,则对称中心为 .
2.已知,则对称轴为 .
3.已知关于中心对称,,则 .
4.已知函数的图像关于直线对称,则 .
5.若函数的图像关于直线对称,则的最大值是 .
6.给出四个式子:
①;
②;
③;
④.
其中表示中心对称的有( )
A.①② B.③④ C.①③ D.②④
7.已知,则图像( )
A.关于对称 B.关于对称 C.周期为8 D.关于原点对称
8.已知函数,则( )
A.在单调递增
B.在单调递减
C.的图像关于直线对称
D.的图像关于点对称
9.已知函数的定义域均为R,且若的图像关于直线对称,且,则( )
A. B. C. D.
10.关于函数有如下四个命题:
①的图象关于轴对称.
②的图象关于原点对称.
③的图象关于直线对称.
④的最小值为2.
其中所有真命题的序号是 .
2.6.3 函数的的对称性与周期性的关系
1.已知两个对称轴推周期:关于直线对称则.
2.已知两个对称中心推周期:关于两点、都对称,则.
3.已知一个对称中心和一个对称轴推周期:关于和直线都对称,则.
例1.已知函数的定义域为R,为偶函数,为奇函数,则( )
A. B. C. D.
例2.函数的定义域为,若与都是奇函数,则( )
A.是偶函数 B.是奇函数
C. D.是奇函数
例3.设函数的定义域为,为奇函数,为偶函数,当时,.若,则( )
A. B. C. D.
例4.已知函数的定义域为,且满足,为偶函数,当时,,若,则( )
A. B. C. D.
1.给出4组条件,能推出函数为周期函数的有几组( )
①两条平行对称轴②两个纵坐标相同对称中心③一个中心+一条对称轴④两个纵坐标不同对称中心.
A.1 B.2 C.3 D.4
2.已知定义在R上的函数满足:,,则的最小正周期为( )
A.2 B.4 C.6 D.8
3.已知对称轴,对称中心,,则( )
A. B. C. D.
4.已知定义在R上的奇函数满足,且在区间上是增函数,则( )
A. B.
C. D.
5.已知函数的定义域为R,且为偶函数,为奇函数.若,则 ( )
A. 23 B. 24 C. 25 D. 26
6.已知是定义域为的奇函数,满足.若,则
)
A. B. 0 C. 2 D. 50
7.函数满足:对称轴,对称中心,若,则 .
8.若定义在R上的函数满足,且,,则下列结论错误的
是 .
①;②的图象关于直线对称;③;④是奇函数.
9.定义域为的函数的图象关于点对称,函数的图象关于直线对称,若,则 .
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专题2.6 函数的周期性和对称性
2.6.1 函数的周期性
1.周期函数:对于函数y=f(x),如果存在一个非零常数T,使得当x取定义域内的任何值时,都有f(x+T)=f(x),那么就称函数y=f(x)为周期函数,T称为这个函数的周期.
2.最小正周期:如果在周期函数f(x)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f(x)的最小正周期.
3.函数周期性结论:
①若则;②若则;③若则;
④若则;⑤若则;
⑥若f(x+a)=,则f(x)的周期都是T=2;⑦若f(x)=1-,则f(x)的周期都是T=3;
⑧若f(x+a)=,则f(x)的周期都是T=4;
⑨若f(x+2a)= f(x+a)-f(x),则f(x)的周期都是T=6.
例1.函数满足,则的最小正周期为 .
解:对应结论⑥,,周期.故答案为:.
例2.,则的最小正周期为 .
解:原式匹配结论⑨,令,得;
周期.故答案为:12.
例3.已知是定义在R上的函数,若函数为偶函数,函数为奇函数,则 ( )
A. B. C. D.
解:因为函数为偶函数, 所以,函数的图象关于直线对称,
又函数为奇函数,所以,所以函数的图象关于对称,
所以,所以,
即,所以,则函数的一个周期为4,对,
令,则, 所以,
令,则, 又, 所以, ,
所以
故选:.
例4.已知,函数最小正周期为,且时.若,求.
解:由匹配结论⑥,周期;周期;
又,则;,则;
代入计算:;
则.
