三次函数的对称中心问题
三次函数的对称中心问题
广州市第四中学高二3班 梁隽铭
指导教师 刘运科
对于三次函数()320y ax bx cx d a =+++≠，作出图象，经观察，发现其图象有四种形状：
可以发现，其图象具有中心对称性.如何考虑求出()320y ax bx cx d a =+++≠的图象
的对称中心坐标呢？下面是我的探究过程.
先考虑较简单的两个特殊情况：
一、求()30y ax cx a =+≠的图象对称中心坐标.
此特殊情况较简单.因()30y ax cx a =+≠是奇函数，故其对称中心坐标为()00O ，.
二、求()30y ax cx d ad =++≠的图象对称中心坐标.
此特殊情况也较简单.将3y ax cx =+的图象通过适当平移就可得到
()30y ax cx d ad =++≠的图象.当0d >时，将3y ax cx =+的图象向上平移d 个单位长
度，就可得到()30y ax cx d ad =++≠的图象；当0d <时，将3y ax cx =+的图象向下平移d 个单位长度，就可得到()30y ax cx d ad =++≠的图象.因3y ax cx =+是奇函数，对称中心坐标为()00O ，，故()30y ax cx d ad =++≠的图象对称中心为()0P d ，.
上面两个特殊情况，主要是利用了奇函数的性质、平移的性质.有了上面两种情况
的铺垫，似乎求()320y ax bx cx d ab =+++≠的图象的对称中心坐标较容易了，其实不然.因()320y ax bx cx d ab =+++≠是非奇非偶函数，无法从奇偶性方面找到突破口.下面先来
考虑当0ab ≠时，最简单的一个具体实例：
三、求32y x x =+的图象对称中心坐标.
首先，利用GC ，探究32y x x =+的图象对称中心坐标. 步骤：
①．画出()321f x x x =+的图象，并适当调整x y 、的取值范围，如图1；
②．观察图象，函数有两个极值点，对称中心应该是两个极值点的中点.按MENU 键，选择菜单的FCN 键，再选择Extremum ，OK ，可以得到一个极值点()00，；移动光标到另外一个极值点附近，重复刚才的操作，得到另外一个极值点2
33f ?-2?
??-
? ?????
，，如图2、3； ③．求出两个极值点的中点12327??- ???
，，画出()3
2
21123327f x x x ????=-+-- ? ?????的图象如图4，可求2()f x 的两个极值点，发现是关于原点成中心对称的，如图5、6；
④．故可知，2()f x 是奇函数，对称中心为()00O ，；故()321f x x x =+的对称中心为
12327P ??
- ???
，.
图1
图2
图3
图4
图5
图6
那么，如果不使用图形计算器，该如何考虑呢？受到第二种特殊情况的启发，考虑到
32y x x =+的图象可能是由某个奇函数()30y ax cx a =+≠通过适当平移得到，故有如下
的解法：
【解】设将()30y ax cx a =+≠的图象通过适当平移可以得到32y x x =+的图象，
则可设()()3
32y x x a x m c x m n =+=-+-+，
显然，1a =，故
()()()()3
32322333y x x x m c x m n x mx m c x n m cm =+=-+-+=-+++--，
比较系数，可知：
2
33130
0m m c n m cm -=??+=??--=?
解得1123327
m c n =-=-=
，，. 故3
3
2
111233327y x x x x ?
???=+=+-++ ? ??
???，
将31
3
y x x =-
的图象向左平移13个单位长度，再向上平移227个单位长度，
即可得到32y x x =+的图象. 因31
3
y x x =-
的图象对称中心坐标为()00O ，
， 故32y x x =+的图象对称中心坐标为12327P ??- ???
，.
将此法推广到一般情况，就可以解决求()320y ax bx cx d ab =+++≠的对称中心
坐标问题：
四、求()320y ax bx cx d ab =+++≠的对称中心坐标.
【解】设()()3
32y ax bx cx d a x m k x m n =+++=-+-+，
()()()()3
322333a x m k x m n ax amx am k x n m km -+-+=-+++--，
比较系数，有
2
333am b am k c n m km d -=??+=??--=?
解得2333
2332793b b b b bc
m k c n d a a a a a
=-=-=-+-+，，， 故()3
2
0y ax bx cx d ab =+++≠的对称中心坐标为3332
32793b b b bc
d a a a a ??--+-+ ???
，. 五、综上，
()320y ax bx cx d a =+++≠的对称中心坐标为
333
232793b b b bc
d a a a a ??--+-+ ???
，.在上面的解题过程中，我们先考虑特殊情况，再考虑一般情况.对于0b =的情况，利用了奇函数性质、平移性质来求解；对于0b ≠的情况，利用待定系数
法求解.下面我们利用导函数的相关知识来解决此问题.
六、利用导数知识，求()32()0y f x ax bx cx d a ==+++≠的对称中心坐标.
【解】()232f x ax bx c =++/，其判别式246b ac ?=-，导函数图象对称轴方程为
3b x a
=-
. ⑴．当0?>时，导函数有两个零点12x x 、，()y f x =有一个极大值、一个极小值，两个极值点的中点即为对称中心，故对称中心横坐标为1223x x b
x a
+=
=-
，纵坐标为333
232793b b b bc f d a a a a ??
-=-+-+ ???
. ⑵．当0?≤时，若0a >，则()0f x /≥恒成立，()y f x =在R 上单调递增，当3b
x a
=-时，()f x /取到最小值，函数增长率最小，对应()y f x =图象上的对称中心点；
若0a <，则()0f x /≤恒成立，()y f x =在R 上单调递减，当3b
x a
=-时，()f x /取到最大值，函数增长率最大，对应()y f x =图象上的对称中心点.
故对称中心横坐标为3b
x a
=-，纵坐标为
333
232793b b b bc f d a a a a ??
-=-+-+ ???
