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摘要:从抽象函数形式得到函数性质在近几年高考中经常出现,本文通过对抽象函数的形式特征得到函数的周期性、对称性、奇偶性等。
关键词:抽象函数;周期性;对称性;奇偶性
一、周期性
定义:任意x∈I,I是定义域,都有f(x)=f(x+T),T是非零常数。则f(x)是周期函数,其周期是T。
推广:①?坌x∈I,都有f(x+■)=f(x-■)则f(x)是以T为周期的周期函数。
②?坌x∈I,都有f(x+A)=f(x+B),A,B是常数,则f(x)是以|B-A|为周期的周期函数。
下面给出证明:
令x+A=X,∴x=X-A ∴x+B=X-A+B。
∴f(X)=(X+B-A)∴f(x)是以|B-A|为周期的周期函数。
另可发现规律:括号内两项之差为定值T,周期T=定值。
③若存在非零常数T,使f(x+T)-f(x)=0,则f(x)是周期的周期函数。联想:f(x+T)+f(x)=0是不是周期函数呢?事实上,若f(x+T)=-f(x)成立,则f(x+T)=-f(x)=-[-f(x-T)]=f(x-T),∴f(x)是以2T为周期的周期函数。
④若f(x+T)=■,则f(x)是以2T为周期的周期函数。
证明:f(x+T)=■=■=f(x-T),∴f(x)是以为2T周期的周期函数。
⑤若f(x+T)=-■,∴f(x)是以2T为周期的周期函数。f(x+T)=-■=-■=f(x-T),∴f(x)是以2T为周期的周期函数。
证明:(x+T)=-■=-■=f(x-T),∴f(x)是以2T为周期的周期函数。
二、对称性
①偶函数f(x)关于y轴x=0对称,f(-x)=f(x)
②结论1:f(x)的图像关于x=a对称?圳f(a+x)=f(a-x)
证明:?坩对?坌x0不妨令x0>0,在(a,0)右x0处,取x=a+x0对应纵坐标y1=f(a+x0)。在(a,0)左x0处,x=a-x0对应纵坐标y2=f(a-x0),∵f(a+x0)=f(a-x0),y1=y2,∴f(x)关于x=a对称。?圯x=a右侧任取一点(a+x,f(a+x)),此点关于x=a的对称点(a-x,f(a-x)),则f(a+x)=f(a-x)。
结论2:f(x)的图像关于x=a对称?圳f(x)=f(2a-x),由结论1知,f(x)的图像关于x=a对称,则f(a+x)=f(a-x)成立。令a+x=X,∴x=X-a,∴-x=a-X∴a-x=2a-X
∴f(X)=f(2a-X)∴f(x)=f(2a-x)反之也成立。
注:可发现规律,括号内两项之和为定值。对称轴■
三、奇偶性
奇函数f(x)关于原点(0,0)对称,则f(-x)=-f(x)
推广Ⅰ:f(x)关于(a,0)对称,则f(a+x)=-f(a-x)
推广Ⅱ:f(x)关于(a,0)对称,则f(x)=-f(2a-x)
证明:令a+x=X,∴x=X-a,由f(a+x)=-f(a-x),∴a-x=2a-X,∴f(X)=-f(2a-X),即f(x)=-f(2a-x)。
推广Ⅲ:关于(0,b)对称,则■=b,∴f(x)=2b-f(-),或f(-x)=2b-f(x)。
推广Ⅳ:f(x)关于(a,b)对称,则■=b。∴f(a+x)+f(a-x)=2b
另:f(x-a)=f(a-x)对x∈R恒成立,那么y=f(x)图像关于直线y轴x=0成轴对称。
证明:令x-a=t,则a-x=-t∴f(t)=f(-t)∴f(x)是偶函数,则y=f(x)图像关于直线y轴x=0成轴对称。
四、探究
抽象函数在对称性和周期性上的体现
①定义在R上的函数f(x)若有两条对称轴x=a,x=b,则f(x)是周期函数,且2|a-b|是函数f(x)的一个周期。
证明:f(x)关于x=a对称,则有f(-x)=f(2a+x).f(x)关于x=b对称,则有f(-x)=f(2b+x)∴f(2a+x)=f(2b+x),∴f(x)是周期为2|a-b|的周期函数。
②定义在R上的函数f(x)若有两个对称中心(a,0),(b,0)则f(x)是周期函数,且2|a-b|是函数f(x)的一个周期。
证明:f(x)关于(a,0)对称,则f(-x)=-f(2a+x),f(x)关于 (b,0)对称,则f(-x)=-f(2b+x),∴f(2a+x)=f(2b+x),∴f(x)是周期函数。且2|a-b|是函数f(x)的一个周期。
③定义在R上的函数f(x)若有一个对称中心(a,0)和一条对称轴x=b,则f(x)是周期函数,且4|a-b|是函数f(x)的一个周期。
证明:f(x)关于(a,0)对称f(-x)=-f(2a+x),f(x)关于x=b对称,则f(-x)=f(2b+x),∴f(2b+x)=-f(2a+x),由前面结论可知,周期为2|2a-2b|=4|a-b|
