内容正文:
第五节 函数的对称性
第二章 函数的概念、性质与基本初等函数
1.能通过平移,分析得出一般的轴对称和中心对称公式与推论. 2.会利用对称公式解决问题.
学习要求
必备知识 自主梳理
内容索引
关键能力 重点探究
3
必备知识 自主梳理
知识梳理
知识点 函数的对称性
1.已知函数f(x)是定义在R上的函数.
(1)若f(a+x)=f(b-x)恒成立,则y=f(x)的图象关于直线_________对称.
特别地,若函数y=f(x)满足f(a-x)=f(a+x),或f(x) =f(2a-x),则函数的图象关于直线x=a对称.
x=
知识点 函数的对称性
(2)若f(a+x)+f(b-x)=c,则y=f(x)的图象关于点__________对称.
特别地,若函数y=f(x)满足f(a-x)=-f(a+x)或f(x)+f(2a-x)=0则函数的图象关于点 对称.
(3)若f(kx+a)是偶函数,则函数f(x)图象的对称轴为 ;若f(kx+a)是奇函数,则函数f(x)图象的对称中心为 .
(,)
(a,0)
x=a
(a,0)
知识点 函数的对称性
2.两个函数图象的对称
(1)函数y=f(x)与y=f(-x)的图象关于 对称.
(2)函数y=f(x)与y=-f(x)的图象关于 对称.
(3)函数y=f(x)与y=-f(-x)的图象关于 对称.
y轴
x轴
原点
常用结论
函数f(x) 图象的对称性与周期的关系
1.若函数f(x) 的图象关于直线x=a 与直线x=b 对称,则函数f(x) 的周期为2|b-a|.
2.若函数f(x) 的图象既关于点(a,0) 对称,又关于点(b,0) 对称,则函数f(x) 的周期为2|b-a|.
3.若函数f(x) 的图象既关于直线x=a 对称,又关于点(b,0) 对称,则函数f(x) 的周期为4|b-a|.
4.设函数f(x) 及其导函数f'(x) 的定义域均为R.
(1)若f(x) 的图象关于直线x=a 对称,则f'(x) 的图象关于点(a,0) 对称;
(2)若f(x) 的图象关于点(a,b) 对称,则f'(x) 的图象关于直线x=a 对称;
(3)若f(x) 是以T 为周期的函数,则f'(x) 也是以T 为周期的函数.
自我评价
1.(人A必修第一册P87T13改编)函数f(x)=的图象的对称中心为( )
A.(0,0) B.(0,1)
C.(1,0) D.(1,1)
解析:因为f(x)==1+,由y=的图象向上平移一个单位长度得到y=1+的图象,
又y=的图象关于点(0,0)对称,
所以f(x)=1+的图象关于点(0,1)对称.
B
2.下列函数与y=ex关于直线x=1对称的是( )
A.y=ex-1 B.y=e1-x
C.y=e2-x D.y=ln x
解析:记f(x)=ex,则关于直线x=1对称的是f(2-x)=e2-x,即y=e2-x.
C
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:∵y=f(x+2)-3是奇函数,
∴f(-x+2)-3=-f(x+2)+3,
令x=2,f(0)-3=-f(4)+3,得f(0)=4.
法二:由y=f(x+2)-3是奇函数,
得f(x)关于点(2,3)对称,
故f(0)+f(4)=6,即f(0)=4.
4
4.若偶函数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,∴f(-1)=5.
5
关键能力 重点探究
考点一 函数的中心对称
[例1] (1)(多选)下列说法中,正确的是( )
A.函数f(x)=的图象关于点(-2,2)中心对称
B.函数f(x)满足f(2x-1)为奇函数,则函数f(x)关于点(-1,0)中心对称
C.若函数y=f(x)过定点(0,1),则函数y=f(x-1)+1过定点(1,2)
D.函数y=的图象关于点(3,c)中心对称,则b+c=2
ABC
[解析] 对于A,f(x)===2-,其图象可以由y=-的图象向左平移2个单位长度,再向上平移2个单位长度得到,且y=-的图象关于原点对称,故f(x)=的图象关于点(-2,2)中心对称,A正确;
对于B,因为f(2x-1)为奇函数,所以f(2x-1)=-f(-2x-1),所以f(x-1)=-f(-x-1),
所以f(x)=-f(-x-2),所以函数f(x)关于点(-1,0)中心对称,B正确;
对于C,函数y=f(x)的图象向右平移1个单位长度,再向上平移1个单位长度得到函数y=f(x-1)+1的图象,由于y=f(x)过定点(0,1),故函数y=f(x-1)+1过定点(1,2),C正确;
对于D,函数y===1+的图象关于点(3,c)中心对称,
所以
所以b+c=4,D错误.
