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高中数学函数周期公式推导详细过程 吃透推导,再也不用死记硬背

更新时间:作者:小小条


高中数学函数周期公式推导详细过程 吃透推导,再也不用死记硬背

高中数学里函数周期公式是高频考点,很多同学都靠死记硬背,结果题型稍变就混淆,比如正弦和正切周期记反,复合型函数周期直接懵。其实周期公式不用死记,吃透推导过程,抓住核心逻辑,不管是基础三角函数还是复合型函数,都能自己推出来,2025年新高考数学命题更侧重逻辑推导,掌握推导比记公式更实用,解题也不容易出错。

先明确周期函数的核心定义,这是所有推导的基础,不用复杂表述:对于函数y=f(x),如果存在一个非零常数T,使得定义域内任意x都满足f(x+T)=f(x),那T就是这个函数的一个周期,其中最小的正数T就是最小正周期,所有推导都围绕这个定义展开,记准定义就成功了一半。

首先推导基础三角函数周期公式,这是高考必考重点,一步都不跳。

1. 正弦函数y=sinx的周期推导:结合单位圆理解,角x的终边旋转2π后,会和原来的终边完全重合,对应的正弦值(终边纵坐标)也完全相同,也就是sin(x+2π)=sinx,完全符合周期函数定义,且2π是最小的正数,所以y=sinx的最小正周期是2π;余弦函数y=cosx同理,角x终边旋转2π后终边重合,余弦值(终边横坐标)不变,cos(x+2π)=cosx,最小正周期也是2π。

2. 正切函数y=tanx的周期推导:正切的定义是tanx=sinx/cosx,角x终边旋转π后,终边落在反向延长线上,sin(x+π)=-sinx,cos(x+π)=-cosx,两者相除(-sinx)/(-cosx)=sinx/cosx=tanx,即tan(x+π)=tanx,且π是最小正数,所以y=tanx最小正周期是π,这也是它和正弦余弦周期不同的核心原因,吃透这个推导就不会记混。

再推导高频复合型三角函数周期,解决高考难点题型。

高中常考的是y=Asin(ωx+φ)、y=Acos(ωx+φ)(ω>0),推导核心是换元法,步骤清晰不绕弯:令t=ωx+φ,原函数就变成y=Asint,我们已知y=Asint的最小正周期是2π,也就是t+2π时函数值重复,代入t=ωx+φ,就有ωx+φ+2π=ω(x+2π/ω)+φ,对应原函数就是Asin[ω(x+2π/ω)+φ]=Asin(ωx+φ),符合周期定义,所以最小正周期T=2π/ω;同理y=Acos(ωx+φ)最小正周期也是2π/ω。

而y=Atan(ωx+φ)(ω>0),同样换元t=ωx+φ,y=Atant最小正周期是π,代入得ωx+φ+π=ω(x+π/ω)+φ,即Atan[ω(x+π/ω)+φ]=Atan(ωx+φ),所以最小正周期T=π/ω,推导逻辑和基础型完全一致,不用单独记。

最后推导高考常考的抽象复合型函数周期,搞定易错题。

这类题不用死记结论,按定义推导就行,举两个高频类型:

1. 若f(x+a)=f(x+b)(a≠b),推导周期:把x+a看成整体,x=x'+a,代入得f(x')=f(x'+a-b),符合周期定义,周期T=|a-b|;

2. 若f(x+a)=-f(x),推导周期:f(x+2a)=f[(x+a)+a]=-f(x+a)=f(x),周期T=2|a|,其他复合型都能按这个逻辑推导。

身边有2025届考生的例子,之前总记混正切和正弦的周期公式,刷题总踩坑,吃透推导逻辑后,不管是基础题型还是复合型函数,都能自己推周期,相关题型正确率直接从60%涨到95%,再也没在周期题上丢过分。

其实函数周期公式的核心就是周期定义,所有推导都围绕定义展开,吃透推导过程,不用死记硬背也能精准解题,这也是新高考看重的逻辑思维能力。

你是不是也总记混函数周期公式?有没有试过用定义推导解决相关题型?欢迎在评论区聊聊你的学*心得。

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