例5.已知f(x)是定义域为R的偶函数,f(5.5)=4,g(x)=(x﹣1)f(x),若g(x+1)
是偶函数,则g(﹣0.5)= .
解:因为g(x+1)是偶函数,又因为g(x+1)=xf(x+1),
其中y=x为奇函数,所以y=f(x+1)必为奇函数,
即有f(1﹣x)=﹣f(1+x),f(﹣x)=﹣f(x+2),
又因为f(﹣x)=f(x),所以f(x+2)=﹣f(x),
f(x+4)=﹣f(x+2)=f(x),所以函数y=f(x)的周期为4,
由g(x+1)是偶函数,可得g(﹣x+1)=g(x+1),即g(﹣x)=g(x+2),
所以g(﹣0.5)=g(2.5)=1.5f(2.5)=1.5f(﹣2.5)=1.5f(﹣2.5+4×2)=1.5f(5.5)=6.故答案为:6.
1.函数满足,则的最小正周期为 .
解:匹配结论②,此处,周期.
故答案为:8.
2.定义在上的函数满足,且,则的值为 .
解:由结论③,,周期;
推导验证:,周期为.
,故.故答案为:5.
3.函数满足,则的周期为 .
解:变形为,匹配结论⑤,其中,
周期.故答案为:6.
4.已知,,则 .
解:匹配结论④,,周期;,为周期整数倍,故.故答案为:3.
5.,则的最小正周期为 .
解:匹配结论⑧,,周期.故答案为:8.
6.已知函数满足且,则 .
解:,,
,
所以是的一个周期, 又,,
所以.
∴.
7.已知函数f(x)的定义域为R,f(x)=g(x﹣1)+2,若函数g(x)为奇函数,g(x+1)
为偶函数,且f(2)=1,则( )
A.﹣1 B.0 C.1 D.2
解:根据题意,因为函数g(x)为奇函数,所以有g(﹣x)=﹣g(x),g(0)=0,
又因为g(x+1)为偶函数,所以g(x+1)=g(﹣x+1),g(2)=g(0)=0,
于是有g(x+2)=g(﹣x)=﹣g(x)⇒g(x+4)=g(x),
所以函数g(x)的周期为4,因为g(x)=f(x+1)﹣2,f(2)=1,
所以g(1)=f(1+1)﹣2=﹣1,g(3)=g(﹣1)=﹣g(1)=1,g(4)=g(0)=0,
所以g(1)+g(2)+g(3)+g(4)=0,
于是
,
故选:B.
8.在R上定义的函数是偶函数,且,若在区间上是减函数,则 ( )
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
解:因为函数是偶函数,而偶函数在关于原点对称的区间上单调性相反,所以在区间上是增函数.又因为,且,故有,即函数周期为.所以区间上的单调性和区间上单调性相同,即在区间上是减函数.故选B.
9.定义在R上的奇函数,满足,当时,,则( )
A. B. C. D.
解:因为定义在上的奇函数, 满足,
所以
故的周期为8, 当 时, , 则,所以,
所以.故选: C.
10.已知函数的定义域为,且则( )
A. B. C. D.
解:因为 ,令 可得,,
所以 ,令 可得,,
即,所以函数为偶函数,令得,
即有从而可知 ,,
故,即,
所以函数的一个周期为6.因为,
,,,
所以一个周期内的:
由于22除以6余4,所以,故选: A.
11.已知定义域为R的函数满足且当时,,则当时,的最小值为( )
A. B. C. D.
解:当时,
易知当时,因为则
当.
综上:
12.定义在R上的偶函数满足;当时,,则( )
A. B.
C. D.
解:因为 ,所以 周期为 ,
因为当时,单调递增,所以时,单调递增,
因为偶函数,所以时,单调递减,因为,,
,,所以,,
,,故选B.
13已知,且,求满足两式同时成立的最小正实数.
解:由(结论③),得周期;
由(结论⑤),周期;
同一个函数周期唯一,故,解得最小正数.
14.定义在上周期为的函数,当时,,求.