. 七、一点心得
图形计算器可以将抽象问题直观化，给我们提供思考的方向，加深我们对问题的理解；但机器毕竟是机器，不可能替代人的思维.我们要合理使用好图形计算器，要用好它，而不是依赖它，被机器所奴役.
函数的对称性
函数的对称性 新课标高中数学教材上就函数的性质着重讲解了单调性、奇偶性、周期性，但在考试测验甚至高考中不乏对函数对称性、连续性、凹凸性的考查。尤其是对称性，因为教材上对它有零散的介绍，例如二次函数的对称轴，反比例函数的对称性，三角函数的对称性，因而考查的频率一直比较高。 一、对称性的概念及常见函数的对称性 1、对称性的概念： ①函数轴对称：如果一个函数的图像沿一条直线对折，直线两侧的图像能够完全重合，则称该函数具备对称性中的轴对称，该直线称为该函数的对称轴。 ②中心对称：如果一个函数的图像沿一个点旋转180度，所得的图像能与原函数图像完全重合，则称该函数具备对称性中的中心对称，该点称为该函数的对称中心。 2、常见函数的对称性（所有函数自变量可取有意义的所有值） ①常数函数：既是轴对称又是中心对称，其中直线上的所有点均为它的对称中心，与该直线相垂直的直线均为它的对称轴。 ②一次函数：既是轴对称又是中心对称，其中直线上的所有点均为它的对称中心，与该直线相垂直的直线均为它的对称轴。 ③二次函数：是轴对称，不是中心对称，其对称轴方程为a b x 2-=。 ④反比例函数：既是轴对称又是中心对称，其中原点为它的对称中心，y=x 与y=-x 均为它的对称轴。 ⑤指数函数：既不是轴对称，也不是中心对称。 ⑥对数函数：既不是轴对称，也不是中心对称。 ⑦幂函数：显然幂函数中的奇函数是中心对称，对称中心是原点；幂函数中的偶函数是轴对称，对称轴是y 轴；而其他的幂函数不具备对称性。 ⑧正弦函数：既是轴对称又是中心对称，其中（kπ，0）是它的对称中心，2π π+=k x 是它的对称轴。 ⑨正弦型函数：正弦型函数y=Asin(ωx+φ)既是轴对称又是中心对称，只需从ωx+φ=kπ中解出x ，就是它的对称中心的横坐标，纵坐标当然为零；只需从ωx+φ=kπ+π/2中解出x ，就是它的对称轴；需要注意的是如果图像向上向下平移，对称轴不会改变，但对称中心的纵坐标会跟着变化。 ⑩余弦函数：既是轴对称又是中心对称，其中x=kπ是它的对称轴，)0,2(ππ+k 是它的对称中心。 （11）正切函数：不是轴对称，但是是中心对称，其中)0,2(π k 是它的对称中心， 容易犯错误的是可能有的同学会误以为对称中心只是（kπ,0）。 （12）对号函数：对号函数y=x+a/x(其中a>0)因为是奇函数所以是中心对称，原点是它的对称中心。但容易犯错误的是同学们可能误以为最值处是它的对称轴。 （13）三次函数：显然三次函数中的奇函数是中心对称，对称中心是原点，而其他的三次函数是否具备对称性得因题而异。
二次函数的对称变换
二次函数的对称变换 学习目标：1.掌握二次函数关于x轴、y轴、原点对称的解析式的确定。 2.会研究二次函数关于某条直线，某个点的对称变换。 一、课前练习 1.点（1，-4）关于x轴对称点坐标，关于y轴对称点，关于原点对称。 2.点（x,y）关于x轴对称点坐标，关于y轴对称点，关于原点对称。 二、新课探究 类型一：二次函数关于x轴、y轴、原点的对称变换 问题一：画出y=x2-2x-3的草图方法： 问题二：画出y=x2-2x-3关于x轴对称的图像 方法： 问题三：请确定新抛物线的解析式 方法一：一般式 方法二：顶点式 问题四：观察两个解析式的区别与联系 角度一：一般式 角度二：顶点式
问题五：请用同样的方法研究二次函数y=x2-2x-3关于y轴和原点的对称变换 总结：一般式y=ax2+bx+c (a≠0)关于x轴对称的解析式为： 关于y轴对称的解析式为： 关于原点对称的解析式为： 顶点式：y=a(x-h)2+k(a≠0) 关于x轴对称的解析式为： 关于y轴对称的解析式为： 关于原点对称的解析式为： 练习：1.y=2x2-3x关于y轴对称的解析式为, 2.y=-(x-3)2+3关于原点对称的解析式为, 3已知y=-2x2+x+1与y=ax2+bx+c关于x轴对称，则a= b= c= 类型二：二次函数关于某条直线或某个点的对称变换（给个开口向上的图像） 问题一：选取关于某条直线对称 问题二：选取关于某一点对称
总结：研究对称变换的方法 二次函数图象的对称 二次函数图象的对称一般有五种情况，可以用一般式或顶点式表达 1. 关于x 轴对称 2y a x b x c =++关于x 轴对称后，得到的解析式是2y ax bx c =---； ()2y a x h k =-+关于x 轴对称后，得到的解析式是()2 y a x h k =---； 2. 关于y 轴对称 2y a x b x c =++关于y 轴对称后，得到的解析式是2y ax bx c =-+； ()2y a x h k =-+关于y 轴对称后，得到的解析式是()2 y a x h k =++； 3. 关于原点对称 2y a x b x c =++关于原点对称后，得到的解析式是2y ax bx c =-+-； ()2y a x h k =-+关于原点对称后，得到的解析式是()2y a x h k =-+-； 4. 关于顶点对称（即：抛物线绕顶点旋转180°） 2y a x b x c =++关于顶点对称后，得到的解析式是2 2 2b y ax bx c a =--+-； ()2y a x h k =-+关于顶点对称后，得到的解析式是()2y a x h k =--+． 5. 关于点()m n ， 对称 ()2y a x h k =-+关于点()m n ，对称后，得到的解析式是()2 22y a x h m n k =-+-+- 根据对称的性质，显然无论作何种对称变换，抛物线的形状一定不会发生变化，因此a 永远不变．求抛物线的对称抛物线的表达式时，可以依据题意或方便运算的原则，选择合适的形式，习惯上是先确定原抛物线（或表达式已知的抛物线）的顶点坐标及开口方向，再确定其对称抛物线的顶点坐标及开口方向，然后再写出其对称抛物线的表达式．
