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函数关于直线对称的结论?

时间:2024-12-11 来源:otovc.com

      [重要结论 1]函数 y=f(x)的图像关于点 A(a,b)对称的充要条件是 f(x)+f(2a-x)=2b。      证明:(必要性)设点 P(x,y)是 y=f(x)图像上任一点,∵点 P(x,y)关于点 A(a,b)的对称点 P’(2a-x,2b-y)也在 y=f(x)图像上,∴ 2b-y=f(2a-x)。      即 y+f(2a-x)=2b,故 f(x)+f(2a-x)=2b,必要性得证。      (充分性)设点 P(x0,y0)是 y=f(x)图像上任一点,则 y0=f(x0)。       ∵f(x)+f(2a-x)=2b,∴f(x0)+f(2a-x0)=2b,即 2b-y0=f(2a-x0)。      故点 P’(2a-x0,2b-y0)也在 y=f(x)图像上,而点 P与点 P’关于点 A(a,b)对称,充分性得征。      推论 1:函数 y=f(x)的图像关于原点 O对称的充要条件是 f(x)+f(-x)=0。      [重要结论 2]函数 y=f(x)的图像关于直线 x=a对称的充要条件是:       f(a+x)=f(a-x),即 f(x)=f(2a-x)(证明同上)      推论 2:函数 y=f(x)的图像关于 y轴对称的充要条件是 f(x)=f(-x)[重要结论 3](1)若函数 y=f(x)图像同时关于点 A(a, c)和点  B(b,c)成中心对称( a≠b),则 y=f(x)是周期函数,且 2|a-b|是其一个周期。      (2)若函数 y=f(x)图像同时关于直线 x=a和直线 x=b成轴对称( a≠b),则 y=f(x)是周期函数,且 2|a-b|是其一个周期。      (3)若函数 y=f(x)图像既关于点 A(a,c)成中心对称又关于直线 x=b成轴对称( a≠b),则 y=f(x)是周期函数,且 4|a-b|是其一个周期。      (1)(2)的证明留给读者,以下给出( 3)的证明:      ∵函数 y=f(x)图像关于点 A(a,c)成中心对称。       ∴f(x)+f(2a-x)=2c,用 2b-x代 x得:       f(2b-x)+f[2a-(2b-x)]=2c(1)      又∵函数 y=f(x)图像关于直线 x=b成轴对称。       ∴f(2b-x)=f(x)代入( 1)得:       f(x)=2c-f[2(a-b)+x](2)      用 2(a-b)-x代入 x得:       f[2(a-b)+x]=2c-f[4(a-b)+x]代入( 2)得: f(x)=f[4(a-b)+x],故 y=f(x)是周期函数,且 4|a-b|是其一个周期。      二 两个函数的对称性       [重要结论 4]函数 y=f(x)与 y=2b-f(2a-x)的图像关于点 A(a,b)成中心对称。      [重要结论 5](1)函数 y=f(x)与 y=f(2a-x)的图像关于直线 x=a成轴对称。      (2)函数 y=f(x)与 a-x=f(a-y)的图像关于直线 x+y=a成轴对称。      (3)函数 y=f(x)与 x-a=f(y+a)的图像关于直线 x-y=a成轴对称。结论 4与结论 5中的(1)        (2)证明留给读者,现证结论 5中的(3)。

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      设点 P(x0,y0)是 y=f(x)图像上任一点,则 y0=f(x0)。记点 P(x,y)关于直线 x-y=a的轴对称点为 P’(x1,y1),则 x1=a+y0,y1=x0-a,∴x0=a+y1,y0=x1-a代入 y0=f(x0)之中得 x1-a=f(a+y1)∴点 P’(x1,y1)在函数 x-a=f(y+a)的图像上。      同理可证:函数 x-a=f(y+a)的图像上任一点关于直线 x-y=a的轴对称点也在函数 y=f(x)的图像上。故定理 5中的(3)成立。      推论 3:函数 y=f(x)的图像与 x=f(y)的图像关于直线 x=y成轴对称。      三 三角函数图像的对称性       函数 对称中心坐标 对称轴方程        y=sin x (kπ,0)  x=kπ+π/2        y=cos x (kπ+π/2,0)  x=kπ        y=tan x (kπ/2,0) 无        四 函数对称性应用举例       例 1,定义在 R上的非常数函数满足: f(10+x)为偶函数,且 f(5-x)=f(5+x),则 f(x)一定是()。(第十二届希望杯高二第二试题)       A.是偶函数,也是周期函数。       B.是偶函数,但不是周期函数。       C.是奇函数,也是周期函数。       D.是奇函数,但不是周期函数。解:∵f(10+x)为偶函数,∴ f(10+x)=f(10-x)。 ∴f(x)有两条对称轴 x=5与 x=10,因此, f(x)是以 10为其一个周期的周期函数,∴ x=0,即 y轴也是 f(x)的对称轴,因此 f(x)还是一个偶函数,故选( A)。      例 2,设定义域为 R的函数 y=f(x)、y=g(x)都有反函数,并且 f(x-1)和 g-1(x-2)函数的图像关于直线 y=x对称,若 g(5)=1999,那么, f(4)=()。       A.1999    B.2000 C.2001    D.2002解:∵y=f(x-1)和 y=g-1(x-2)函数的图像关于直线y=x对称,∴ y=g-1(x-2)反函数是 y=f(x-1),而 y=g-1(x-2)的反函数是: y=2+g(x),∴f(x-1)=2+g(x), ∴f(5-1)=2+g(5)=2001,故 f(4)=2001,应选( C)。      例 3,设 f(x)是定义在 R上的偶函数,且 f(1+x)=f(1 -x),当-1≤x≤0时,f(x)=-12 x,则 f(8.6)=()。(第八届希望杯高二第一试题)      解:∵f(x)是定义在 R上的偶函数,∴ x=0是 y=f(x)的对称轴;又∵ f(1+x)=f(1-x),∴x=1也是 y=f(x)的对称轴。故 y=f(x)是以 2为周期的周期函数,∴ f(8.6)=f(8+0.6)=f(0.6)=f(-0.6)=0.3。      例 4,函数 y=sin(2x+ 52 π)图像的一条对称轴的方程是()。(92全国高考理)       A.x=-π2 B.x=-π4 C.x= π 8D.x= 54 π      解:函数 y=sin(2x+ 52 π)图像的所有对称轴的方程是 2x+ 52 π=kπ+ π2 。       ∴x= kπ-π,显然取 k=1时的对称轴方程是 x=-π,故22 选(A)。例 5,设 f(x)是定义在 R上的奇函数,且 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      解:∵y=f(x)是定义在 R上的奇函数,∴点( 0,0)是其对称中心;又∵ f(x+2)=-f(x)=f(-x),即 f(1+x)= f(1-x),∴直线 x=1是 y=f(x)的对称轴,故 y=f(x)是周期为 2的周期函数。       ∴f(7.5)=f(8-0.5)=f(-0.5)=-f(0.5)=-0.5,故选(B)。

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