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函数奇偶性、对称性、周期性知识点总结归纳
2025-09-24 06:42:23 责编:小OO
文档
抽象函数的对称性、奇偶性与周期性常用结论

一.概念: 抽象函数是指没有给出具体的函数解析式或图像,只给出一些函数符号及其满足的条件的函数,如函数的定义域,解析递推式,特定点的函数值,特定的运算性质等,它是高中函数部分的难点,也是大学高等数学函数部分的一个衔接点,由于抽象函数没有具体的解析表达式作为载体,因此理解研究起来比较困难,所以做抽象函数的题目需要有严谨的逻辑思维能力、丰富的想象力以及函数知识灵活运用的能力 

 1、周期函数的定义:

对于定义域内的每一个,都存在非零常数,使得恒成立,则称函数具有周期性,叫做的一个周期,则()也是的周期,所有周期中的最小正数叫的最小正周期。

分段函数的周期:设是周期函数,在任意一个周期内的图像为C: 

。把个单位即按向量在其他周期的图像:。

2、奇偶函数:

若。

分段函数的奇偶性

3、函数的对称性:

(1)中心对称即点对称:

  

(2)轴对称:对称轴方程为:。

关于直线

函数关于直线

成轴对称。

关于直线

成轴对称。

二、函数对称性的几个重要结论

(一)函数图象本身的对称性(自身对称)

若,则具有周期性;若,则具有对称性:“内同表示周期性,内反表示对称性”。

1、图象关于直线对称

推论1: 的图象关于直线对称

推论2、   的图象关于直线对称

推论3、    的图象关于直线对称

2、   的图象关于点对称

推论1、  的图象关于点对称

推论2、   的图象关于点对称

推论3、的图象关于点对称

(二)两个函数的图象对称性(相互对称)(利用解析几何中的对称曲线轨迹方程理解)

1、偶函数与图象关于Y轴对称

2、奇函数与图象关于原点对称函数

3、函数与图象关于X轴对称

4、互为反函数与函数图象关于直线对称

5.函数与图象关于直线对称   

推论1:函数与图象关于直线对称

推论2:函数与   图象关于直线对称

推论3:函数与图象关于直线对称

(三)抽象函数的对称性与周期性

1、抽象函数的对称性

性质1 若函数y=f(x)关于直线x=a轴对称,则以下三个式子成立且等价:

(1)f(a+x)=f(a-x) (2)f(2a-x)=f(x) (3)f(2a+x)=f(-x)

性质2 若函数y=f(x)关于点(a,0)中心对称,则以下三个式子成立且等价:

(1)f(a+x)=-f(a-x)(2)f(2a-x)=-f(x)(3)f(2a+x)=-f(-x)

易知,y=f(x)为偶(或奇)函数分别为性质1(或2)当a=0时的特例。

2、复合函数的奇偶性

定义1、 若对于定义域内的任一变量x,均有f[g(-x)]=f[g(x)],则复数函数y=f[g(x)]为偶函数。

定义2、 若对于定义域内的任一变量x,均有f[g(-x)]=-f[g(x)],则复合函数y=f[g(x)]为奇函数。

说明:

(1)复数函数f[g(x)]为偶函数,则f[g(-x)]=f[g(x)]而不是f[-g(x)]=f[g(x)],复合函数y=f[g(x)]为奇函数,则f[g(-x)]=-f[g(x)]而不是f[-g(x)]=-f[g(x)]。

(2)两个特例:y=f(x+a)为偶函数,则f(x+a)=f(-x+a);y=f(x+a)为奇函数,则f(-x+a)=-f(a+x)

(3)y=f(x+a)为偶(或奇)函数,等价于单层函数y=f(x)关于直线x=a轴对称(或关于点(a,0)中心对称)

3、复合函数的对称性

性质3复合函数y=f(a+x)与y=f(b-x)关于直线x=(b-a)/2轴对称

性质4、复合函数y=f(a+x)与y=-f(b-x)关于点((b-a)/2,0)中心对称

推论1、 复合函数y=f(a+x)与y=f(a-x)关于y轴轴对称

推论2、 复合函数y=f(a+x)与y=-f(a-x)关于原点中心对称

4、函数的周期性

若a是非零常数,若对于函数y=f(x)定义域内的任一变量x点有下列条件之一成立,则函数y=f(x)是周期函数,且2|a|是它的一个周期。

①f(x+a)=f(x-a) ②f(x+a)=-f(x)