二次函数对称性的专题复习
二次函数图象对称性的应用 一、几个重要结论： 1、抛物线的对称轴是直线__________。 2、对于抛物线上两个不同点P1（），P2（），若有，则P1，P2两点是关于_________对称的点，且这时抛物线的对称轴是直线_____________；反之亦然。 3、若抛物线与轴的两个交点是A（，0），B（，0），则抛物线的对称轴是__________（此结论是第2条性质的特例，但在实际解题中经常用到）。 4、若已知抛物线与轴相交的其中一个交点是A（，0），且其对称轴是，则另一个交点B 的坐标可以用＿＿＿＿表示出来（注：应由A、B两点处在对称轴的左右情况而定，在应用时要把图画出）。 5、若抛物线与轴的两个交点是B（，0），C（，0），其顶点是点A，则?ABC是＿＿＿＿三角形，且?ABC的外接圆与内切圆的圆心都在抛物线的＿＿＿＿＿＿＿上。 二、在解题中的应用： 例1已知二次函数的图象经过A（-1，0）、B（3，0），且函数有最小值-8，试求二次函数的解析式。 例2已知抛物线,设,是抛物线与轴两个交点的横坐标，且满足 . （1）求抛物线的解析式； （2）设点P（，），Q（，）是抛物线上两个不同的点，且关于此抛物线的对称轴对称，求的值。 例3已知抛物线经过点A（-2，7）、B（6，7）、C（3，-8），则该抛物线上纵坐标为-8的另一点的坐标是。 例4已知抛物线的顶点A在直线上。 （1）求抛物线顶点的坐标； （2）抛物线与轴交于B、C两点，求B、C两点的坐标； （3）求?ABC的外接圆的面积。
y O x -1 -2 1 2 - 3 3 -1 1 2 -2 二次函数专题训练——对称性与增减性 一、选择 1、若二次函数 ，当x 取 ， （ ≠ ）时，函数值相等，则 当x 取+时，函数值为（ ） （A ）a+c （B ）a-c （C ）-c （D ）c 2、抛物线2)1(2++=x a y 的一部分如图所示，该抛物线在y 轴右 侧部分与x 轴交点的坐标是 （A ）（ 2 1 ，0） （B ）（1，0） （C ）（2，0） （D ）（3，0） 3、已知抛物线2 (1)(0)y a x h a =-+≠与x 轴交于1(0)(30)A x B ，，，两点，则线段AB 的长度为（ ） Ａ．1 Ｂ．2 Ｃ．3 Ｄ．4 4、抛物线c bx x y ++-=2 的部分图象如图所示，若0>y ，则的取值范围是（ ） A.14<<-x B. 13<<-x C. 4- 三次函数的对称中心与切线条数问题 证明：三次函数32()(0)f x ax bx cx d a =+++≠一定有对称中心。 提示：可根据奇函数图像的平移得到。 分析：我们知道奇函数的图像关于原点对称，所以要证结论成立，只需证任意一个三次函数都可以由关于原点对称的三次函数（奇函数）平移得来，也即任意的三次函数都可以写成3()()y a x m k x m n =-+-+的形式，因为上述函数图像可以看成奇函数3y ax kx =+按向量(,)m n 平移之后的结果，一定是中心对称图形 展开得：32233(3)()y ax amx am k x n km am =-+++-- 与32y ax bx cx d =+++比较系数得：23 33am b am k c n km am d -=?? +=??--=? 容易发现，上述方程组一定是有解的，解得：3b m a =- 故三次函数一定是中心对称图形，且对称中心为(,())33b b f a a - - 问题：过三次函数图像上一点00(,)P x y 能作三次函数图像多少条切线？ 分析：由于三次函数有对称中心，可假设其对称中心在原点，设3()f x ax bx =+，则2()3f x ax b '=+ 设11(,)Q x y 为函数图像上任意一点，则以Q 为切点的切线为21111(3)()y y ax bx x x -=+- 将点00(,)P x y 代入得：201101(3)()y y ax b x x -=+-，即3 320 011101()(3)()ax bx ax bx ax b x x +-+=+- 整理得：3231010 230x x x x -+=，问题转化为关于1x 的方程323 1010230x x x x -+=有几个实根的问题 为了看起来习惯，我们将上述方程中的1x 换成x ，即323 00 230x x x x -+= ① 显然当00x =时，方程①即为30x =，解得：0x =，故过(0,0)能作函数图像的一条切线 当00x ≠时，由方程①解得：0x x =或02x -，故过00(,)x y 能作函数图像的两条切线 问题：过三次函数图像外任意一点能作三次函数图像多少条切线？ 分析：根据三次函数中心对称的特征，我们知道一定可以将函数图像平移至关于原点对称，而本问题的结论显然只与点P 与三次函数图像的相对位置有关，故可简单地考虑三次函数对称中心在坐标原点的情形，设三次函数的解析式为3()f x ax bx =+，并且不妨设0a >，这两个假设并不会影响本结论的一般性。 设点00(,)P x y 为平面上任意一点，易求得函数在坐标原点（对称中心）处的切线方程为y bx = 设3111(,)x ax bx +为()y f x =上任意一点，则该点处的切线方程为：321111()(3)()y ax bx ax b x x -+=+- 将点P 代入得：32011101()(3)()y ax bx ax b x x -+=+- 问题转化为讨论方程3200()(3)()y ax bx ax b x x -+=+-有几个解的问题 将上述方程化简得：32000230ax ax x y bx -?+-= 令32000()23g x ax ax x y bx =-?