高中數(shù)學講義微專題05函數(shù)的對稱性與周期性

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1、微專題05 函數(shù)的對稱性與周期性一、基礎知識（一）函數(shù)的對稱性1、對定義域的要求：無論是軸對稱還是中心對稱，均要求函數(shù)的定義域要關于對稱軸（或對稱中心）對稱2、軸對稱的等價描述：（1）關于軸對稱（當時，恰好就是偶函數(shù)）（2）關于軸對稱 在已知對稱軸的情況下，構造形如的等式只需注意兩點，一是等式兩側前面的符號相同，且括號內前面的符號相反；二是的取值保證為所給對稱軸即可。例如：關于軸對稱，或得到均可，只是在求函數(shù)值方面，一側是更為方便（3）是偶函數(shù)，則，進而可得到：關于軸對稱。 要注意偶函數(shù)是指自變量取相反數(shù)，函數(shù)值相等，所以在中，僅是括號中的一部分，偶函數(shù)只是指其中的取相反數(shù)時，函數(shù)值相等，即，

2、要與以下的命題區(qū)分：若是偶函數(shù)，則：是偶函數(shù)中的占據(jù)整個括號，所以是指括號內取相反數(shù)，則函數(shù)值相等，所以有 本結論也可通過圖像變換來理解，是偶函數(shù)，則關于軸對稱，而可視為平移了個單位（方向由的符號決定），所以關于對稱。3、中心對稱的等價描述：（1）關于軸對稱（當時，恰好就是奇函數(shù)）（2）關于軸對稱 在已知對稱中心的情況下，構造形如的等式同樣需注意兩點，一是等式兩側和前面的符號均相反；二是的取值保證為所給對稱中心即可。例如：關于中心對稱，或得到均可，同樣在求函數(shù)值方面，一側是更為方便（3）是奇函數(shù)，則，進而可得到：關于軸對稱。 要注意奇函數(shù)是指自變量取相反數(shù)，函數(shù)值相反，所以在中，僅是括號中的一

3、部分，奇函數(shù)只是指其中的取相反數(shù)時，函數(shù)值相反，即，要與以下的命題區(qū)分：若是奇函數(shù)，則：是奇函數(shù)中的占據(jù)整個括號，所以是指括號內取相反數(shù)，則函數(shù)值相反，所以有 本結論也可通過圖像變換來理解，是奇函數(shù)，則關于中心對稱，而可視為平移了個單位（方向由的符號決定），所以關于對稱。4、對稱性的作用：最突出的作用為“知一半而得全部”，即一旦函數(shù)具備對稱性，則只需要分析一側的性質，便可得到整個函數(shù)的性質，主要體現(xiàn)在以下幾點：（1）可利用對稱性求得某些點的函數(shù)值（2）在作圖時可作出一側圖像，再利用對稱性得到另一半圖像（3）極值點關于對稱軸（對稱中心）對稱（4）在軸對稱函數(shù)中，關于對稱軸對稱的兩個單調區(qū)間單調性

4、相反；在中心對稱函數(shù)中，關于對稱中心對稱的兩個單調區(qū)間單調性相同（二）函數(shù)的周期性1、定義：設的定義域為，若對，存在一個非零常數(shù)，有，則稱函數(shù)是一個周期函數(shù)，稱為的一個周期2、周期性的理解：可理解為間隔為的自變量函數(shù)值相等3、若是一個周期函數(shù)，則，那么，即也是的一個周期，進而可得：也是的一個周期4、最小正周期：正由第3條所說，也是的一個周期，所以在某些周期函數(shù)中，往往尋找周期中最小的正數(shù)，即稱為最小正周期。然而并非所有的周期函數(shù)都有最小正周期，比如常值函數(shù)5、函數(shù)周期性的判定：（1）：可得為周期函數(shù)，其周期（2）的周期分析：直接從等式入手無法得周期性，考慮等間距再構造一個等式：所以有：，即周期

5、注：遇到此類問題，如果一個等式難以推斷周期，那么可考慮等間距再列一個等式，進而通過兩個等式看能否得出周期（3）的周期分析：（4）（為常數(shù)）的周期分析：，兩式相減可得：（5）（為常數(shù)）的周期（6）雙對稱出周期：若一個函數(shù)存在兩個對稱關系，則是一個周期函數(shù)，具體情況如下：（假設） 若的圖像關于軸對稱，則是周期函數(shù)，周期分析：關于軸對稱 關于軸對稱 的周期為 若的圖像關于中心對稱，則是周期函數(shù)，周期 若的圖像關于軸對稱，且關于中心對稱，則是周期函數(shù)，周期7、函數(shù)周期性的作用：簡而言之“窺一斑而知全豹”，只要了解一個周期的性質，則得到整個函數(shù)的性質。（1）函數(shù)值：可利用周期性將自變量大小進行調整，進而

