函数的周期性
㈠ 主要知识:
周期函数的定义:对于定义域内的每一个,都存在非零常数,使得
恒成立,则称函数具有周期性,叫做的一个周期,
则()也是的周期,所有周期中的最小正数叫的最小正周期.
几种特殊的抽象函数:具有周期性的抽象函数:
函数满足对定义域内任一实数(其中为常数),
① ,则是以为周期的周期函数;
②,则是以为周期的周期函数;
③,则是以为周期的周期函数;
④,则是以为周期的周期函数;
⑤,则是以为周期的周其函数;
⑥,则是以为周期的周期函数;
⑦,则是以为周期的周期函数.
⑧函数满足()
若为奇函数,则其周期为,
若为偶函数,则其周期为.
⑨函数的图象关于直线和都对称,则函数是以
为周期的周期函数;
⑩函数的图象关于两点、都对称,则函数是以为周期的周期函数;
⑾函数的图象关于和直线都对称,则函数是以为周期的周期函数;
图象的对称性
一个函数的对称性:
1、函数的图象关于点对称
特殊的有:
① 函数的图象关于点对称。
② 函数的图象关于原点对称(奇函数)。
③ 函数是奇函数关于点 对称。
④ ,函数关于点 对称
2、两个函数的对称性:
①与关于X轴对称。
②与关于Y轴对称。
③与关于直线对称。
函数与函数的图象关于直线对称.
函数与函数关于直线对称。
特殊地: 与函数的图象关于直线对称
⑤ 与关于直线对称。
⑥ 关于点(a,b)对称。
⑦ 关于直线对称
例1 定义在R上的非常数函数满足:为偶函数,且,则一定是( )
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:因为为偶函数,所以。
所以有两条对称轴,因此是以10为其一个周期的周期函数,所以x=0即y轴也是的对称轴,因此还是一个偶函数。故选(A)。
例2 设是定义在R上的偶函数,且,当时,,则___________
解:因为f(x)是定义在R上的偶函数,所以的对称轴;
又因为的对称轴。故是以2为周期的周期函数,所以
例3 函数的图像的一条对称轴的方程是( )
解:函数的图像的所有对称轴的方程是,所以,显然取时的对称轴方程是,故选(A)。
例4 设是定义在R上的奇函数,且的图象关于直线,则:_____________
解:函数的图像既关于原点对称,又关于直线对称,所以周期是2,又,图像关于对称,所以,所以
例5、函数对于任意实数满足条件,若则__________。
例6(08湖北卷6)已知在R上是奇函数,且A
A.-2 B.2 C.-98 D.98
例7(08四川卷)函数满足,若,则( C )
(A) (B) (C) (D)
例8 (2010安徽理数)若f(x)是R上周期为5的奇函数,且满足f(1)=1,f(2)=2则的值为( )A、 B、1 C、 D、2
例9 (09江西卷)已知函数是上的偶函数,若对于,都有,且当时,,则的值为 ( C )
A. B. C. D.
例10 2009广东三校一模)定义在上的函数是奇函数又是以为周期的周期函数,则等于 (B)
A.-1 B.0 C.1 D.4
例11 (2009全国卷Ⅰ理)函数的定义域为R,若与都是奇函数,则(D)
A、2009 B、-2009 C 、-2 D.、2
例12 的定义域是,且,若
求 f(2008)的值。
解:
周期为8,
例13 已知函数f(x)的定义域为R,则下列命题中:
①若f(x-2)是偶函数,则函数f(x)的图象关于直线x=2对称;
②若f(x+2)=-f(x-2),则函数f(x)的图象关于原点对称;
③函数y=f(2+x)与函数y=f(2-x)的图象关于直线x=2对称;
④函数y=f(x-2)与函数y=f(2-x)的图象关于直线x=2对称.
其中正确的命题序号是 ④ .
