(新高考)高考数学一轮复习讲练测第2章§2.4函数的对称性(含解析)
展开知识梳理
1.奇函数、偶函数的对称性
(1)奇函数关于原点对称,偶函数关于y轴对称.
(2)若f(x-2)是偶函数,则函数f(x)图象的对称轴为x=-2;若f(x-2)是奇函数,则函数f(x)图象的对称中心为(-2,0).
2.若函数y=f(x)的图象关于直线x=a对称,则f(a-x)=f(a+x);
若函数y=f(x)满足f(a-x)=-f(a+x),则函数的图象关于点(a,0)对称.
3.两个函数图象的对称
(1)函数y=f(x)与y=f(-x)关于y轴对称;
(2)函数y=f(x)与y=-f(x)关于x轴对称;
(3)函数y=f(x)与y=-f(-x)关于原点对称.
思考辨析
判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)
(1)函数y=f(x+1)是偶函数,则函数y=f(x)的图象关于直线x=1对称.( √ )
(2)函数y=f(x-1)是奇函数,则函数y=f(x)的图象关于点(1,0)对称.( × )
(3)若函数f(x)满足f(x-1)+f(x+1) =0,则f(x)的图象关于y轴对称.( × )
(4)若函数f(x)满足f(2+x)=f(2-x),则f(x)的图象关于直线x=2对称.( √ )
教材改编题
1.函数f(x)=eq \f(x+1,x)图象的对称中心为( )
A.(0,0) B.(0,1)
C.(1,0) D.(1,1)
答案 B
解析 因为f(x)=eq \f(x+1,x)=1+eq \f(1,x),由y=eq \f(1,x)向上平移一个单位长度得到y=1+eq \f(1,x),又y=eq \f(1,x)关于(0,0)对称,
所以f(x)=1+eq \f(1,x)的图象关于(0,1)对称.
2.已知定义在R上的函数f(x)在[-2,+∞)上单调递减,且f(-2-x)=f(-2+x),则f(-4)与f(1)的大小关系为________.
答案 f(-4)>f(1)
解析 ∵f(-2-x)=f(-2+x),
∴f(x)关于直线x=-2对称,
又f(x)在[-2,+∞)上单调递减,
∴f(-4)=f(0)>f(1),
故f(-4)>f(1).
3.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)=________.
答案 5
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.
题型一 轴对称问题
例1 (1)已知定义在R上的函数f(x)是奇函数,对x∈R都有f(x+1)=f(1-x),当f(-3)=-2时,则f(2 023)等于( )
A.-2 B.2 C.0 D.-4
答案 B
解析 定义在R上的函数f(x)是奇函数,且对x∈R都有f(x+1)=f(1-x),
故函数f(x)的图象关于直线x=1对称,
∴f(x)=f(2-x),
故f(-x)=f(2+x)=-f(x),
∴f(x)=-f(2+x)=f(4+x),
∴f(x)是周期为4的周期函数.
则f(2 023)=f(505×4+3)=f(3)=-f(-3)=2.
(2)已知函数f(x)的定义域为R,且f(x+2)为偶函数,f(x)在[2,+∞)上单调递减,则不等式f(x-1)>f(1)的解集为________.
答案 (2,4)
解析 ∵f(x+2)是偶函数,
∴f(x+2)的图象关于直线x=0对称,
∴f(x)的图象关于直线x=2对称,
又f(x)在[2,+∞)上单调递减,
∴f(x)在(-∞,2]上单调递增.
又f(x-1)>f(1),
∴|x-1-2|<|1-2|,即|x-3|<1,
解得2
思维升华 函数y=f(x)的图象关于直线x=a对称⇔f(x)=f(2a-x)⇔f(a-x)=f(a+x);
若函数y=f(x)满足f(a+x)=f(b-x),则y=f(x)的图象关于直线x=eq \f(a+b,2)成轴对称.
跟踪训练1 (1)已知函数f(x)=-x2+bx+c,且f(x+1)是偶函数,则f(-1),f(1),f(2)的大小关系是( )
A.f(-1)
解析 因为f(x+1)是偶函数,所以其对称轴为x=0,
所以f(x)的对称轴为x=1,
又二次函数f(x)=-x2+bx+c的开口向下,根据自变量离对称轴的距离可得f(-1)
A.2 B.3 C.4 D.-1
答案 C
解析 根据f(1+x)=f(-x)可知,f(x)的图象关于x=eq \f(1,2)对称,
那么求函数f(x)在[-2,0]上的最大值与最小值之和,即求函数f(x)在[1,3]上的最大值与最小值之和,
因为f(x)=lg2(3x-1)在eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2),+∞))上单调递增,所以最小值与最大值分别为f(1)=1,f(3)=3,f(1)+f(3)=4.