6、利用已知條件求值（2）圖像：只要做出一個周期的函數(shù)圖象，其余部分的圖像可利用周期性進行“復制+粘貼”（3）單調區(qū)間：由于間隔的函數(shù)圖象相同，所以若在上單調增（減），則在上單調增（減）（4）對稱性：如果一個周期為的函數(shù)存在一條對稱軸 （或對稱中心），則 存在無數(shù)條對稱軸，其通式為 證明：關于軸對稱 函數(shù)的周期為 關于軸對稱注：其中（3）（4）在三角函數(shù)中應用廣泛，可作為檢驗答案的方法二、典型例題：例1：設為定義在上的奇函數(shù)，當時，則_思路：由可得：的周期，考慮將用中的函數(shù)值進行表示：，此時周期性已經無法再進行調整，考慮利用奇偶性進行微調： ，所以答案：例2：定義域為的函數(shù)滿足，當時，則（ ）A.

7、 B. C. D. 思路：由，可類比函數(shù)的周期性，所以考慮將向進行轉化： 答案：D小煉有話說：雖然不是周期函數(shù)，但函數(shù)值關系與周期性類似，可理解為：間隔2個單位的自變量，函數(shù)值呈2倍關系。所以在思路上仍可沿用周期性的想法，將自變量向已知范圍進行靠攏。例3：定義在上的函數(shù)對任意，都有，則等于（ ）A. B. C. D. 思路：由及所求可聯(lián)想到周期性，所以考慮，所以是周期為4的周期函數(shù)，故，而由已知可得，所以答案：D例4（2009山東）：定義在上的函數(shù)滿足，則的值為（ ）A. B. C. D. 思路：所給的特點為才有解析式能夠求值，而只能通過減少自變量的取值，由所求可聯(lián)想到判斷是否具有周期性，時，

8、則有，兩式相加可得：，則，即在時周期是6，故，而答案：C小煉有話說：（1）本題的思路依然是將無解析式的自變量通過函數(shù)性質向含解析式的自變量靠攏，而數(shù)較大，所以考慮判斷函數(shù)周期性。（2）如何快速將較大自變量縮至已知范圍中？可利用帶余除法除以周期，觀察余數(shù)。則被除數(shù)的函數(shù)值與余數(shù)的函數(shù)值相同，而商即為被除數(shù)利用周期縮了多少次達到余數(shù)。例如本題中，從而（3）本題推導過程中也有其用處，其含義是間隔為3的自變量函數(shù)值互為相反數(shù)，相比周期，它的間隔更小，所以適用于利用周期縮小自變量范圍后，進行“微調”從而將自變量放置已知區(qū)間內例5：函數(shù)是周期為的偶函數(shù)，當時，則不等式在上的解集為_思路：從已知出發(fā)可知時，

9、為增函數(shù)，且，所以時，時，由偶函數(shù)可得：時，時，。從而可作出草圖。由所解不等式可將分為兩部分，當時，所以，當時，所以，綜上解集為： 答案：例6：已知是定義在上的函數(shù)，滿足，當時，則函數(shù)的最小值為（ ）A. B. C. D. 思路：由可得是周期為2的周期函數(shù)，所以只需要求出一個周期內的最值即可。由可得為奇函數(shù)，所以考慮區(qū)間，在時，所以，而由于為奇函數(shù)，所以在時，所以即為在的最小值，從而也是在上的最小值答案：B例7：已知定義域為的函數(shù)滿足，且函數(shù)在區(qū)間上單調遞增，如果，且，則的值（ ）A. 可正可負 B. 恒大于0 C. 可能為0 D. 恒小于0思路一：題目中給了單調區(qū)間，與自變量不等關系，所求為

10、函數(shù)值的關系，從而想到單調性，而可得，因為，所以，進而將裝入了中，所以由可得，下一步需要轉化，由可得關于中心對稱，所以有。代入 可得，從而思路二：本題運用數(shù)形結合更便于求解。先從分析出關于中心對稱，令代入到可得。中心對稱的函數(shù)對稱區(qū)間單調性相同，從而可作出草圖。而，即的中點位于的左側，所以比距離更遠，結合圖象便可分析出恒小于0答案：D小煉有話說：（1）本題是單調性與對稱性的一個結合，入手點在于發(fā)現(xiàn)條件的自變量關系，與所求函數(shù)值關系，而連接它們大小關系的“橋梁”是函數(shù)的單調性，所以需要將自變量裝入同一單調區(qū)間內。而對稱性起到一個將函數(shù)值等價轉化的作用，進而與所求產生聯(lián)系（2）數(shù)形結合的關鍵點有三