解:周期,计算余数,故;
由周期性,分段转换:
时,,则;
,代入解析式,即.
2.6.2 函数的对称性
1.函数的对称性:
(1)若函数y =f(x)的图像关于直线x=a对称,则有f(a+x)= f(a-x)或者f(x)= f(2a-x).
(2)若函数y =f(x+a)是偶函数,则f(x+a)= f(-x+a),即x=a是该函数图像的对称轴.
(3)若函数y =f(x)的图像关于点(a,0)中心对称,则有f(a+x)=-f(a-x)或f(x)=-f(2a-x).
(4)若函数y =f(x+a)是奇函数,则f(-x+a)=- f(x+a),即(a,0)是该函数图像的对称中心.
(5)若函数y =f(x)的图像关于点(a,b)中心对称,则有f(a+x)+f(a-x)=2b或f(x)+f(2a-x)=2b.
2.对称性、周期性判断口诀:同周异对(x同号:周期性;x异号:对称性).
例1.若函数的图象关于点对称,则( )
A. 0 B. -1 C. 1 D. 2
解: 的图像关于点对称,, 即.解得.
.经检验知的图像关于点对称,故选: C.
例2.函数的对称中心为 .
解:因为.
则的图像可以由函数向右平移一个单位,再向上平移一个单位得到.
因为为奇函数,函数图像关于原点对称, 所以关于对称.
例3.定义在R上的函数的图像关于直线对称,且当时,,则下列关系成立的是( )
A. B.
C. D.
解:定义在上的函数的图像关于直线对称,所以.
所以.因为当时,为单调递增函数,
定义在上的函数的图像关于直线对称,
所以当时,单调递减.所以.所以,即 .故选:B.
例4.设函数,则下列函数中为奇函数的是 ( )
A. B. C. D.
解:因为.定义域为 .
则
所以函数的对称中心为,所以将函数向右平移个单位, 向上平移个单位,得到函数.该函数的对称中心为,故函数为奇函数.故选: A.
1.已知,则对称中心为 .
解:∵,,对称中心.
故答案为:.
2.已知,则对称轴为 .
解:变形,标准轴对称式,对称轴.故答案为:.
3.已知关于中心对称,,则 .
解:∵对称满足,令,;
代入,得.故答案为:3.
4.已知函数的图像关于直线对称,则 .
解:函数的定义域为.
函数的图像关于直线对称,得的定义域关于对称,则.
此时必有,即,解得.
此时
因此函数的图像关于直线对称,即满足题意,所以.故答案为:.
5.若函数的图像关于直线对称,则的最大值是 .
解:依题意,为偶函数,
展开式中的系数为,故. 的系数为,故.
令,得,对称轴为可知,将该式分解为,可知其在和处取到最大值,带入,可知最大值为.
6.给出四个式子:
①;
②;
③;
④.
其中表示中心对称的有( )
A.①② B.③④ C.①③ D.②④
解:①②是,轴对称;
③,中心对称;
④,,中心对称;
③④为中心对称.故选:B.
7.已知,则图像( )
A.关于对称 B.关于对称 C.周期为8 D.关于原点对称
解:式子变形,匹配中心对称公式,,对称中心.
故选:B.
8.已知函数,则( )
A.在单调递增
B.在单调递减
C.的图像关于直线对称
D.的图像关于点对称
解:由题意知,,所以的图像关于直线对称. 故C 正确, D错误.
又 (). 由复合函数的单调性可知在上单调递增, 在 上单调递减,所以A, B错误. 故选:C.
9.已知函数的定义域均为R,且若的图像关于直线对称,且,则( )
A. B. C. D.
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
10.关于函数有如下四个命题:
①的图象关于轴对称.
②的图象关于原点对称.
③的图象关于直线对称.
④的最小值为2.
其中所有真命题的序号是 .
解:对于命题①, , .所以, ,故的图像不关于轴对称,也不关于原点对称.命题①错误.
对于命题②,函数的定义域为,定义域关于原点对称.
.所以,函数的图像关于原点对称,命题②正确.
对于命题③, , .
则所以,函数的图像关于直线对称, 命题③正确.