+-，则：0()6()g x ax x x '=- 注意到000()()g x y f x =-，00(0)g y bx =-，下面讨论函数()g x 的零点个数 三次函数性质的探索 我们已经学习了一次函数，知道图象是单调递增或单调递减，在整个定义域上不存在 最大值与最小值，在某一闭区间取得最大值与最小值．那么，是什么决定函数的单调性呢？ 利用已学过的知识得出：当k>0时函数单调递增；当k<0时函数单调递增；b决定函数与y轴相交的位置． 其中运用的较多的一次函数不等式性质是： 在上恒成立的充要条件 接着，我们同样学习了二次函数， 利用已学知识归纳得出：当时(如图1) ，在对称轴的左侧单调递减、右侧单调递增， 对称轴 上取得最小值； 当时(图2) ，在对称轴的左侧单调递增、右侧单调递减， 对称轴 上取得最大值． 在某一区间取得最大值与最小值． 其中决定函数的开口方向，同时决定对称轴，决定函数与轴相交的位置． 总结：一次函数只有一个单调性，二次函数有两个单调性，那么三次函数是否就有三个单调性呢？ 三次函数专题 一、定义 定义1 形如的函数，称为“三次函数”（从函数解析式的结构上命名）。 定义 2 三次函数的导数 ，把叫做三次函数导函数的判 别式。 由于三次函数的导函数是二次函数，而二次函数是高中数学中的重要内容，所以三次函数的问题，已经成为高考命题的一个新的热点和亮点。 系列探究1： 从最简单的三次函数开始 反思1 ：三次函数的相关性质呢？ 反思2 ：三次函数的相关性质呢？ x y O 反思3 ：三次函数的相关性质呢？ 例题 1.（2012天津理4） 函数在区间内的零点个数是( ) （A）0 （B）1 （C）2 （D）3 探究一般三次函数的性质： 先求导 1、单调性： （1 ）若，此时函数() f x在R上是增函数； （2 ）若 ，令两根为 12 ,x x 且， 则 在 上单调递增，在上单调递减。 导函数 图 象 极值点 个数 2 0 2 0 2、零点 (1) 若0 3 2≤ -ac b，则恰有一个实根； (2) 若,且，则恰有一个实根； (3) 若,且，则有两个不相等的实根； (4) 若,且，则有三个不相等的实根. 说明: (1)(2) 有一个实根的充要条件是曲线与轴只相交一次，即在上为单调函数或两极值 同号. x x1x 2 x0x x1x2 x x0 x 三次函数的对称性 二次函数是轴对称图形，如)0()(2≠++=a c bx ax x f 的）对称轴方程式是a b x 2-=。 三次函数cx ax x f +=3)(是奇函数，其图象关于)0,0(对称，三次函数d bx ax x f ++=3)(的图象关于点),0(d 对称，那么对于一般的三次函数)0()(23≠+++=a d cx bx ax x f 有没有对称中心呢？答案是肯定的，有对称中心，其对称中心是))3(,3(a b f a b -- 。下面给出证明。 证明1：二次函数通过配方可以消去一次项。类似得，三次函数通过配方可以消去二次项。 = ++=cx bx ax x f 23)(d cx a b a x a b a a b x a b x a b x a ++--+++=323223)3()3(3])3()3(333[ d a b a x c a b a a b x a +---+=323)3(])3(3[)3( )3]()3(3[)3()3]()3(3[)3(2323a b c a b a d a b a a b x c a b a a b x a -++-+--+ = 而)3()3()3()3]()3(3[)3(2323a b c a b b d a b a a b c a b a d a b a -++-=-++-)3(a b f -= )0()(23≠+++=a d cx bx ax x f 的图象关于))3(,3(a b f a b -- 对称。 证明2：设函数)0()(23≠+++=a d cx bx ax x f 的对称中心为（m ，n ）。 按向量),(n m --=将函数的图象平移，则所得函数n m x f y -+=)(是奇函数，所以 02)()(=-+-++n m x f m x f 化简得： 上式对恒成立，故 ，得 ， 三次函数的对称性中心问题 而)3()3()3()3]()3( 3[) 3(2323 a b c a b b d a b a a b c a b a d a b a -++-=-++-)3(a b f -= ) 0()(23≠+++=a d cx bx ax x f 的图象关于))3(,3(a b f a b --对称。 证明3：设函数) 0()(23 ≠+++=a d cx bx ax x f 的对称中心为 （m ，n ）。 按向量),(a n m --=将函数的图象平移，则所得函数n m x f y -+=)(是奇函数，所以 2)()(=-+-++n m x f m x f +++++++d m x c m x b m x a )()()(23d m x c m x b m x a ++-++-++-)()()(23-2n =0 化简得： 上式对 恒成立，故 ???=-+++=+0 032 3n d cm bm am b am 得 ， 。 所以，函数的对称中心是 （ ）。 定理3：若三次函数 有极值，则它的对称中心 是两个极值点的中点 证明：不妨设0232 =++c bx ax 为)(x f 的导方程，判别式01242 >-=?ac b ,设)(x f 两极值点为))(,()),(,(2 211x f x B x f x A [][] a c x x a b x x d x x c x x x x b x x x x x x a d x x c x x b x x a d cx bx ax d cx bx ax x f x f 3,322)(2)(3)()(2)()()()()(212121212212122121212 22 13 23 122 2321213121=-=++++-++-++=++++++=+++++++=+∴ 又 d a b c a b b a b a d a b c a c b a b b a c a b a a b a x f x f 2)3(2)3(2)3(22)32(32323)32(332)()(232 3 21+-+-+-=+-+-??? ??