11、個：第一個是中心對稱圖像的特點，不僅僅是單調性相同，而且是呈“對稱”的關系，從而在圖像上才能看出的符號；第二個是，進而可知；第三個是，既然是數(shù)形結合，則題中條件也要盡可能轉為圖像特點，而表現(xiàn)出中點的位置，從而能夠判斷出距離中心對稱點的遠近。例8：函數(shù)的定義域為，若與都是奇函數(shù)，則（ ）A. 是偶函數(shù) B. 是奇函數(shù)C. D. 是奇函數(shù)思路：從已知條件入手可先看的性質，由為奇函數(shù)分別可得到：，所以關于中心對稱，雙對稱出周期可求得，所以不正確，且由已知條件無法推出一定符合。對于選項，因為，所以，進而可推出關于中心對稱，所以為圖像向左平移個單位，即關于對稱，所以為奇函數(shù)，正確答案：D例9：已知定義域

12、為的函數(shù)在上只有和兩個零點，且與 都是偶函數(shù)，則函數(shù)在上的零點個數(shù)為（ ）A. B. C. D. 思路：已知區(qū)間僅是，而所求區(qū)間為，跨度如此之大，需要函數(shù)性質。從條件入手為偶函數(shù)可得關于軸對稱，從而判斷出是周期函數(shù)，且，故可以考慮將以10為周期分組，先判斷出一個周期內零點的個數(shù)，再乘以組數(shù)，加上剩余部分的零點即可解：為偶函數(shù) 關于軸對稱為周期函數(shù)，且 將劃分為 關于軸對稱 在中只含有四個零點而共組所以 在中，含有零點共兩個所以一共有806個零點答案：C小煉有話說：（1）周期函數(shù)處理零點個數(shù)時，可以考慮先統(tǒng)計一個周期的零點個數(shù)，再看所求區(qū)間包含幾個周期，相乘即可。如果有不滿一個周期的區(qū)間可單獨統(tǒng)

13、計（2）在為周期函數(shù)分段時有一個細節(jié)：“一開一閉”，分段的要求時“不重不漏”，所以在給周期函數(shù)分段時，一端為閉區(qū)間，另一端為開區(qū)間，不僅達到分段要求，而且每段之間保持隊型，結構整齊，便于分析。（3）當一個周期內含有對稱軸（或對稱中心）時，零點的統(tǒng)計不能僅限于已知條件，而要看是否由于對稱產生新的零點。其方法一是可以通過特殊值的代入，二是可以通過圖像，將零點和對稱軸標在數(shù)軸上，看是否有由對稱生成的零點（這個方法更直觀，不易丟解）例10：設函數(shù)是定義在上以1為周期的函數(shù)，若在區(qū)間上的值域為，則函數(shù)在上的值域為（ ）A. B. C. D. 思路：設，則，因為為周期函數(shù)，故以為突破口，考慮在中，所以，在

14、中，所以，所以在的值域為 答案：B三、近年模擬題題目精選1、（2014，慶安高三期中）已知函數(shù)是R上的偶函數(shù)，且滿足，當時，則的值為（ ）A0.5 B1.5 C D12、（2014，安徽）設函數(shù)滿足，當時，則（ ）A. B. C. D. 3、（2014，四川）設是定義在上的周期為2的函數(shù)，當時，則_4、（2014，新課標全國卷I）設函數(shù)的定義域都為，且是奇函數(shù)，是偶函數(shù)，則下列結論中正確的是（ ）A. 是偶函數(shù) B. 是奇函數(shù)C. 是奇函數(shù) D. 是奇函數(shù)5、（2014，會寧縣校級月考）已知，方程在內有且只有一個，則在區(qū)間內根的個數(shù)為（ ）A. B. C. D. 6、已知定義在上的函數(shù)滿足：，

15、當時，則_7、已知定義在上的函數(shù)滿足，且時，則（ ）A. B. C. D. 8、已知是定義在上的奇函數(shù)，且對任意實數(shù)，恒有，當時，求習題答案：1、答案：B解析：由可得：，兩式相減可得：，所以的周期，再由是偶函數(shù)可得：2、答案：A解析：由可知，所以可得：3、答案：1解析： 4、答案：C解析：為奇函數(shù)，可知為偶函數(shù)，所以根據(jù)奇偶性的規(guī)律可得：為奇函數(shù)，是偶函數(shù)，是奇函數(shù)，是偶函數(shù)，故C正確5、答案：D解析：，可得關于軸對稱，因為在內有且只有一個零點，所以由對稱性可得在只有兩個零點。所以一個周期中含有兩個零點，區(qū)間共包含1007個周期，所以有2014個零點6、答案： 解析：由可得：關于中心對稱，由可得：關于軸對稱，所以可求出的周期，則 7、答案：解析： 可知為奇函數(shù)，可得，所以8、答案： 解析：由可得：的周期，由于具備周期性，故求和時可考慮按照周期將一個周期的函數(shù)值歸為一組，求出一組的結果，在考慮求和的式子中含有多少組周期即可： 故- 12 -