题型二 中心对称问题
例2 (1)(多选)若定义在R上的偶函数f(x)的图象关于点(2,0)对称,则下列说法正确的是( )
A.f(x)=f(-x)
B.f(2+x)+f(2-x)=0
C.f(-x)=-f(x+4)
D.f(x+2)=f(x-2)
答案 ABC
解析 因为f(x)为偶函数,则f(x)=f(-x),故A正确;
因为f(x)的图象关于点(2,0)对称,对于f(x)的图象上的点(x,y)关于(2,0)的对称点(4-x,-y)也在函数图象上,即f(4-x)=-y=-f(x),用2+x替换x得到,f[4-(2+x)]=-f(2+x),即f(2+x)+f(2-x)=0,故B正确;
由f(2+x)+f(2-x)=0,令x=x+2,可得f(x+4)+f(-x)=0,即f(-x)=-f(x+4),故C正确;
由B知,f(2+x)=-f(2-x)=-f(x-2),故D错误.
(2)已知函数f(x)满足f(x)+f(-x)=2,g(x)=eq \f(1,x)+1,y=f(x)与y=g(x)有4个交点,则这4个交点的纵坐标之和为________.
答案 4
解析 因为f(x)+f(-x)=2,所以y=f(x)的图象关于点(0,1)对称,
y=g(x)=eq \f(1,x)+1的图象也关于点(0,1)对称,则交点关于(0,1)对称,
所以4个交点的纵坐标之和为2×2=4.
思维升华 函数y=f(x)的图象关于点(a,b)对称⇔f(a+x)+f(a-x)=2b⇔2b-f(x)=f(2a-x);若函数y=f(x)满足f(a+x)+f(b-x)=c,则y=f(x)的图象关于点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(a+b,2),\f(c,2)))成中心对称.
跟踪训练2 (1)函数f(x)=ex-2-e2-x的图象关于( )
A.点(-2,0)对称 B.直线x=-2对称
C.点(2,0)对称 D.直线x=2对称
答案 C
解析 ∵f(x)=ex-2-e2-x,∴f(2+x)=e2+x-2-e2-(2+x)=ex-e-x,
f(2-x)=e2-x-2-e2-(2-x)=e-x-ex,
所以f(2+x)+f(2-x)=0,
因此,函数f(x)的图象关于点(2,0)对称.
(2)(2023·郑州模拟)若函数f(x)满足f(2-x)+f(x)=-2,则下列函数中为奇函数的是( )
A.f(x-1)-1 B.f(x-1)+1
C.f(x+1)-1 D.f(x+1)+1
答案 D
解析 因为f(2-x)+f(x)=-2,
所以f(x)关于点(1,-1)对称,
所以将f(x)向左平移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,该函数的对称中心为(0,0),故y=f(x+1)+1为奇函数.
题型三 两个函数图象的对称
例3 已知函数y=f(x)是定义域为R的函数,则函数y=f(x+2)的图象与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
答案 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P(x0,y0)与Q(2-x0,y0)关于直线x=1对称,
所以函数y=f(x+2)的图象与y=f(4-x)的图象关于直线x=1对称.
思维升华 函数y=f(a+x)的图象与函数y=f(b-x)的图象关于直线x=eq \f(b-a,2)对称.
跟踪训练3 设函数y=f(x)的定义域为R,则函数y=f(x-1)的图象与y=f(1-x)的图象( )
A.关于y轴对称
B.关于x轴对称
C.关于直线x=1对称
D.关于直线y=1对称
答案 C
解析 A选项,函数y=f(x-1)关于y轴对称的函数为y=f(-x-1)≠f(1-x),故A错误;
B选项,函数y=f(x-1)关于x轴对称的函数为y=-f(x-1)≠f(1-x),故B错误;
C选项,函数y=f(x-1)关于直线x=1对称的函数为y=f(2-x-1)=f(1-x),故C正确;
D选项,函数y=f(x-1)关于直线y=1对称的函数为y=2-f(x-1)≠f(1-x),故D错误.
课时精练
1.已知函数y=f(x)的图象经过点P(1,-2),则函数y=-f(-x)的图象必过点( )
A.(-1,2) B.(1,2)
C.(-1,-2) D.(-2,1)
答案 A
解析 函数y=f(x)与y=-f(-x)的图象关于原点对称,又y=f(x)的图象经过点P(1,-2),则函数y=-f(-x)的图象必过点(-1,2).
2.已知函数f(x)=2|x-a|的图象关于直线x=2对称,则a等于( )
A.1 B.2 C.0 D.-2
答案 B
解析 函数y=2|x|的图象关于y轴对称,
将函数y=2|x|的图象向右平移2个单位长度可得函数y=2|x-2|的图象,
所以函数y=2|x-2|的图象关于直线x=2对称,故a=2.
