高一数学《函数的对称性》知识点总结

高一数学《函数的对称性》知识点总结
高一数学《函数的对称性》知识点总结
一、 函数自身的对称性探究
定理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：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
定理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) （证明留

给读者）
推论：函数 y = f (x)的图像关于y轴对称的充要条件是
f (x) = f (－x)
定理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。
①②的证明留给读者，以下给出③的证明：
∵函数y = f (x)图像既关于点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………………（*）
又∵函数y = f (x)图像直线x =b成轴对称，
∴ f (2b－x) = f (x)代入（*）得：
f (x) = 2c－f [2(a－b) + x]…………（**），用2（a
－b）－x代x得
f [2 (a－b)+ x] = 2c－f [4(a－b) + x]代入（**）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、 不同函数对称性的探究
定理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。
定理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。
定理4与定理5中的①②证明留给读者，现证定理5中的
③
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 + y0x0－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：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列表
注：①上表中k∈Z
②y = tan x的所有对称中心坐标应该是(kπ2 ,0 )，
而在岑申、王而冶主编的浙江教育出版社出版的21 世纪
高中数学精编第一册（下）及陈兆镇主编的广西师大出版
社出版的高一数学新教案（修订版 ）中都认为y = tan x
的所有对称中心坐标是( kπ, 0 )，这明显是错的。
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),
∴有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) = － 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)
对称轴；
又∵f(1+x)= f(1－x) ∴x = 1也是y = f (x) 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(2x + )的图像的一条对称轴的方程是（ ）(92
全国高考理) (A) x = － (B) x = － (C) x = (D) x =
解：函数(2x + )的图像的所有对称轴的方程是2x + = k
+
∴x = － ,显然取k = 1时的对称轴方程是x = － 故选

(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) 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)