設(shè)函數(shù)y=f(x),x∈R.
(1)若函數(shù)y=f(x)為偶函數(shù)并且圖象關(guān)于直線x=a(a≠0)對(duì)稱(chēng),求證:函數(shù)y=f(x)為周期函數(shù).
(2)若函數(shù)y=f(x)為奇函數(shù)并且圖象關(guān)于直線x=a(a≠0)對(duì)稱(chēng),求證:函數(shù)y=f(x)是以4a為周期的函數(shù).
(3)請(qǐng)對(duì)(2)中求證的命題進(jìn)行推廣,寫(xiě)出一個(gè)真命題,并予以證明.
解:(1)由圖象關(guān)于x=a對(duì)稱(chēng)得f(2a-x)=f(x),即f(2a+x)=f(-x),
因?yàn)閒(x)為偶函數(shù),所以f(-x)=f(x),從而f(2a+x)=f(x),所以f(x)是以2a為周期的函數(shù).
(2)若f(x)為奇函數(shù),則圖象關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱(chēng),f(-x)=-f(x),
由圖象關(guān)于直線x=a(a≠0)對(duì)稱(chēng)得,f(2a-x)=f(x),∴f(2a+x)=f(-x)=-f(x),
所以f(4a+x)=f(x),f(x)是以4a為周期的函數(shù).
(3)推廣:若函數(shù)y=f(x)圖象關(guān)于點(diǎn)(m,n)對(duì)稱(chēng)且關(guān)于直線x=a(a≠0)對(duì)稱(chēng),
則函數(shù)f(x)是以4(m-a)為周期的周期函數(shù).
由條件圖象關(guān)于點(diǎn)(m,n)對(duì)稱(chēng),故2n-f(x)=f(2m-x),又圖象關(guān)于直線x=a(a≠0)對(duì)稱(chēng),f(2a-x)=f(x),
所以,2n-f(2a-x)=f(2m-x),即2n-f(x)=f(2m-2a+x).
當(dāng)a=m時(shí),f(x)=n為常值函數(shù),是周期函數(shù).
當(dāng)a≠m時(shí),由 2n-f(x)=f(2m-2a+x) 得:
2n-f(2m-2a+x)=f(4m-4a+x),∴2n-(2n-f(x))=f(4m-4a+x),
因此,f[4(m-a)+x]=f(x),所以,f(x)是以4(m-a)為周期的函數(shù).
分析:(1)由圖象關(guān)于x=a對(duì)稱(chēng)得f(2a-x)=f(x),再由f(-x)=f(x)可證f(2a+x)=f(x).
(2)由f(-x)=-f(x)和f(2a-x)=f(x),可推出f(4a+x)=f(x),
(3)把(2)中的對(duì)稱(chēng)點(diǎn)由原點(diǎn)推廣到任意點(diǎn),圖象關(guān)于點(diǎn)(m,n)對(duì)稱(chēng)時(shí)有 2n-f(x)=f(2m-x),
再根據(jù)f(2a-x)=f(x),換元可得 2n-f(x)=f(2m-2a+x),分a=m和a≠m兩種情況討論.
點(diǎn)評(píng):本題考查函數(shù)的周期性、求函數(shù)的周期,函數(shù)奇偶性的應(yīng)用,以及合情推理,體現(xiàn)換元的數(shù)學(xué)思想.