3.已知奇函数f(x)满足f(5)=1,且f(x-2)的图象关于x=3对称,则f(2 025)等于( )
A.-1 B.1 C.0 D.3
答案 B
解析 ∵函数f(x-2)的图象关于直线x=3对称,
∴f(x)的图象关于直线x=1对称,
∴f(-x)=f(x+2),
∵f(x)为奇函数,
∴f(-x)=f(2+x)=-f(x),
∴f(x+4)=f(x),
∴f(x)是周期为4的周期函数,
∴f(2 025)=f(1)=f(5)=1.
4.(2023·郑州质检)若函数f(x)满足f(-x)+f(x)=2,则下列函数是奇函数的是( )
A.f(x-1)-1 B.f(x+1)+1
C.f(x)-1 D.f(x)+1
答案 C
解析 ∵f(-x)+f(x)=2,
∴f(x)的图象关于(0,1)对称,
将y=f(x)的图象向下平移1个单位长度得函数y=f(x)-1的图象,该图象关于(0,0)对称,
∴y=f(x)-1为奇函数.
5.已知函数f(x+2)是R上的偶函数,且f(x)在[2,+∞)上恒有eq \f(fx1-fx2,x1-x2)<0(x1≠x2),则不等式f(ln x)>f(1)的解集为( )
A.(-∞,e)∪(e3,+∞) B.(1,e2)
C.(e,e3) D.(e,+∞)
答案 C
解析 因为函数f(x+2)是R上的偶函数,所以f(x)的图象关于直线x=2对称,在[2,+∞)上恒有eq \f(fx1-fx2,x1-x2)<0(x1≠x2),当x1
A.f(x)的图象关于直线x=1对称
B.f(x)在[0,1]上单调递增
C.f(x)在[1,2]上单调递减
D.f(2)=f(0)
答案 AD
解析 根据题意,若f(x+1)=-f(x),
则f(x+2)=-f(x+1)=f(x),
即f(x+2)=f(x),f(x)是周期为2的周期函数,
则有f(2)=f(0),故D正确;
若f(x+2)=f(x),且函数f(x)为偶函数,
则有f(x+2)=f(-x),则函数f(x)的图象关于直线x=1对称,故A正确;
f(x)在[-1,0]上单调递增,且函数f(x)为偶函数,
则函数f(x)在[0,1]上单调递减,故B错误;
f(x)在[-1,0]上单调递增,且f(x)是周期为2的周期函数,
则函数f(x)在[1,2]上单调递增,故C错误.
7.与f(x)=ex关于直线x=1对称的函数是________.
答案 y=e2-x
解析 f(x)=ex关于直线x=1对称的是f(2-x)=e2-x,
即y=e2-x.
8.(2022·江苏七市联考)写出一个同时具有性质①②③的函数f(x)=________.
①f(x)是定义域为R的奇函数;
②f(1+x)=f(1-x);
③f(1)=2.
答案 2sin eq \f(π,2)x(答案不唯一)
解析 由①②③可知函数f(x)是对称轴为x=1,定义域为R的奇函数,且f(1)=2,可写出满足条件的函数f(x)=2sin eq \f(π,2)x.
9.已知函数f(x)=eq \f(a·2x-2-x,2x+2-x)是奇函数.
(1)求a的值,并解关于x的不等式f(x)>eq \f(1,3);
(2)求函数g(x)=eq \f(2x+1,2x+2-x)图象的对称中心.
解 (1)对任意的x∈R,2x+2-x>0,故函数f(x)的定义域为R,
又因为函数f(x)=eq \f(a·2x-2-x,2x+2-x)为奇函数,则f(0)=eq \f(a-1,2)=0,解得a=1,
所以f(x)=eq \f(2x-2-x,2x+2-x),下面验证函数f(x)=eq \f(2x-2-x,2x+2-x)为奇函数,
f(-x)=eq \f(2-x-2x,2-x+2x)=-f(x),故函数f(x)=eq \f(2x-2-x,2x+2-x)为奇函数,
由f(x)=eq \f(2x-2-x,2x+2-x)=eq \f(2x2x-2-x,2x2x+2-x)=eq \f(4x-1,4x+1)>eq \f(1,3),得2·4x>4,即22x+1>22,
所以2x+1>2,解得x>eq \f(1,2),
因此不等式f(x)>eq \f(1,3)的解集为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2),+∞)).
(2)g(x)=eq \f(2x+1,2x+2-x)=eq \f(2·2x,2x+2-x),
则g(-x)=eq \f(2·2-x,2-x+2x),
所以g(x)+g(-x)=eq \f(22x+2-x,2x+2-x)=2,
因此函数g(x)=eq \f(2x+1,2x+2-x)图象的对称中心为(0,1).