③f(x+a)=1/f(x)  ④f(x+a)=-1/f(x)

5、函数的对称性与周期性

性质5 若函数y=f(x)同时关于直线x=a与x=b轴对称,则函数f(x)必为周期函数,且T=2|a-b|

性质6、若函数y=f(x)同时关于点(a,0)与点(b,0)中心对称,则函数f(x)必为周期函数,且T=2|a-b|

性质7、若函数y=f(x)既关于点(a,0)中心对称,又关于直线x=b轴对称,则函数f(x)必为周期函数,且T=4|a-b|

     6、函数对称性的应用

   (1)若,即

     (2)例题

      1、;

      2、奇函数的图像关于原点(0,0)对称:。

      3、若的图像关于直线对称。设

.

(四)常用函数的对称性

三、函数周期性的几个重要结论

1、()  的周期为, ()也是函数的周期

2、的周期为

3、     的周期为

4、      的周期为

5、     的周期为

6、   的周期为

7、    的周期为

8、   的周期为

9、     的周期为

10、若

11、有两条对称轴和 周期

推论:偶函数满足 周期

12、有两个对称中心和  周期

推论:奇函数满足 周期

13、有一条对称轴和一个对称中心的

四、用函数奇偶性、周期性与对称性解题的常见类型

灵活应用函数奇偶性、周期性与对称性,可巧妙的解答某些数学问题,它对训练学生分析问题与解决问题的能力有重要作用.下面通过实例说明其应用类型。

1.求函数值

例1.(1996年高考题)设是上的奇函数,当时,,则等于(-0.5)

(A)0.5;         (B)-0.5;        (C)1.5;         (D)-1.5.

例2.(19年北京市中学生数学竞赛题)已知是定义在实数集上的函数,且,求的值.。

2、比较函数值大小

例3.若是以2为周期的偶函数,当时,试比较、、的大小.

解:是以2为周期的偶函数,又在上是增函数,且, 

3、求函数解析式

例4.(19年高考题)设是定义在区间上且以2为周期的函数,对,用表示区间已知当时,求在上的解析式.

解:设

时,有 

是以2 为周期的函数,.

例5.设是定义在上以2为周期的周期函数,且是偶函数,在区间上,求时,的解析式.

解:当,即,

又是以2为周期的周期函数,于是当,即时,

4、判断函数奇偶性

例6.已知的周期为4,且等式对任意均成立,

判断函数的奇偶性.

解:由的周期为4,得,由得

,故为偶函数.

5、确定函数图象与轴交点的个数

例7.设函数对任意实数满足, 

判断函数图象在区间上与轴至少有多少个交点.

解:由题设知函数图象关于直线和对称,又由函数的性质得

是以10为周期的函数.在一个周期区间上,

故图象与轴至少有2个交点.

而区间有6个周期,故在闭区间上图象与轴至少有13个交点.

6、在数列中的应用

例8.在数列中,,求数列的通项公式,并计算

分析:此题的思路与例2思路类似.

解:令则

不难用归纳法证明数列的通项为:,且以4为周期.

于是有1,5,9 …1997是以4为公差的等差数列,

,由得总项数为500项,

7、在二项式中的应用

例9.今天是星期三,试求今天后的第天是星期几?

分析:转化为二项式的展开式后,利用一周为七天这个循环数来进行计算即可.

解: 

因为展开式中前92项中均有7这个因子,最后一项为1,即为余数,

故天为星期四.

8、复数中的应用

例10.(上海市1994年高考题)设,则满足等式且大于1的正整数中最小的是

(A) 3   ;     (B)4         ;   (C)6     ;   (D)7.

分析:运用方幂的周期性求值即可.

解:,

9、解“立几”题

例11.ABCD—是单位长方体,黑白二蚁都从点A出发,沿棱向前爬行,每走一条棱称为“走完一段”。白蚁爬行的路线是黑蚁爬行的路线是它们都遵循如下规则:所爬行的第段所在直线与第段所在直线必须是异面直线(其中.设黑白二蚁走完第1990段后,各停止在正方体的某个顶点处,这时黑白蚁的距离是

(A)1;  (B);(C)  ;   (D)0.