【解析】 ①是错误的,由于f(x-2)是偶函数得f(-x-2)=f(x-2),所以f(x)的图象关于直线x=-2对称;
②是错误的,由f(x+2)=-f(x-2)得f(x+4)=-f(x),进而得f(x+8)=f(x),所以f(x)是周期为8的周期函数;
③是错误的,在第一个函数中,用-x代x,y不变,即可得第二个函数,所以这两个函数图象关于y轴对称;
④是正确的,令x-2=t,则2-x=-t,函数y=f(t)与y=f(-t)的图象关于直线t=0对称,即函数y=f(x-2)与y=f(2-x)的图象关于直线x=2对称.
例14(x)是定义在R上的以3为周期的奇函数,且f(2)=0,则方程f(x)=0在区间(0,6)内解的个数的最小值是 ( D )
A.2 B.3 C.4 D.5
【解析】 ∵f(x)为奇函数,∴f(0)=0,又函数f(x)以3为周期,且f(2)=0,∴f(-2)=0,f(1)=0,f(4)=0,f(3)=0,f(5)=0,∴在区间(0,6)内的解有1,2,3,4,5.故选D.
练习12、对函数f(x),当x∈(-∞,∞)时,f(2-x)=f(2+x),f(7-x)=f(7+x),在闭区间[0,7]上,只有f(1)=f(3)=0.
(1)试判断函数y=f(x)的奇偶性;
(2)试求方程f(x)=0在闭区间[-2005,2005]上的根的个数,并证明你的结论.
【分析】 由已知f(2+x)=f(2-x),f(7-x)=f(7+x)知f(x)的图象有两条对称轴x=2和x=7,从而知f(x)是周期为10的周期函数,又在区间[0,7]上,只有f(1)=f(3)=0,画图易知,它是非奇非偶函数,且在一个周期[0,10]上只有2个根,故易求得方程f(x)=0在的根的个数.
【解】 (1)由已知得f(0)≠0,∴f(x)不是奇函数,又由f(2-x)=f(2+x),得函数y=f(x)的对称轴为x=2,∴f(-1)=f(5)≠0,∴f(-1)≠f(1),∴f(x)不是偶函数.
故函数y=f(x)是非奇非偶函数;
(2)由 f(4-x)=f(14-x) f(x)=f(x+10),
从而知y=f(x)的周期是10.
又f(3)=f(1)=0,f(11)=f(13)=f(-7)=f(-9)=0,
故f(x)在[0,10]和[-10,0]上均有两个解,从而可知函数y=f(x)在[0,2005]上有402个解,在上[-2005,0]有400个解,所以函数y=f(x)在[-2005,2005]上有802个解.
函数的图象
1.描绘函数图象的基本方法有两种:描点法与图象变换法。
2.描点法:通过 、 、 三步,画出函数的图象,有时可利用函数的性质(如奇偶性、单调性、周期性、对称性)以利于更简便的画出函数的图象。
3.函数图象变换:
.图象变换法
(1)平移变换
①水平平移:y=f(x±a)(a>0)的图象,可由y=f(x)的图象向左(+)或向右(-)平移a个单位而得到.
②竖直平移:y=f(x)±b(b>0)的图象,可由y=f(x)的图象向上(+)或向下(-)平移a个单位而得到.
(2)对称变换
①y=f(-x)与y=f(x)关于y轴对称.
②y=-f(x)与y=f(x)关于x轴对称.
③y=-f(-x)与y=f(x)关于原点对称.
④y=f-1(x)与y=f(x)关于直线y=x对称.
⑤y=|f(x)|的图象可将y=f(x)的图象在x轴下方的部分以x轴为对称轴作y=f(x)的图象的对称部分,其余部分不变.
⑥y=f(|x|)的图象可将y=f(x),x≥0的部分作出,再利用偶函数的图象关于y轴的对称性,作出x<0的图象.
(3)伸缩变换
①y=Af(x)(A>0)的图象,可将y=f(x)图象上所有点的纵坐标伸长到原来的A倍,横坐标不变而得到.
