关于函数的对称性和周期性论文_孙美霞

关于函数的对称性和周期性论文_孙美霞

江苏省泰兴市第一高级中学 225400

摘 要:函数y=f(x)满足f(a+x)=f(b-x)时,函数y=f(x)的图象关于直线x=对称;函数y=f(x)满足f(a+x)+f(b-x)=c时,函数y=f(x)的图象关于点(, )对称;函数y=f(x)有两根对称轴x=a,x=b时,那么该函数必是周期函数,且对称轴之间距离的两倍必是函数的一个周期;函数y=f(x)满足f(a+x)+f(a-x)=c和f(b+x)+f(b-x)=c(a≠b)时,函数y=f(x)是周期函数。

函数的对称性、周期性是函数的两个基本性质。中学数学中,研究函数,首看定义域、值域,然后就要研究对称性、周期性,并且在高考中也经常考察函数的对称性、周期性以及它们之间的联系。下面我们就一些常见的性质进行研究。

一、函数的对称性

1.函数y=f(x)满足f(a+x)=f(b-x)时,函数y=f(x)的图象关于直线x=对称。

证明:在函数y=f(x)上任取一点(x1,y1),则y1=f(x1),点(x1,y1)关于直线x=的对称点(a+b-x1,y1),当x=a+b-x1时,f(a+b-x1)=f[a+(b-x1)]=f[b-(b-x1)]=f(x1)=y1,故点(a+b-x1,y1)也在函数y=f(x)图象上。由于点(x1,y1)是图象上任意一点,因此,函数的图象关于直线x=对称。(注:特别地,a=b=0时,该函数为偶函数。)

2.函数y=f(x)满足f(a+x)+f(b-x)=c时,函数y=f(x)的图象关于点(, )对称。

证明:在函数y=f(x)上任取一点(x1,y1),则y1=f(x1),点(x1,y1)关于点(, )的对称点(a+b-x1,c-y1),当x=a+b-x1时,f(a+b-x1)=c-f[b-(b-x1)]=c-f(x1)=c-y1,即点(a+b-x1,c-y1)在函数y=f(x)的图象上。由于点(x1,y1)为函数y=f(x)图象上的任意一点可知,函数y=f(x)的图象关于点(, )对称。(注:当a=b=c=0时,函数为奇函数。)

3.函数y=f(a+x)的图象与y=f(b-x)的图象关于直线x=对称。

证明:在函数y=f(a+x)上任取一点(x1,y1),则y1=f(a+x1) ,点(x1,y1)关于直线x=对称点(b-a-x1,y1)。由于f[b-(b-a-x1)]=f[b-b+a+x1]=f(a+x1)=y1,故点( b-a-x1,y1)在函数y=f(b-x)上。由点(x1,y1)是函数y=f(a+x)图象上任一点,因此y=f(a+x)与y=f(b-x)关于直线x=对称。

二、周期性

1.一般地,对于函数y=f(x),如果存在一个非零常数T,使得当x取定义域内的每一个值时,都有f(x+T)=f(x),那么函数y=f(x)就叫做周期函数,非零常数T叫做这个函数的周期。

2.对于非零常数A,若函数y=f(x)满足f(x+A)=-f(x),则函数y=f(x)必有一个周期为2A。

证明:f(x+2A)=f[x+(x+A)] =-f(x+A)=-[-f(x)]=f(x),∴函数y=f(x)的一个周期为2A。

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3.对于非零常数A,函数y=f(x)满足f(x+A)=,则函数y=f(x)的一个周期为2A。

证明:∵f(x+A)=,∴f(x+A+A)= =f(x), 函数y=f(x)的一个周期为2A。同理可证对于非零常数A,函数y=f(x)满足f(x)=-,则函数y=f(x)的一个周期为2A。

三、对称性和周期性之间的联系

1.函数y=f(x)有两根对称轴x=a,x=b时,则该函数必是周期函数,且对称轴之间距离的两倍必是函数的一个周期。

已知:函数y=f(x)满足f(a+x)=f(a-x),f(b+x)=f(b-x)(a≠b),求证:函数y=f(x)是周期函数。

证明:∵f(a+x)=f(a-x)得f(x)=f(2a-x),f(b+x)=f(b-x)得f(x)=f(2b-x),∴ f(2a-x)=f(2b-x),∴f(x)=f(2b-2a+x),∴函数y=f(x)是周期函数,且2b-2a是一个周期。

2.函数y=f(x)满足f(a+x)+f(a-x)=c和f(b+x)+f(b-x)=c(a≠b)时,函数y=f(x)是周期函数。(函数y=f(x)图象有两个对称中心(a, )、(b, )时,函数y=f(x)是周期函数,且对称中心距离的两倍,是函数的一个周期。)

证明:由f(a+x)+f(a-x)=cf(x)+f(2a-x)=c,f(b+x)+f(b-x)=cf(x)+f(2b-x)=c,得f(2a-x)=f(2b-x),得f(x)=f(2b-2a+x),∴函数y=f(x)是以2b-2a为周期的函数。

同理可证函数y=f(x)有一个对称中心(a,c)和一个对称轴x=b)(a≠b)时,该函数也是周期函数,且一个周期是4(b-a)。

四、知识运用

1.f(x)是定义在R上的以3为周期的奇函数,且f(2)=0,则方程f(x)=0在区间(0,6)内解的个数的最小值是_____。

解:f(x)是R上的奇函数,则f(0)=0,由f(x+3)=f(x)得f(3)=0, f(2)=0f(5)=0,f(2)=0f(-1)=0f(1)=0,∴f(4)=0,∴x=1,2,3,4,5时,f(x)=0;又f(-1.5)=f(-1.5+3)=f(1.5),又f(-1.5)=-f(1.5)知f(1.5)=0,而0=f(1.5)=f(1.5+3)=f(4.5)知x=1.5,x=4.5,f(x)=0也成立,可知:在(0,6)内的解的个数的最小值为7。

2.设定义在R上的函数f(x)满足f(x)·f(x+2)=13,若f(1)=2,则f(99)=_____。

解析:因为f(x)·f(x+2)=13,所以f(x+2)= ,则有f(x+4)== =f(x),所以f(x)是以4为

周期的周期函数,所以f(99)=f(25×4-1)=f(-1)= = 。

答案: 。

论文作者:孙美霞

论文发表刊物:《教育学文摘》2018年8月总第273期

论文发表时间:2018/8/13

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