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关键词:抽象函数;周期性;对称性;奇偶性
一、周期性
定义:任意x∈I,I是定义域,都有f(x)=f(x+T),T是非零常数。则f(x)是周期函数,其周期是T。
推广:①?坌x∈I,都有f(x+■)=f(x-■)则f(x)是以T为周期的周期函数。
②?坌x∈I,都有f(x+A)=f(x+B),A,B是常数,则f(x)是以|B-A|为周期的周期函数。
下面给出证明:
令x+A=X,∴x=X-A ∴x+B=X-A+B。
∴f(X)=(X+B-A)∴f(x)是以|B-A|为周期的周期函数。
另可发现规律:括号内两项之差为定值T,周期T=定值。
③若存在非零常数T,使f(x+T)-f(x)=0,则f(x)是周期的周期函数。联想:f(x+T)+f(x)=0是不是周期函数呢?事实上,若f(x+T)=-f(x)成立,则f(x+T)=-f(x)=-[-f(x-T)]=f(x-T),∴f(x)是以2T为周期的周期函数。
④若f(x+T)=■,则f(x)是以2T为周期的周期函数。
证明:f(x+T)=■=■=f(x-T),∴f(x)是以为2T周期的周期函数。
⑤若f(x+T)=-■,∴f(x)是以2T为周期的周期函数。f(x+T)=-■=-■=f(x-T),∴f(x)是以2T为周期的周期函数。
证明:(x+T)=-■=-■=f(x-T),∴f(x)是以2T为周期的周期函数。
二、对称性
①偶函数f(x)关于y轴x=0对称,f(-x)=f(x)
②结论1:f(x)的图像关于x=a对称?圳f(a+x)=f(a-x)
证明:?坩对?坌x0不妨令x0>0,在(a,0)右x0处,取x=a+x0对应纵坐标y1=f(a+x0)。在(a,0)左x0处,x=a-x0对应纵坐标y2=f(a-x0),∵f(a+x0)=f(a-x0),y1=y2,∴f(x)关于x=a对称。?圯x=a右侧任取一点(a+x,f(a+x)),此点关于x=a的对称点(a-x,f(a-x)),则f(a+x)=f(a-x)。
结论2:f(x)的图像关于x=a对称?圳f(x)=f(2a-x),由结论1知,f(x)的图像关于x=a对称,则f(a+x)=f(a-x)成立。令a+x=X,∴x=X-a,∴-x=a-X∴a-x=2a-X
∴f(X)=f(2a-X)∴f(x)=f(2a-x)反之也成立。
注:可发现规律,括号内两项之和为定值。对称轴■
三、奇偶性
奇函数f(x)关于原点(0,0)对称,则f(-x)=-f(x)
推广Ⅰ:f(x)关于(a,0)对称,则f(a+x)=-f(a-x)
推广Ⅱ:f(x)关于(a,0)对称,则f(x)=-f(2a-x)
证明:令a+x=X,∴x=X-a,由f(a+x)=-f(a-x),∴a-x=2a-X,∴f(X)=-f(2a-X),即f(x)=-f(2a-x)。
推广Ⅲ:关于(0,b)对称,则■=b,∴f(x)=2b-f(-),或f(-x)=2b-f(x)。
推广Ⅳ:f(x)关于(a,b)对称,则■=b。∴f(a+x)+f(a-x)=2b
另:f(x-a)=f(a-x)对x∈R恒成立,那么y=f(x)图像关于直线y轴x=0成轴对称。
证明:令x-a=t,则a-x=-t∴f(t)=f(-t)∴f(x)是偶函数,则y=f(x)图像关于直线y轴x=0成轴对称。
四、探究
抽象函数在对称性和周期性上的体现
①定义在R上的函数f(x)若有两条对称轴x=a,x=b,则f(x)是周期函数,且2|a-b|是函数f(x)的一个周期。
证明:f(x)关于x=a对称,则有f(-x)=f(2a+x).f(x)关于x=b对称,则有f(-x)=f(2b+x)∴f(2a+x)=f(2b+x),∴f(x)是周期为2|a-b|的周期函数。
②定义在R上的函数f(x)若有两个对称中心(a,0),(b,0)则f(x)是周期函数,且2|a-b|是函数f(x)的一个周期。
证明:f(x)关于(a,0)对称,则f(-x)=-f(2a+x),f(x)关于 (b,0)对称,则f(-x)=-f(2b+x),∴f(2a+x)=f(2b+x),∴f(x)是周期函数。且2|a-b|是函数f(x)的一个周期。
③定义在R上的函数f(x)若有一个对称中心(a,0)和一条对称轴x=b,则f(x)是周期函数,且4|a-b|是函数f(x)的一个周期。
证明:f(x)关于(a,0)对称f(-x)=-f(2a+x),f(x)关于x=b对称,则f(-x)=f(2b+x),∴f(2b+x)=-f(2a+x),由前面结论可知,周期为2|2a-2b|=4|a-b|
“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”