②y=f(ax)(a>0)的图象,可将y=f(x)图象上所有点的横坐标缩小原来的倍,纵坐标不变而得到.
1.作出下列函数的图象:
⑴;⑵;⑶;⑷;
⑸;⑹;⑺;⑻;⑼;
⑽;⑾;⑿;⒀;⒁;⒂
函数的周期性
1.周期函数的定义
对于函数f(x),如果存在一个非.零.常.数.T,使得当x取定义域内的每.一.个.值.时,都有f(x?T)?f(x),那么函数f(x)就叫做周期函数,非零常数T叫做这个函数的周期。 说明:(1)T必须是常数,且不为零;
(2)对周期函数来说f(x?T)?f(x)必须对定义域内的任意x都成立。
问题1 ①若常数T(≠0)为f (x)周期,问nT( n∈ N)为f (x)周期吗?为什么? ②周期函数的周期有多少个?(是有限个还是无限个)?
2 常见函数的最小正周期
正弦函数 y=sin(ωx+φ)(w>0)最小正周期为T=
y=cos(ωx+φ)(w>0)最小正周期为T= 2π2π?
y=tan(ωx+φ)(w>0)最小正周期为T= ?π
π?y=|sin(ωx+φ)|(w>0)最小正周期为T= ?
f(x)=C(C为常数)是周期函数吗?有最小正周期吗?
y=Asinw1 x+Bcosw2x 的最小正周期问题
结论:有的周期函数没有有最小正周期
3抽象函数的周期总结
1、f(x?T)?f(x) ?y?f(x)的周期为T
2、f(x?a)?f(b?x) (a?b) ?y?f(x)的周期为T?b?a 3、f(x?a)??f(x) ?y?f(x)的周期为T?2a 4、f(x?a)?c
f(x) (C为常数) ?y?f(x)的周期为T?2a 5 f(x?a)?1?f(x)
1?f(x) ?y?f(x)的周期为T?2a
7、 f(x?a)??1
f(x)?1 ?y?f(x)的周期为T?4a
8、f(x?a)?1?f(x)
1?f(x) ?y?f(x)的周期为T?4a
9、f(x?2a)?f(x?a)?f(x) ?y?f(x)的周期为T?6a
10、f(x?n?2)?f(x?n)?f(x?n?1);(它是周期函数,一个周期为6) 11、y?f(x)有两条对称轴x?a和x?b(a?b) ?y?f(x) 周期T?2(b?a) 12、y?f(x)有两个对称中心(a,0)和(b,0) ?y?f(x) 周期T?2(b?a) 13、y?f(x)有一条对称轴x?a和一个对称中心(b,0)?y?f(x) 周期T?4(b?a)
14、奇函数y?f(x)满足f(a?x)?f(a?x) ?y?f(x) 周期T?4a。
15、偶函数y?f(x)满足f(a?x)?f(a?x) ?y?f(x) 周期T?2a。 练习:①f(x+a)=-f(x) ②f(x+a)=1
f(x) ③f(x+a)=-1
f(x)
④f(x+a)=f(x)?1
f(x)?1 ⑤f(x+a)=f(x-a) T= ⑥ f(x)= f(x-a) -f(x-2a) T=6a 十一 对称性加奇偶性得到周期
f(x)为偶函数f(a+x)=f(a-x)或f(x)=f(2a-x)则T=2a f(x)为奇函数f(a+x)=f(a-x)或f(x)=f(2a-x)则T=4a eg:练1:(07天津7)在R上定义的函数f(x)是偶函数,且f(x)是减函数,则f(x)( )
A.在区间[?2,?1]上是增函数,在区间[3,4]上是减函数 B.在区间[?2,?1]上是增函数,在区间[3,4]上是减函数 C.在区间[?
2,?1]D.在区间[?
2,?1]上是减函数,在区间[3,
4]上是减函数,在区间[3,
4]?f(2?x).若f(x)在区间[1,2]上上是增函数 上是增函数
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