-+--?? ? ??-=+∴ )3(2)(21a b f x x f -=+∴ 所以此时的对称中心是两个极值点的中点，同时也是函数)(x f 的拐点。 定理4：)(x f y =是可导函数，若)(x f y =的图像关于点),(n m A 对称，则)('x f y =的图像关于直线m x =对称 证明：)(x f y =的图像关于),(n m A 对称，则n x m f x f 2)2()(=-+ 由x x f x x f x f x ?-?+=→?) ()()(lim 0 ' )()()(lim )()(lim ) (2)(2lim )2()2(lim )2('0000'x f x x f x x f x x x f x f x x f n x x f n x x m f x x m f x m f x x x x =?--?-=??--=?+-?--=?--?+-=-→?→?→?→? 三次函数的对称中心问题 广州市第四中学高二3班 梁隽铭 指导教师 刘运科 对于三次函数()320y ax bx cx d a =+++≠，作出图象，经观察，发现其图象有四种形状： 可以发现，其图象具有中心对称性.如何考虑求出()320y ax bx cx d a =+++≠的图象 的对称中心坐标呢？下面是我的探究过程. 先考虑较简单的两个特殊情况： 一、求()30y ax cx a =+≠的图象对称中心坐标. 此特殊情况较简单.因()30y ax cx a =+≠是奇函数，故其对称中心坐标为()00O ，. 二、求()30y ax cx d ad =++≠的图象对称中心坐标. 此特殊情况也较简单.将3y ax cx =+的图象通过适当平移就可得到 ()30y ax cx d ad =++≠的图象.当0d >时，将3y ax cx =+的图象向上平移d 个单位长 度，就可得到()30y ax cx d ad =++≠的图象；当0d <时，将3y ax cx =+的图象向下平移d 个单位长度，就可得到()30y ax cx d ad =++≠的图象.因3y ax cx =+是奇函数，对称中心坐标为()00O ，，故()30y ax cx d ad =++≠的图象对称中心为()0P d ，. 上面两个特殊情况，主要是利用了奇函数的性质、平移的性质.有了上面两种情况 的铺垫，似乎求()320y ax bx cx d ab =+++≠的图象的对称中心坐标较容易了，其实不然.因()320y ax bx cx d ab =+++≠是非奇非偶函数，无法从奇偶性方面找到突破口.下面先来 应用导数研究三次函数图像的对称性及切线条数 [教学目标] 知识与技能：（1）掌握三次函数对称中心的求法；（2）掌握三次函数切线方程的求法；（3） 了解过一点作三次函数图像切线条数的结论. 过程与方法：（1）应用导数研究三次函数的方法；（2）由特殊实例猜想一般结论，然后证 明的思想；（3）利用函数对称性，多种情形通过分析减少讨论种类. 情感与态度：（1）通过自主深入探究，增强学生学生学习数学的兴趣，独立思考的能力； （2）让学生感数学结论的完整美，数形结合的统一美. [教学重点]三次函数图像的对称中心、切线条数的探究，三次函数切线方程的求法. [教学难点]特殊到一般的归纳方法，切线条数的判断方法. [教学方法]探究式教学. [教学手段]多媒体辅助教学. [教学过程] 1 三次函数图像的对称性 1.1 创设情景，提出问题 三次函数3()f x x =是奇函数，它的图像的对称中心是(0,0)（几何画板展示），那么一般的三次函数是否有对称中心呢？ 观察函数32()321g x x x x =-++的图像（几何画板展示），它也有对称中心（1，1），那么怎样求三次函数的对称中心？ 1.2 回归通法，探究发现 研究三次函数我们最常用的就是通过研究其导函数来研究它本身，我们分别画出(),()f x g x 的导函数图像（几何画板展示），和原函数的对称性联系起来，通过归纳得到，三次函数有唯一的对称中心，对称中心的横坐标与其导函数顶点的横坐标相同. 1.3 追根索源，理解本质 为什么会有这样的结论？因为三次函数在两个相互对称的点处的切线是平行的（几何画板展示），所以对于任意三次函数32()(0)f x ax bx cx d a =+++≠，它的图像有唯一的对称中心(,())33b b f a a --.i 2 过一点作三次函数图像切线条数的探究 2.1 因势利导，引出问题 三次函数过对称中心(,())33b b f a a - -的切线是如何的？通过实例来探究.32()321g x x x x =-++在对称中心（1，1）处的切线方程为20x y +-=，这和我们以前形成的切线的印象不同，但它就是三次函数的切线，因为它符合切线的定义.我们注意这样的切线只有一条，那么当这一点在别的地方，切线有多少条？ 2.2 恰当分类，实例探索 因为三次函数是中心对称图形,因此对称部分的情形应该是一样的，过对称中心的切线和三次函数的图像把平面分成四部分，所以上下是一种情形，左右是一种情形，三次函数图 三初探 随着导数内容进入新教材，函数的研究范围也随之扩大，用导数的方法研究三次函数的性质，不仅方便实用，而且三次函数的性质变得十分明朗，本文给出三次函数的三大主要性质. 1 单调性 三次函数)0()(23>+++=a d cx bx ax x f , (1) 若032 ≤-ac b ，则)(x f 在),(+∞-∞上为增函数； (2) 若032>-ac b ，则)(x f 在),(1x -∞和),(2+∞x 上为增函数，)(x f 在),(21x x 上为减函数，其中a ac b b x a ac b b x 33,332221-+-=---=. 