(2)(2026·河北衡水模拟)已知函数f(x)=,g(x)=ax+1(a≠0),若y=f(x)和y=g(x)的图象存在3个交点(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3),则y1+y2+y3=( )
A.1 B.2 C.3 D.4
[解析] 因为f(x)==1-,又f(x)+f(-x)=(1-)+
(1+)=2,所以y=f(x)的图象关于点(0,1)对称,又g(-x)+g(x)=2,所以y=g(x)的图象也关于点(0,1)对称.因为f(0)=1,g(0)=1,所以交点(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3)中必定有一个点为(0,1),且剩余两个点关于点(0,1)对称,故y1+y2+y3=3.
C
跟踪训练
1.(2024·新课标Ⅰ卷)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(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,是中心对称图形.
法二:∵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.
考点二 函数的轴对称
[例2] 已知函数f(x)的定义域为(-∞,+∞),∀x∈R,f(+x)=f(-x)恒成立.当x2>x1≥1时,[f(x2)-f(x1)]·(x2-x1)>0,f(0)=-f(2),则不等式f(x)(x2+2x+3)>0的解集为( )
A.(-∞,0)∪(2,+∞) B.(0,2)
C.(-∞,0)∪(1,2) D.(0,1)∪(2,+∞)
A
[解析] 因为f(+x)=f(-x),
所以f(x)的图象关于直线x==1对称,所以f(0)=f(2).
因为f(0)=-f(2),所以f(0)=f(2)=0.
因为当x2>x1≥1时,[f(x2)-f(x1)]·(x2-x1)>0,
所以f(x)在[1,+∞)上单调递增,
所以f(x)在(-∞,1)上单调递减.
因为x2+2x+3=(x+1)2+2>0,
所以f(x)(x2+2x+3)>0,等价于f(x)>0.
当x≥1时,f(x)>0=f(2),结合单调性可知x>2;
当x<1时,f(x)>0=f(0),结合单调性可知x<0.
故f(x)(x2+2x+3)>0的解集为(-∞,0)∪(2,+∞).
跟踪训练
2.(2026·江苏连云港模拟)函数f(x)=lg(sin 2x)的图象的对称轴方程为( )
A.x=+kπ,k∈Z B.x=+,k∈Z
C.x=+kπ,k∈Z D.x=+,k∈Z
解析:由题意可知,y=sin 2x的图象的对称轴就是函数f(x)=lg(sin 2x)的图象的对称轴,
所以对称轴方程为2x=+kπ,k∈Z,解得x=+,k∈Z.
B
考点三 两个函数的对称性
[例3] (1)已知函数y=f(x)是定义域为R的函数,则函数y=f(x+2)与y=f(4-x)的图象( )
A.关于直线x=1对称
B.关于直线x=3对称
C.关于直线y=3对称
D.关于点(3,0)对称
A
[解析] 设P(x0,y0)为y=f(x+2)图象上任意一点,则y0=f(x0+2)=f(4-(2-x0)),
所以点Q(2-x0,y0)在函数y=f(4-x)的图象上,
而点P(x0,y0)与点Q(2-x0,y0)关于直线x=1对称,
所以函数y=f(x+2)与y=f(4-x)的图象关于直线x=1对称.
(2)已知函数y=f(2x-1)是R上的奇函数,函数y=f(x)图象与函数y=g(x)关于y=-x对称,则g(x)+g(-x)=( )
A.0 B.-1
C.2 D.1
C
[解析] 函数y=f(2x-1)是R上的奇函数,
则-f(-2x-1)=f(2x-1).
设2x-1=t,则f(t)=-f(-2-t),
则函数y=f(x)的图象关于点(-1,0)对称,
函数y=f(x)图象与函数y=g(x)关于y=-x对称,所以函数y=g(x)的图象关于点(0,1)对称,所以g(x)+g(-x)=2.
方法总结
两个函数的对称性问题,可以通过两个函数上点的对称性来解决.即如果f(x)与g(x)关于点(a,b)对称,那么f(x)上任一点A(x,y)关于(a,b)对称点B(2a-x,2b-y)在g(x)上;如果f(x)与g(x)关于直线x=a对称,那么f(x)上任一点A(x,y)关于直线x=a对称点B(2a-x,y)在g(x)上.
跟踪训练
3.函数y=f(x)的图象与函数g(x)=log2x(x>0)的图象关于原点对称,则f(x)的表达式为( )
A.f(x)=(x>0)
B.f(x)=(x<0)
C.f(x)=-log2x(x>0)
D.f(x)=-log2(-x)(x<0)
D
解析:设y=f(x)上任一点(x,y)关于原点对称点(-x,-y)在g(x)=log2x上,
∴-y=log2(-x)(x<0),
∴y=-log2(-x)(x<0),
∴f(x)=-log2(-x)(x<0).
$