解:依条件列出白蚁的路线

立即可以发现白蚁走完六段后又回到了A点.可验证知:黑白二蚁走完六段后必回到起点,可以判断每六段是一个周期.

1990=6,因此原问题就转化为考虑黑白二蚁走完四段后的位置,不难计算出在走完四段后黑蚁在点,白蚁在C点,故所求距离是

例题与应用

例1:f(x) 是R上的奇函数f(x)=- f(x+4) ,x∈[0,2]时f(x)=x,求f(2007) 的值 

例2:已知f(x)是定义在R上的函数,且满足f(x+2)[1-f(x)]=1+f(x),f(1)=2,求f(2009) 的值 。故f(2009)= f(251×8+1)=f(1)=2

例3:已知f(x)是定义在R上的偶函数,f(x)= f(4-x),且当时,f(x)=-2x+1,则当时求f(x)的解析式

例4:已知f(x)是定义在R上的函数,且满足f(x+999)=,f(999+x)=f(999-x), 试判断函数f(x)的奇偶性.

例5:已知f(x)是定义在R上的偶函数,f(x)= f(4-x),且当时,f(x)是减函数,求证当时f(x)为增函数

例6:f(x)满足f(x) =-f(6-x),f(x)= f(2-x),若f(a) =-f(2000),a∈[5,9]且f(x)在[5,9]上单调.求a的值. 

例7:已知f(x)是定义在R上的函数,f(x)= f(4-x),f(7+x)= f(7-x),f(0)=0,

求在区间[-1000,1000]上f(x)=0至少有几个根?

    解:依题意f(x)关于x=2,x=7对称,类比命题2(2)可知f(x)的一个周期是10

        故f(x+10)=f(x) ∴f(10)=f(0)=0 又f(4)=f(0)=0

        即在区间(0,10]上,方程f(x)=0至少两个根

        又f(x)是周期为10的函数,每个周期上至少有两个根,

        因此方程f(x)=0在区间[-1000,1000]上至少有1+=401个根.

例1、 函数y=f(x)是定义在实数集R上的函数,那么y=-f(x+4)与y=f(6-x)的图象之间(D )

A.关于直线x=5对称 B.关于直线x=1对称

C.关于点(5,0)对称 D.关于点(1,0)对称

解:据复合函数的对称性知函数y=-f(x+4)与y=f(6-x)之间关于

点((6-4)/2,0)即(1,0)中心对称,故选D。(原卷错选为C)

例2、 设f(x)是定义在R上的偶函数,其图象关于x=1对称,证明f(x)是周期函数。(2001年理工类第22题)

例3、 设f(x)是(-∞,+∞)上的奇函数,f(x+2)=-f(x),当0≤x≤1时f(x)=x,则f(7.5)等于(-0.5)(1996年理工类第15题)

例4、 设f(x)是定义在R上的函数,且满足f(10+x)=f(10-x),f(20-x)=-f(20+x),则f(x)是(C )

A.偶函数,又是周期函数 B.偶函数,但不是周期函数

C.奇函数,又是周期函数 D.奇函数,但不是周期函数

六、巩固练习

1、函数y=f(x)是定义在实数集R上的函数,那么y=-f(x+4)与y=

  f(6-x)的图象( ?)。

   A.关于直线x=5对称  ?B.关于直线x=1对称

   C.关于点(5,0)对称?  ?D.关于点(1,0)对称

2、设f(x)是(-∞,+∞)上的奇函数,f(x+2)=-f(x),当0≤x≤1时,

  f(x)=x,则f(7.5)=(? ?)。

  A.0.5 B.-0.5? ?C.1.5 D.-1.5

3、设f(x)是定义在(-∞,+∞)上的函数,且满足f(10+x)=f(10-x),

  f(20-x)=-f(20+x),则f(x)是(? ?)。

  A.偶函数,又是周期函数 B.偶函数,但不是周期函数

  C.奇函数,又是周期函数? ?D.奇函数,但不是周期函数

4、f(x)是定义在R上的偶函数,图象关于x=1对称,证明f(x)是周期函数。

参:D,B,C,T=2。

5、在数列求=-1.下载本文

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