10.函数y=f(x)的图象关于点P(a,b)成中心对称的充要条件是函数y=f(x+a)-b为奇函数.
(1)若f(x)=x3-3x2.求此函数图象的对称中心;
(2)类比上述推广结论,写出“函数y=f(x)的图象关于y轴成轴对称的充要条件是函数y=f(x)为偶函数”的一个推广结论.
解 (1)设函数f(x)=x3-3x2图象的对称中心为P(a,b),g(x)=f(x+a)-b,
则g(x)为奇函数,故g(-x)=-g(x),故f(-x+a)-b=-f(x+a)+b,
即f(-x+a)+f(x+a)=2b,
即[(-x+a)3-3(-x+a)2]+[(x+a)3-3(x+a)2]=2b.
整理得(3a-3)x2+a3-3a2-b=0,故eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(3a-3=0,,a3-3a2-b=0,))解得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a=1,,b=-2,))
所以函数f(x)=x3-3x2图象的对称中心为(1,-2).
(2)推论:函数y=f(x)的图象关于直线x=a成轴对称的充要条件是函数y=f(x+a)为偶函数.
11.(多选)已知函数y=f(x),x∈R,下列4个命题中是真命题的是( )
A.若y=f(x+1)为偶函数,则f(x)的图象自身关于直线x=1对称
B.函数f(x-1)与f(1-x)的图象关于直线x=1对称
C.若f(x)为奇函数,且f(x+2)=-f(x),则f(x)的图象自身关于点(1,0)对称
D.若f(x)为奇函数,且f(x)=f(-x-2),则f(x)的图象自身关于直线x=1对称
答案 ABD
解析 对于A,若y=f(x+1)为偶函数,其函数图象关于直线x=0对称,故y=f(x+1)的图象向右平移1个单位长度得f(x)的图象,故f(x)的图象自身关于直线x=1对称,正确;
对于B,将f(x)的图象向右平移1个单位长度,可得f(x-1)的图象,将f(x)的图象关于y轴对称得f(-x)的图象,然后将其图象向右平移1个单位长度得f(1-x)的图象,故f(x-1)与f(1-x)的图象关于直线x=1对称,故正确;
对于C,若f(x)为奇函数,且f(x+2)=-f(x)=f(-x),故f(x+1)=f(1-x),所以f(x)的图象自身关于直线x=1对称,故不正确;
对于D,因为f(x)为奇函数,且f(x)=f(-x-2),故f(x+2)=-f(x)=f(-x),所以f(x)的图象自身关于直线x=1对称,故正确.
12.已知函数f(x)满足f(x+2)是偶函数,若函数y=|x2-4x-5|与函数y=f(x)图象的交点为(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn),则横坐标之和x1+x2+…+xn=________.
答案 2n
解析 因为f(x+2)是偶函数,所以函数f(x+2)的图象关于直线x=0对称,
又因为函数f(x+2)向右平移2个单位长度得到函数f(x)的图象,
所以函数f(x)的图象关于直线x=2对称,
因为y=|x2-4x-5|=|(x-2)2-9|,
所以函数y=|x2-4x-5|的图象也关于直线x=2对称,
所以x1+x2+…+xn=eq \f(n,2)·4=2n.
13.已知函数f(x)=eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))x,x>0,,-x2-4x,x≤0,))则此函数图象上关于原点对称的点有( )
A.0对 B.1对 C.2对 D.3对
答案 B
解析 作出函数y=f(x)的图象,如图所示,
再作出-y=f(-x),记为曲线C,
由图象可知,满足条件的对称点只有一对,图中的A,B就是符合题意的点.
14.已知函数f(x)=eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))x-2-4,x≤2,,2x-2-4,x>2,))则满足f(2+lg4x)>f(1-lg4x)的x的取值范围是( )
A.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(1,2))) B.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2),2))
C.(0,2) D.(2,+∞)
答案 A
解析 当x≤2时,f(x)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))x-2-4=22-x-4=2|x-2|-4,
当x>2时,f(x)=2x-2-4=2|x-2|-4,
所以对任意的x∈R,f(x)=2|x-2|-4,
则f(4-x)=2|4-x-2|-4=2|x-2|-4=f(x),所以函数f(x)的图象关于直线x=2对称,
因为函数f(x)在[2,+∞)上单调递增,
由f(2+lg4x)>f(1-lg4x)可得|2+lg4x-2|>|1-lg4x-2|,
即|lg4x|>|1+lg4x|,不等式|lg4x|>|1+lg4x|两边平方得lg4x<-eq \f(1,2),解得0
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