证明 c bx ax x f ++=23)('2, △=)3(412422ac b ac b -=-， (1) 当0≤? 即032 ≤-ac b 时，0)('≥x f 在 R 上恒成立， 即)(x f 在),(+∞-∞为增函数. (2) 当0>? 即032 >-ac b 时，解方程0)('=x f ，得 a ac b b x a ac b b x 33,332221-+-=---= 0)('>x f ?1x x <或2x x > ?)(x f 在),(1x -∞和),(2+∞x 上为增函数. ?<0)('x f 21x x x <+++=a d cx bx ax x f , (1) 若032≤-ac b ，则)(x f 在R 上无极值； (2) 若032>-ac b ，则)(x f 在R 上有两个极值；且)(x f 在1x x =处取得极大值，在2x x =处取得极小值. 函数的对称性知识点讲解及典型习题分析 新课标高中数学教材上就函数的性质着重讲解了单调性、奇偶性、周期性，但在考试测验甚至高考中不乏对函数对称性、连 续性、凹凸性的考查。尤其是对称性，因为教材上对它有零散的介绍，例如二次函数的对称轴，反比例函数的对称性，三角 函数的对称性，因而考查的频率一直比较高。 对称性的概念及常见函数的对称性 1、对称性的概念： ①函数轴对称：如果一个函数的图像沿一条直线对折，直线两侧的图像能够完全重合，则称该函数具备对称性中的轴对称， 该直线称为该函数的对称轴。 ②中心对称：如果一个函数的图像沿一个点旋转180度，所得的图像能与原函数图像完全重合，则称该函数具备对称性中的 中心对称，该点称为该函数的对称中心。 常见函数的对称性（所有函数自变量可取有意义的所有值） ①常数函数：既是轴对称又是中心对称，其中直线上的所有点均为它的对称中心，与该直线相垂直的直线均为它的对称轴。 ②一次函数：既是轴对称又是中心对称，其中直线上的所有点均为它的对称中心，与该直线相垂直的直线均为它的对称轴。 ③二次函数：是轴对称，不是中心对称，其对称轴方程为 a b x2。 ④反比例函数：既是轴对称又是中心对称，其中原点为它的对称中心，y=x与y=-x均为它的对称轴。 ⑤指数函数：既不是轴对称，也不是中心对称。 ⑥对数函数：既不是轴对称，也不是中心对称。 ⑦幂函数：显然幂函数中的奇函数是中心对称，对称中心是原点；幂函数中的偶函数是轴对称，对称轴是y轴；而其他的幂函数不具备对称性。 ⑧正弦函数：既是轴对称又是中心对称，其中（kπ，0 ）是它的对称中心，2kx是它的对称轴。 ⑨正弦型函数：正弦型函数y=Asin(ωx+φ)既是轴对称又是中心对称，只需从ωx+φ=kπ中解出x，就是它的对称中心的横坐标，纵坐标当然为零；只需从ωx+φ=kπ+π/2中解出x，就是它的对称轴；需要注意的是如果图像向上向下平移，对称轴不 会改变，但对称中心的纵坐标会跟着变化。 ⑩余弦函数：既是轴对称又是中心对称，其中x=kπ是它的对称轴，) 0,2 (k是它的对称中心。 （11 ）正切函数：不是轴对称，但是是中心对称，其中)0,2 ( k是它的对称中心，容易犯错误的是可能有的同学会误以为对 称中心只是（kπ,0）。 对号函数：对号函数y=x+a/x(其中a>0)因为是奇函数所以是中心对称，原点是它的对称中心。但容易犯错误的是同学们可能 误以为最值处是它的对称轴。 三次函数：显然三次函数中的奇函数是中心对称，对称中心是原点，而其他的三次函数是否具备对称性得因题而异。 绝对值函数：这里主要说的是y=f(│x│)和y=│f(x)│两类。前者显然是偶函数，它会关于y轴对称;后者是把x轴下方的图像对称到x轴的上方，是否仍然具备对称性，这也没有一定的结论，例如y=│lnx│就没有对称性，而y=│sinx│却仍然是轴对称。 二、函数的对称性猜测： 具体函数特殊的对称性猜测 ①一个函数一般是不会关于x轴对称，这是由函数定义决定的，因为一个x不会对应两个y的值。但一个曲线是可能关于x 轴对称的。例1、判断曲线xy42 ②函数关于y轴对称例2、判断函数y=cos(sinx)的对称性。 ③函数关于原点对称例3、判断函数xxysin3 ④函数关于y=x对称例4 、判断函数x y1 ⑤函数关于y=-x对称例5 、判断函数x y4 总结为：设（x,y）为原曲线图像上任一点，如果（x,-y）也在图像上，则该曲线关于x轴对称；如果（-x,y）也在图像上，则该曲线关于y轴对称；如果（-x,-y）也在图像上，则该曲线关于原点对称；如果（y,x）也在图像上，则该曲线关 于y=x对称；如果（-y,-x）也在图像上，则该曲线关于y=-x轴对称。2、抽象函数的对称性猜测①轴对称 例6、如果函数y=f(x)满足f(x+1)=f(4-x)，求该函数的所有对称轴。（任意取值代入例如x=0有f(1)=f(4)，正中间 2.5，从而该函数关于x=2.5对称） 例7、如果函数y=f(x)满足f(x)=f(-x)，求该函数的所有对称轴。（按上例一样的方法可以猜出对称轴为x=0，可见偶函数是特殊的轴对称） 例8、如果f(x)为偶函数，并且f(x+1)=f(x+3)，求该函数的所有对称轴。（因为f(x+1)=f(-x-3)，按上例可以猜出对称轴x=-1，又因为它以2为周期，所以x=k是它所有的对称轴，k∈Z）②中心对称 例9、如果函数y=f(x)满足f(3+x)+f(4-x)=6，求该函数的对称中心。（因为自变量加起来为7时函数值的和始终为6，所以中点固定为（3.5，3），这就是它的对称中心） 二次函数图像的对称性 1.若一元二次方程ax 2+bx+c-3=0的一根为2，且二次函数y=ax 2+bx+c 的对称轴为直线x=2，则 抛物线y=ax 2+bx+c 的顶点坐标为 。 2.