对于命题④,当时, ,则命题④错误.
故答案为: ②③.
2.6.3 函数的的对称性与周期性的关系
1.已知两个对称轴推周期:关于直线对称则.
2.已知两个对称中心推周期:关于两点、都对称,则.
3.已知一个对称中心和一个对称轴推周期:关于和直线都对称,则.
例1.已知函数的定义域为R,为偶函数,为奇函数,则( )
A. B. C. D.
解:因为函数 为偶函数, 则,可得.
因为函数为奇函数, 则,所以,
所以,即,故函数是以4为周期的周期函数.
因为函数为奇函数,则,故.其它三个选项未知.故选: B.
例2.函数的定义域为,若与都是奇函数,则( )
A.是偶函数 B.是奇函数
C. D.是奇函数
解:与都是奇函数,, ,函数 关于点、及点对称,函数是周期的周期函数.
, ,即是奇函数.故选:D.
例3.设函数的定义域为,为奇函数,为偶函数,当时,.若,则( )
A. B. C. D.
解:因为是奇函数,所以 ①
因为是偶函数,所以 ②.
令,由①得:,
由②得:,因为,
所以,令,
由①得:,所以.
,
,
,
所以故选:D.
例4.已知函数的定义域为,且满足,为偶函数,当时,,若,则( )
A. B. C. D.
解:因为 ①,所以函数的图象关于点对称.
因为为偶函数,所以 ②,则函数的图象关于直线对称.
由①②得:, 则,故的周期为,
所以.
由,令,得,即③.
已知,由函数的图象关于直线对称,得.
又函数的图象关于点对称,得.
所以,即,所以④.
联立③④解得, ,故当时, .
由的图象关于点对称, 可得故选: A.
1.给出4组条件,能推出函数为周期函数的有几组( )
①两条平行对称轴②两个纵坐标相同对称中心③一个中心+一条对称轴④两个纵坐标不同对称中心.
A.1 B.2 C.3 D.4
解:①②③均可推出周期函数;④无法推出固定周期,共3组.故选:C.
2.已知定义在R上的函数满足:,,则的最小正周期为( )
A.2 B.4 C.6 D.8
解:由得对称轴;由得对称中心;一轴一中心,
.故选:D.
3.已知对称轴,对称中心,,则( )
A. B. C. D.
解:由题意得:;,;结合对称轴与中心对称递推:.故选:B.
4.已知定义在R上的奇函数满足,且在区间上是增函数,则( )
A. B.
C. D.
解:因为满足,所以所以函数是以为周期的周期函数,
则.
由是定义在 上的奇函数,且满足,得,
因为在区间上是增函数, 是定义在上的奇函数,所以在区间上是增函数, 所以,即.故选:D.
5.已知函数的定义域为R,且为偶函数,为奇函数.若,则 ( )
A. 23 B. 24 C. 25 D. 26
解:为偶函数,则则关于对称,为奇函数,
则则关于点对称,
则由其关于对称有
则,作差有,
为周期函数,且周期为,因为,,则,
因为,,则,
,则,故选:C.
6.已知是定义域为的奇函数,满足.若,则
)
A. B. 0 C. 2 D. 50
解:因为是定义域为的奇函数,且,所以,
,
因此,
因为,,所以,
,从而.故选:C.
7.函数满足:对称轴,对称中心,若,则 .
解:一轴一中心,;,
;由对称:,再结合中心对称,最终递推得.故答案为:-3.
8.若定义在R上的函数满足,且,,则下列结论错误的
是 .
①;②的图象关于直线对称;③;④是奇函数.
解:由,所以,又,所以,
且,所以,故①正确.
由①可得, 是周期为8的函数,.又由,得,
所以,故③错误.
对于④,由的图像关于点对称,所以的图像关于原点对称, 故④正确,故答案为:③.
9.定义域为的函数的图象关于点对称,函数的图象关于直线对称,若,则 .
解:因为的图象关于点对称,所以则,
即又的图象关于直线对称,
则,所以,即,
可得,则是以为周期的函数.
因为,由, 令, 得,
所以, ,,
所以
故答案为: .
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