周期函数的几种表示形式?比如F(x+2)=F(x) F(x-2)=F(x) F(x+2)=-F(x) F(x-2)=-F(x)......等等!它们是否是周期函数?如果是对称轴及周期各是多少?又如果它们是偶函数或奇函数呢?对称轴及周期又各是
来源:学生作业帮助网 编辑:六六作业网 时间:2024/11/17 15:33:05
周期函数的几种表示形式?比如F(x+2)=F(x) F(x-2)=F(x) F(x+2)=-F(x) F(x-2)=-F(x)......等等!它们是否是周期函数?如果是对称轴及周期各是多少?又如果它们是偶函数或奇函数呢?对称轴及周期又各是
周期函数的几种表示形式?
比如F(x+2)=F(x) F(x-2)=F(x) F(x+2)=-F(x) F(x-2)=-F(x)......等等!它们是否是周期函数?如果是对称轴及周期各是多少?又如果它们是偶函数或奇函数呢?对称轴及周期又各是多少?周期函数的表达还有哪些?详细回答的追分!
周期函数的几种表示形式?比如F(x+2)=F(x) F(x-2)=F(x) F(x+2)=-F(x) F(x-2)=-F(x)......等等!它们是否是周期函数?如果是对称轴及周期各是多少?又如果它们是偶函数或奇函数呢?对称轴及周期又各是
百科的,楼主想看吗?
这里我给楼主简单的说:
首先,周期函数有四种,就是
y=sinx(奇函数)
y=cosx(偶)
y=tanx(奇)
y=cotx(奇)
周期sin和cos一样是2π
tan和cot一样,是π
至于楼主说的表示,指的是f(x+t)=f(x)=f(x-t),这里是依次令x=x-t
就可以得到.简单的说周期函数的最小周期就是图像相邻两个谷峰顶点的距离,所以f(x+t)=f(x)=f(at+x)a是正整数,例如t=4时有f(x)=f(x+4)=f(x+2004)=````
总的来说,要了解周期函数,最好自己画图理解,毕竟文字的叙述很繁琐
通俗定义
周期函数
对于函数y=f(x),如果存在一个不为零的常数T,使得当x取定义域内的每一个值时,f(x+T)=f(x)都成立,那么就把函数y=f(x)叫做周期函数,不为零的常数T叫做这个函数的周期。
严格定义
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; (1)对 有(X±T) ; (2)对 有f(X+T)=f(X) ...
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通俗定义
周期函数
对于函数y=f(x),如果存在一个不为零的常数T,使得当x取定义域内的每一个值时,f(x+T)=f(x)都成立,那么就把函数y=f(x)叫做周期函数,不为零的常数T叫做这个函数的周期。
严格定义
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; (1)对 有(X±T) ; (2)对 有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。 由定义可得:周期函数f(X)的周期T是与X无关的非零常数,且周期函数不一定有最小正周期。
编辑本段周期函数性质
(1)若T(≠0)是f(X)的周期,则-T也是f(X)的周期。 (2)若T(≠0)是f(X)的周期,则nT(n为任意非零整数)也是f(X)的周期。 (3)若T1与T2都是f(X)的周期,则T1±T2也是f(X)的周期。 (4)若f(X)有最小正周期T*,那么f(X)的任何正周期T一定是T*的正整数倍。 (5)T*是f(X)的最小正周期,且T1、T2分别是f(X)的两个周期,则 (Q是有理数集) (6)若T1、T2是f(X)的两个周期,且T1/T2是无理数,则f(X)不存在最小正周期。 (7)周期函数f(X)的定义域M必定是双方无界的集合。
编辑本段周期函数的判定
定理1
若f(X)是在集M上以T*为最小正周期的周期函数则K f(X)+C(K≠0)和1/ f(X)分别是集M和集{X/ f(X) ≠0,X }上的以T*为最小正周期的周期函数。 [1] 证: ∵T*是f(X)的周期,∴对 有X±T* 且f(X+T*)= f(X),∴K f(X)+C=K f(X+T*)+C, ∴K f(X)+C也是M上以T*为周期的周期函数。 假设T* 不是Kf(X)+C的最小正周期,则必存在T’( 0<T’<T*)是K f(X)+C的周期,则对 , 有K f(X+T’)+C=K f(X) +C K[f(X+T’)- f(X)]=0,∵K≠0,∴f(X+T’)- f(X)=0,∴f(X+T’)= f(X), ∴T’是f(X)的周期,与T*是f(X)的最小正周期矛盾,∴T*也是K f(X)+C的最小正周期。 同理可证1/ f(X)是集{X/ f(X) ≠0,X }上的以T*为最小正周期的周期函数。
定理2
若f(X)是集M上以T*为最小正周期的周期函数,则f(aX+n)是集{X/aX+ n }上的以T*/ 为最小正周期的周期函数,(其中a、b为常数)。 证: 先证 是f(ax+b)的周期 ∵T*是f(X)的周期,∴ ,有X±T*∈M,∴a(X )+b=ax+b ±T*∈M,且f[a(X+ T )+b]=f(ax+b±T*)=f(ax+b)∴ 是f(ax+b)的周期。 再证 是f(ax+b)的最小正周期 假设存在T’(0<T’< )是f(ax+b)的周期, 则f(a(x+T’)+b)=f(ax+b),即f(ax+b+aT’)=f(ax+b), 因当X取遍{X/X∈M,ax+b∈M}的各数时,ax+b就取遍M所有的各数, ∴aT’是f(X)的周期,但 <=T*这与T*是f(X)的最小正周期矛盾。
