函數(shù)的性質(zhì)主要有奇偶性、單調(diào)性、對(duì)稱(chēng)性、周期性.有些函數(shù)同時(shí)具有兩種或兩種以上的性質(zhì),需靈活運(yùn)用一些相關(guān)的結(jié)論和賦值法來(lái)判斷出函數(shù)的性質(zhì).下面,筆者總結(jié)了一些有關(guān)函數(shù)性質(zhì)的結(jié)論.
結(jié)論1.若f(x+2a)=f(-x)和f(x+a)=f(-x+a),則x=a為函數(shù)y=f(x)的對(duì)稱(chēng)軸.
結(jié)論2.若f(x+a)=-f(x)、f(x+2a)=f(x),則T=2|a|(a≠0)為函數(shù)y=f(x)的周期.
結(jié)論3.若x1+x2為常數(shù),且f(x1)=f(x2),則x=為y=f(x)的對(duì)稱(chēng)軸;當(dāng)f(x1)+f(x2)=c時(shí),,為y=f(x)的對(duì)稱(chēng)中心.
結(jié)論4.若x1+x2不為常數(shù),且f(x)+f(x+a)=0,則函數(shù)y=f(x)的周期為T(mén)=2a.
根據(jù)這些結(jié)論,我們可以快速求得函數(shù)的周期、對(duì)稱(chēng)軸、對(duì)稱(chēng)中心.下面結(jié)合實(shí)例進(jìn)行分析.
例1.若函數(shù)y=f(x)滿足f(x)=f(2a-x),f(x)+f(a-x)=0且a≠0,求y=f(x)的周期.
解:因?yàn)閒(x)=f(2a-x),所以由函數(shù)的對(duì)稱(chēng)性可知x=a為函數(shù)y=f(x)的對(duì)稱(chēng)軸.因?yàn)閒(x)+f(a-x)=0,且x+a-x=a為常數(shù),由結(jié)論3可知(,0)為函數(shù)的對(duì)稱(chēng)中心.由f(x)=f(2a-x),f(x)+f(a-x)=0,可知f(2a-x)+f(a-x)=0.令x=a-x,由f(2a-x)+f(a-x)=0可得f(a+x)+f(x)=0.且x+a+x=a+2x不為常數(shù),由結(jié)論4可知函數(shù)y=f(x)的周期為T(mén)=2a.
解答本題主要運(yùn)用結(jié)論3、結(jié)論4.在解題時(shí),需判斷x1+x2是否為常數(shù),以便根據(jù)結(jié)論3、結(jié)論4判斷出函數(shù)的對(duì)稱(chēng)性和周期性.運(yùn)用結(jié)論3、結(jié)論4的關(guān)鍵是:(1)判斷x1+x2是否為常數(shù);(2)明確f(x1)、f(x2)之間的關(guān)系.
例2.(2022年新高考Ⅰ卷,第12題)已知函數(shù)f(x)及其導(dǎo)數(shù)f′(x)的定義域均為R,記g(x)=f′(x).若f(-2x),g(2+x)均為偶函數(shù),則()
.A.f(0)=0 B.g(-)=0 C.f(-1)=f(4)D.g(-1)=g(2)
解:因?yàn)楹瘮?shù)f(-2x),g(2+x)均為偶函數(shù),所以f(-2x)=f(+2x)①,由結(jié)論1可知x=的對(duì)稱(chēng)軸,故C正確;
而g(2+x)=g(2-x)②,由結(jié)論1可知x=2為g(x)的對(duì)稱(chēng)軸.
對(duì)①求導(dǎo)可得-2?g(-2x)=2?g(+2x),化簡(jiǎn)得 g(+2x)+g(-2x)=0③.由結(jié)論3可知(,0)為"""""" g(x)的對(duì)稱(chēng)中心,且g()=0;由②可得f(2+x)+""""" f(2-x)=2m④成立(其中m為常數(shù)),由結(jié)論3可知(2,m)為f(x)的對(duì)稱(chēng)中心,且f(2)=m.
因?yàn)閤=,所以f(2-x)=f(1+x),將其代入④式,得f(2+x)+f(1+x)=2m⑤.
再令x=x-1,可得f(1+x)+f(x)=2m⑥.由⑤⑥得f(2+x)=f(x),由結(jié)論4可知2為f(x)的周期,從而可得f(0)=f(2)=m,所以A項(xiàng)不正確;
因?yàn)椋ǎ?)為g(x)的對(duì)稱(chēng)中心,所以g(1+x)+g(2-x)=0,即g(2-x)=-g(1+x),由②得g(2+x)=-g(1+x)⑦.
再令x=x-1,可得g(1+x)=-g(x)⑧,由⑦⑧得g(2+x)=g(x).由結(jié)論4可知2為g(x)的周期,從而可得g(-)=g()=0,所以B項(xiàng)正確.
令x=-1,由g(2+x)=g(x)可得g(-1)=g(1).令x=0,由⑦可得g(2)=-g(1),從而可得g(-1)=-g(2),所以D項(xiàng)不正確.
綜上所述,本題的正確答案為BC.
該題中關(guān)系較為復(fù)雜,涉及了導(dǎo)函數(shù),重點(diǎn)考查了函數(shù)的奇偶性、周期性、對(duì)稱(chēng)性的應(yīng)用.需靈活運(yùn)用結(jié)論1、結(jié)論3、結(jié)論4,才能順利解題.一般地,用結(jié)論1、結(jié)論3來(lái)判斷復(fù)雜函數(shù)的對(duì)稱(chēng)性,用結(jié)論2、結(jié)論4來(lái)判斷函數(shù)的周期性.
總之,解答關(guān)系復(fù)雜的函數(shù)問(wèn)題,需要:(1)綜合運(yùn)用函數(shù)的單調(diào)性、奇偶性、對(duì)稱(chēng)性、周期性以及相關(guān)的結(jié)論;(2)明確函數(shù)的奇偶性、對(duì)稱(chēng)性與周期性之間的關(guān)聯(lián),并進(jìn)行合理的賦值和代換,以求得函數(shù)的周期.
(作者單位:江西省贛州市第三中學(xué))