已知二次函数y=ax 2+bx+c 的图象经过(-4，9) (5，9)两点，则该抛物线的对称轴为 。 3.已知二次函数y=a(x-1)2+c 与x 轴交于A 、B 两点，若A 点坐标为(3,0),则B 点坐标为 。 4.若二次函数y=ax 2+bx+c 的对称轴为直线x=2，且经过(3,0)点，则a+b+c 的值为 。 5.若抛物线y=ax 2+bx+c 经过点A(-2,7),B(6,7),C(3,-8)，则方程ax 2+bx+c=-8的根为 。 6.若抛物线y=ax 2+bx+c 满足4a-2b+c=0,9a+3b+c=0,且抛物线经过点(5,3),则方程ax 2+bx+c=3 的根为 7.若一元二次方程ax 2+bx+c-3=0的根为x 1=-3,x 2=5,且若抛物线y=ax 2+bx+c 与x 轴的一个交点 为(-2,0),则该抛物线与x 轴的另一个交点为 。 8.若抛物线y=ax 2-2ax+k(a ＞0)上有三点分别为A(√2,y 1),B(2,y 2),C(-√5,y 3),则y 1,y 2,y 3的大 小关系为 。 9.若抛物线y=ax 2+bx+c 与x 轴交于A(-3,0)，对称轴为直线x=-1，顶点到x 轴的距离为2，则该 抛物线的解析式为 。 10.如图所示，由抛物线可知，当x 时，y 随x 的增大而增大，当 时，y 有最大值，当 时，函数值y ＞0. 11. 如图所示，抛物线y=ax 2+bx+c (a ≠0) 的顶点P 横坐标为4，图像交x 轴于A(m,0)和点B ，且m ＞4，则线段AB 长为 （用含m 的代数式表示）。 12.已知二次函数y=ax 2+bx+c (a ≠0)的图象如图所示，则下列结论：①a 、b 同号；②当x=1和x=3 时，函数值相等；③4a+b=0；④当y=-2时，x 的值只能取0；⑤c ＜0;⑥b 2＞4ac 其中正确的个 是（ ）。 （A ）1个； （B ）2个； （C ）3个； （D ）4个 13.已知二次函数y=ax 2+bx+c )0( a 的图象如图所示，给出以下结论：①a+c ＜b ②c-a=2； ③ab ＜0④ 14 a- 12 b+c ＞0；其中所有正确结论的序号是 。 14.若（-134 ,y 1）、(-54 ,y 2)、(14 ,y 3)为二次函数y=x 2+4x-5图像上的三点，则y 1,y 2,y 3从小到大排列为 。 15.二次函数y=ax 2+bx+c 的部分对应值如右表，根据表中所的信息可得如下结论：①抛物线的对称轴为 ②a 0, ,③x=2时，y= ,④a+b-c= ,⑤当x= 时，y 有最 值；⑥y=-9时，x= ，⑦方程ax 2+bx+c=-3的两根为 ，⑧不等式ax 2+bx+c ＞1的解集为 。 第12题 第10题 第11题 第13题 函数对称中心的求法解析 题目 函数32()367f x x x x =-+-的图象是中心对称图象，其对称中心为________. 一、利用定义求对称中心 分析 根据中心对称图形的定义，在函数()f x 图象上的任意一点(,)A x y 关于对称中心(,)a b 的对称点(,)A x y '''也在函数()f x 的图象上. ∴22x x a y y b '+=??'+=?，即22x a x y b y '=-??'=-?. ∴(2,2)A a x b y '--， 代入函数式有：322(2)(2)3(2)6(2)7b y f a x a x a x a x -=-=---+--, 化简得：32232(36)(12126)(2781212)y x a x a a x b a a a =+-+-+++-+-， 与32()367f x x x x =-+-是同一函数，则对应系数相等， 故23236312126627812127a a a b a a a -=-??-+=??+-+-=-? ，∴1a =，3b =-，即函数()f x 的对称中心为(1,3)-. 点评 利用中心对称的定义求解是基本方法，考察基本概念，通过同一函数的对应系数相等构建方程解出对称中心. 二、巧取特殊点求对称中心 分析 在函数()f x 的图象上取点(1,3)-、(2,1)，它们关于对称中心(,)a b 的对称点分别为(21,23)a b -+、(22,21)a b --也在函数()f x 的图象上. ∴323223(21)3(21)6(21)721(22)3(22)6(22)7 b a a a b a a a ?+=---+--??-=---+--??，相减则26(253)0a a -+=， ∴13a b =??=-?或321a b ?=???=-? .又若对称中心为3(,1)2，则(0,7)-关于3(,1)2的对称点(3,9)应在函数图象上，而(3)119f =≠，∴3(,1)2 不是对称中心，故对称中心为(1,3)-. 点评 这里巧妙地在函数图象上取两个特殊点，构建关于对称中心坐标的方程，解出对称中心，但要注意由特殊点求出的解是否也满足一般的点，因此还要继续检验，排除增解. （一）、教学内容 1. 二次函数的解析式六种形式 ① 一般式 y=ax 2 +bx+c(a ≠0) ② 顶点式 2 ()y a x h k =-+（a ≠0已知顶点） ③ 交点式 12()()y a x x x x =--（a ≠0已知二次函数与X 轴的交点） ④ y=ax 2 (a ≠0) (顶点在原点) ⑤ y=ax 2+c (a ≠0) (顶点在y 轴上) ⑥ y= ax 2 +bx (a ≠0) (图象过原点) 2. 