今天解答一下在本市高三期末考试中出现的一道函数性质问题,这个问题吵得不可开交,网上给的答案五花八门错误百出,甚至在搜题软件上给出的答案也是错的。
至于为什么会出现争论是因为有人把抽象函数具体化,从具体函数上分析抽象函数,但从抽象函数本身去分析又会得到与具体函数不同的解释方式,说到底原因在于对函数的定义不理解,例如f(2x 1)和函数f(x)是同一函数吗?有人说若x∈R时利用换元法t=2x 1,t∈R,此时f(t)和f(x)是同一函数,同一函数的判定要求定义域和对应法则相同,这两函数对应法则明显不同,函数是一种对应关系,若两函数是同一函数,则给出特定的x,则对应的y也相同,这两函数显然不同,即便利用特定函数表达式,两函数也不同,所以不要盲目换元,抽象函数的性质最好从图像以及图像平移上来考虑。
本文全以偶函数的角度分析:
1.若f(x)为偶函数,则f(x 1)关于x=-1对称,f(x)满足f(-x 1)=f(x-1),思考平移即可。
2.若f(x 1)是偶函数,则f(x 1)整体关于x=0对称,f(x 1)由f(x)向左平移1单位得来,所以f(x)关于x=1对称,满足f(-x 1)=f(x 1)
3.若f(x)为偶函数,则f(2x)也是偶函数,同样关于x=0对称,要明白f(x)和f(2x)图像的关系,即对应同一个y值时,f(2x)对应的x是减半的,即纵坐标不变,横坐标缩短为原来的一半,若f(x)对称轴为x=2,则f(2x)的对称轴为x=1,反之,横坐标扩大,对称轴也会发生变化,如果不理解可参考三角函数的对称轴。
4.若f(x)为偶函数,则f(2x 1)关于x=-1/2对称,从函数图像的角度分析:
step1.f(x)→f(2x),f(2x)依旧为偶函数,f(2x)关于x=0对称
step2.f(2x)→f(2x 1),图像向左平移1/2个单位,平移后f(2x 1)图像关于x=-1/2对称
5.基于上面的扩展,若f(x 1)为偶函数,则f(2x 1)关于x=0对称,还是从图像的角度分析:
step1.f(x 1)为偶函数,则f(x)关于x=1对称
step2.f(x)→f(2x),横坐标减半,f(2x)关于x=1/2对称
step3.f(2x)→f(2x 1),图像向左平移1/2单位,所以f(2x 1)关于x=0对称
6.若f(2x 1)为偶函数,则f(x)关于x=1对称,这是最容易迷惑的一种,从图像分析:
step1.f(2x 1)→f(2x),图像向右平移1/2单位,f(2x)关于x=1/2对称
step2.f(2x)→f(x),横坐标加倍,f(x)关于x=1对称
若从函数表达式上分析:f(2x 1)为偶函数,则f(-2x 1)=f(2x 1),令t=2x,则f(1-t)=f(1 t),即f(t)关于t=1对称,即f(2x)关于2x=1即x=1/2对称,f(x)关于x=1对称
理解以上六种情况对应的对称轴,特别是第六种情况,给出此次本市期末考试的单选题:
分析:f(2x-2)为偶函数,则f(x)关于x=-2对称;f'(x-1)为偶函数,则f'(x)=g(x)关于x=-1对称,f'(x)=3x(ax 2),可知x=0和x=-2/a为两极值点,在给定区间内导函数关于x=-1对称,则a=1,将f(-1)=1代入可求得b=-1
接下来判断f(x)的周期,目前只知道f(x)在[-4,0]上的图像和解析式,x=-2为对称轴,可通过三次函数的拐点求出函数在(-2,0)上的拐点,即为对称点,求得对称点横坐标为x=-1,所以函数周期为4,后续可解,这也是为什么函数以三次函数的形式出现了,有个误区,有学生认为x=0是函数的极值点,因此x=0也是对称点,这一点是不严谨或者是错误的,极值点并不一定是对称轴,只是在本题中恰好是而已。
本题特别怪异的地方是即便对称轴求反了,周期按照不正确的方式判定,答案也是正确的,出题人在题目设置上有问题,但依旧有参考价值,也希望借此读者能明白涉及平移伸缩的抽象函数对称性问题。