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高中数学—函数(六、三大性质之周期性)

更新时间:作者:小小条

什么的函数的周期性?设f(x)是定义在数集M上的函数,如果存在非零常数T具有性质:f(x+T)= f(x),则称f(x)是数集M上的周期函数,常数T称为f(x)的一个周期。如果在所有正周期中有一个最小的,则称它是函数f(x)的最小正周期。

上面这段话是函数周期的定义,现在的教材最大的问题是,不显著标注定义,这不利于学生自学,不利于深刻理解概念。上述定义中,我们可以得出一个关键点,周期函数f(x)的周期T是与x无关的非零常数。那么周期函数是不是一定有最小正周期呢?不一定,比如,狄利克雷函数就没有最小正周期,但它是周期函数。

狄利克雷函数的图像以Y轴为对称轴,是一个偶函数,它处处不连续,处处极限不存在,无法画出它的函数图像,但是它的函数图像客观存在,以任意正有理数为其周期,无最小正周期。这个大家知道一下就行了,不做要求。

高中数学—函数(六、三大性质之周期性)

上面一段话如果不太理解,就不用看,只要记住定义:f(x+T)= f(x)

还是直接从例子出发来讲。

分析:虽然貌似给出了函数表达式,但它是给定了定义域条件的,而所求的值的范围已不再此范围内,函数表达式仍是未知的,是抽象函数,不知道函数表述式,要求出函数的值,一般就是考你会不会用周期性,把给定的自变量变换到所给定的已知的函数表达式的定义范围内。

有了周期,下一步就是压缩自变量的范围了。

小结一下,凡是让你求超出已知函数表述式定义域范围的函数值时,都要考虑能否利用周期性,将这个参数压缩至这个范围内。要判断是否是周期函数及求出周期时,都是通过令x为特定值,代入已知的关系式,得到两个以上关系式联立消元,目标是得到周期函数的标准定义式。

下面再看一个例子。

有了上一题的经验,直接就可决定从函数的周期性入手,方法也是同上。只是此题多了一个条件,这个条件肯定是最后压缩后解决最后一公里时要用到的。

刚才这道题里,出现了对称性的条件,实际上,有一个课本上没有结论,先把它告诉你,你可以作为常识记住,下一讲我们会给出证明,而且证明的方法就是解决此类问题的方法,在做一些综合性选择题时,可以直接用该结论,可以节约时间并提供解决问题的方向。

这个结论就是:原点对称、轴对称、周期性这三个条件,如果某一个函数具备其中两个条件,则第三条件必然也具备。

为了辅助记忆这个结论,你可以把正弦或余弦函数当例子,比如,一个正弦函数,它是原点对称的,也是轴对称的,同样也是周期函数。

下面给个练*,本质上就是上述结论的应用,试着做一下,下一讲与结论的证明一同进行说明。

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