二次函数图像与性质 对称轴：2b x a =- 顶点坐标：2 4(,)24b ac b a a -- 与y 轴交点坐标（0，c ） 增减性：当a>0时，对称轴左边，y 随x 增大而减小；对称轴右边，y 随x 增大而增大 当a<0时，对称轴左边，y 随x 增大而增大；对称轴右边，y 随x 增大而减小 ☆ 二次函数的对称性 二次函数是轴对称图形，有这样一个结论：当横坐标为x 1, x 2 其对应的纵坐标相等那么对称轴:12 2 x x x += 与抛物线y=ax 2 +bx+c(a ≠0)关于 y 轴对称的函数解析式：y=ax 2 -bx+c(a ≠0) 与抛物线y=ax 2 +bx+c(a ≠0)关于 x 轴对称的函数解析式：y=-ax 2 –bx-c(a ≠0) 当a>0时，离对称轴越近函数值越小，离对称轴越远函数值越大； 当a<0时，离对称轴越远函数值越小，离对称轴越近函数值越大； 【典型例题】 题型 1 求二次函数的对称轴 1、 二次函数y=2x -mx+3的对称轴为直线x=3，则m=________。 2、 二次函数c bx x y ++=2的图像上有两点(3，－8)和(－5，－8)，则此拋物线的对称轴是（ ） （A ）1x =- （B ）1x = （C ）2x = （D ）3x = 3、 y=2x 2-4的顶点坐标为___ _____，对称轴为__________。 4、 如图是二次函数y ＝ax 2＋bx ＋c 图象的一部分，图象过点A （－3，0）， 对称轴为x ＝－1．求它与x 轴的另一个交点的坐标（ ， ） y x O 三次函数的性质 三次函数f(x)=ax3+bx2+cx+d（a≠0）在高中阶段学习导数后频繁出现，同时也是其他复杂函数的重要组成部分，因此有必要对其性质有所了解，才可以做到知己知彼，百战不殆． 性质一单调性 以a>0为例，如图1，记Δ=b2?3ac为三次函数图象的判别式，则 图1 用判别式判断函数图象 当Δ?0时，f(x)为R上的单调递增函数； 当Δ>0时，f(x)会在中间一段单调递减，形成三个单调区间以及两个极值． 性质一的证明f(x)的导函数为 f′(x)=3ax3+2bx+c, 其判别式为4(b2?3ac)，进而易得结论． 例1 设直线l与曲线y=x3+x+1有三个不同的交点A,B,C，且|AB|=|BC|=5√，求直线l的方程． 解由|AB|=|BC|可知B为三次函数的对称中心，由性质一可得B(0,1)，进而不难求得直线l的方程y=2x+1． 性质二对称性 如图2，f(x)的图象关于点P(?b3a,f(?b3a))对称（特别地，极值点以及极值点对应的图象上的点也关于P对称）． 图2 图象的对称性 反之，若三次函数的对称中心为(m,n)，则其解析式可以设为 f(x)=α?(x?m)3+β?(x?m)+n, 其中α≠0． 性质二的证明由于 f(x)=a(x+b3a)3+(c?b23a)(x+b3a)?bc3a+2b327a2+d, 即 f(x)=(x+b3a)3+(c?b23a)(x+b3a)+f(?b3a), 于是性质二得证． 例2 设函数f(x)=x(x?1)(x?a)，a>1． （1）求导数f′(x)，并证明f(x)有两个不同的极值点x1，x2； （2）若不等式f(x1)+f(x2)?0成立，求a的取值范围． （1）解f(x)的导函数 f′(x)=(x?1)(x?a)+x(x?a)+x(x?1)=3x2?2(a+2)x+a, 而 f′(0)f′(1)f′(a)=a>0,=1?a<0,=a(a?1)>0, 于是f′(x)有两个变号零点，从而f(x)有两个不同的极值点． （2）解根据性质二，三次函数的对称中心(a+13,f(a+13))是两个极值点对应的函数图象上的点的中点．于是 f(x1)+f(x2)=2f(a+13)?0, 即 2?a+13?a?23??2a+13?0, 结合a>1，可得a的取值范围是[2,+∞)． 注本题为2004年高考重庆卷理科数学第20题． 性质三切割线性质 如图3，设P是f(x)上任意一点（非对称中心），过P作函数f(x)图象的一条割线AB与一条切线PT（P点不为切点），A、B、T均在f(x)的图象上，则T点的横坐标平分A、B点的横坐标． 图3 切割线性质 函数对称中心的求法解析 题目 函数32 ()367f x x x x =-+-的图象是中心对称图象，其对称中心为________. 一、利用定义求对称中心 分析 根据中心对称图形的定义，在函数()f x 图象上的任意一点(,)A x y 关于对称中心(,)a b 的对称点(,)A x y '''也在函数()f x 的图象上. ∴22x x a y y b '+=??'+=?，即22x a x y b y '=-??'=-?. ∴(2,2)A a x b y '--， 代入函数式有：322(2)(2)3(2)6(2)7b y f a x a x a x a x -=-=---+--, 化简得：32232 (36)(12126)(2781212)y x a x a a x b a a a =+-+-+++-+-， 与32 ()367f x x x x =-+-是同一函数，则对应系数相等， 故23236312126627812127a a a b a a a -=-??-+=??+-+-=-? ，∴1a =，3b =-，即函数()f x 的对称中心为(1,3)-. 点评 利用中心对称的定义求解是基本方法，考察基本概念，通过同一函数的对应系数相等构建方程解出对称中心. 二、巧取特殊点求对称中心 分析 在函数()f x 的图象上取点(1,3)-、(2,1)，它们关于对称中心(,)a b 的对称点分别为(21,23)a b -+、(22,21)a b --也在函数()f x 的图象上. ∴323223(21)3(21)6(21)721(22)3(22)6(22)7 b a a a b a a a ?+=---+--??-=---+--??，相减则26(253)0a a -+=，三次函数的对称中心与切线条数
三次函数性质总结
三次函数的对称性
三次函数的对称性中心问题
三次函数的对称中心问题
应用导数研究三次函数图像的对称性及切线条数
三次函数的三大性质初探
函数的对称性知识点讲解及典型习题分析
二次函数图像的对称性
函数对称中心的求法解析
二次函数对称性
三次函数的性质-的总结练习
最新函数对称中心的求法解析