定理3
设f(u)是定义在集M上的函数u=g(x)是集M1上的周期函数,且当X∈M1时,g(x)∈M,则复合函数f(g(x))是M1上的周期函数。 证: 设T是u=g(x)的周期,则 1有(x±T)∈M1且g(x+T)=g(x) ∴f(g(x+T))=f(g(x)) ∴=f(g(x))是M1上的周期函数。 例1 设=f(u)=u2是非周期函数,u= g(X)=cosx是实数集R上的周期函数,则f(g(x))=cos2x是R上的周期函数。 同理可得:(1)f(X)=Sin(cosx),(2)f(X)=Sin(tgx),(3)f(X)=Sin2x,(4)f(n)=Log2Sinx(sinx>0)也都是周期函数。 例2 f(n)=Sinn是周期函数,n=g(x)=ax+b(a≠0)是非周期函数,f(g(x))=Sin(ax+b)是周期函数(中学数学中已证)。 例3 f(n)=cosn是周期函数,n=g(x)= (非周期函数)而f(g(x))=cos 是非周期函数。 证:假设cos 是周期函数,则存在T>0使cos (k∈Z) 与定义中T是与X无关的常数矛盾, ∴cos 不是周期函数。 由例2、例3说明,若f(u)是周期函数,u= g(X)是非周期函数,这时f(g(x))可能是,也可能不是周期函数。
定理4
设f1(X)、f2(X)都是集合M上的周期函数,T1、T2分别是它们的周期,若T1/T2∈Q则它们的和差与积也是M上的周期函数,T1与T2的公倍 数为它们的周期。 证: 设 ((p·q)=1)设T=T1q=T2p则有: 有(x±T)=(x±T1q)=(x±T2p)∈M,且f1(x+T) ±f2(x+T)= f1(x+T1q) ±f2(x+T2p)= f1(X)±f2(X) ∴f1(X) ±f2(X)是以T1和T2的公倍数T为周期的周期函数。同理可证:f1(X) 、f2(X)是以T为周期的周期函数。
定理4推论
设f1(X) 、f2(X)……fn(X) 是集M上的有限个周期函数T1、T2……Tn分别是它们的周期,若, … (或T1,T2……Tn中任意两个之比)都是有理数,则此n个函数之和、差、积也是M上的周期函数。 例4 f(X)=Sinx-2cos2x+sin4x是以2π、π、π/2的最小公倍 数2π为周期的周期函数。 例5 讨论f(X)= 的周期性 2tg3 是以T1= 为最小正周期的周期函数。 5tg 是以T2 为最小正周期的周期函数。 tg2 是以T3= 为最小正周期的周期函数。 又 都是有理数 ∴f(X)是以T1、T2、T3最小公倍数(T1、T2、T3)= 为最小正周期的周期函数。 同理可证: (1)f(X)=cos ; (2)f(x)=sin2xcos2x+cos2xcos3x+cos3xsin3x。是周期函数。
定理5
设f1(x)=sin a1x,f2(x)=cosa2x,则f1(x)与f2(x)之和、差、积是周期函数的充要条件是a1/a2∈Q。 证 先证充分性: 若a1/a2∈Q,设T1、T2分别为f1(x)与f2(x)的最小正周期,则T1= 、T2= ,又 ∈Q 由定理4可得f1(x)与f2(x)之和、差、积是周期函数。 再证必要性(仅就f1(x)与f2(x)的差和积加以证明)。 (1)设sina1x-cosa2x为周期函数,则必存在常数T>0, 使sina1(x+T)-sina1x=cosa2(x+T)-cosa2x 2cos(a1x+ )sin = -2sin s(a2x+ ) sin (1)。 令x= 得2cos(a1x+ ),则 (K∈Z)。(2) 或 C∈Z(3) 又在(1)中令 2sin(a2x+ )sin =-2sin =0 由(4) 由sin (5) 由上述(2)与(3),(4)与(5)都分别至少有一个成立。 由(3)、(5得 )(6) ∴无论(2)、(4)、(6)中那一式成立都有a1/a2 。 (2)设sinaxcosa2x为周期函数,则 是周期函数。
编辑本段非周期函数的判定
[1](1)若f(X)的定义域有界 例:f(X)=cosx( ≤10)不是周期函数。 (2)根据定义讨论函数的周期性可知非零实数T在关系式f(X+T)= f(X)中是与X无关的,故讨论时可通过解关于T的方程f(X+T)- f(X)=0,若能解出与X无关的非零常数T便可断定函数f(X)是周期函数,若这样的T不存在则f(X)为非周期函数。 例:f(X)=cos 是非周期函数。 (3)一般用反证法证明。(若f(X)是周期函数,推出矛盾,从而得出f(X)是非周期函数)。 例:证f(X)=ax+b(a≠0)是非周期函数。 证:假设f(X)=ax+b是周期函数,则存在T(≠0),使对 ,a(x+T)+b=ax+b ax+aT-ax=0 aT=0 又a≠0,∴T=0与T≠0矛盾,∴f(X)是非周期函数。 例:证f(X)= 是非周期函数。 证:假设f(X)是周期函数,则必存在T(≠0)对 ,有(x+T)= f(X),当x=0时,f(X)=0,但x+T≠0, ∴f(x+T)=1,∴f(x+T) ≠f(X)与f(x+T)= f(X)矛盾,∴f(X)是非周期函数。 例:证f(X)=sinx2是非周期函数 证:若f(X)= sinx2是周期函数,则存在T(>0),使对 ,有sin(x+T)2=sinx2,取x=0有sinT2=sin0=0,∴T2=Kπ(K∈Z),又取X= T有sin( T+T)2=sin( T)2=sin2kπ=0,∴( +1)2 T2=Lπ(L∈Z+),∴ 与3+2 是无理数矛盾,∴f(X)=sinx2是非周期函数。
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