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函数的几种性质间的关系及应用
函数的几种性质间的关系及应用
下列性质是初等函数常见的几种性质:
设a是非零常数,对于函数y=f(x)定义域内的一切x,
(1)如果总有f(a+x)=f(a-x)成立,则函数y=f(x)的图象关于直线x=a对称.
简证 设点M(x0,y0)是函数y=f(x)图象上任意一点,则点M关于直线x=a对称点M的坐标为(2a-x0,y0),∵f(2a-x0)=f[a+(a-x0)]=f[a-(a-x0)]=f(x0)=y0,∴点M也在函数y=f(x)的图象上,得证.
(2)如果总有f(x+a)=f(x-a)成立,则函数y=f(x)是周期函数,且T=2a是它的一个周期.
简证 ∵f(x+2a)=f[(x+a)+a]=f[(x+a)-a]=f(x),∴f(x)是周期函数,且T=2a是它的一个周期.
(3)如果总有f(-x)=f(x)成立,则函数y=f(x)是偶函数.
(4)如果总有f(x+a)=-f(x)成立,则函数y=f(x)是周期函数,且T=2a是它的一个周期.
简证 ∵f(x+2a)=f[(x+a)+a]=-f(x+a)=f(x),∴f(x)是周期函数,且T=2a是它的一个周期.
上述前三条性质逆命题也成立.
命题1 若函数y=f(x)的定义域关于原点对称,且满足性质1、性质2、性质3中的任意两条性质,那么它必满足另一条性质.
简证 (1)若满足性质1、性质2,即有f(a+x)=f(a-x)且f(x+a)=f(x-a),则f(x)=f[(a+(x-a)]=f[a-(x-a)]=f(2a-x)=f[(a-x)+a]=f[(a-x)-a]=f(-x).∴满足性质3.
(2)若满足性质1、性质3,即有f(a+x)=f(a-x),且f(-x)=f(x),则f(a+x)=f[-(a-x)]=f(x-a),即f(x+a)=f(x-a),满足性质2.
(3)若满足性质2、性质3,即有f(x+a)=f(x-a),且f(-x)=f(x),则f(x+a)=f[-(x-a)]=f(a-x),即f(a+x)=f(a-x),满足性质1.得证.
命题2 若函数满足性质1、性质4,则它必满足性质3.
简证 ∵函数y=f(x)满足性质4,∴它是周期函数,(且T=2a是它的一个周期).
∴它满足性质2,又∵它满足性质1,由命题1知它必满足性质3,得证.
命题3 奇函数y=f(x)满足性质1的充要条件是它满足性质4.
简证 (1)充分性 ∵满足性质4,即f(x+2a)=-f(x).(T=4a是它的一个周期).
∴f(a+x)=f[(x-a)+2a]=-f(x-a)=f(a-x),即满足性质1.
(2)必要性 ∵满足性质1,即f(a+x)=f(a-x),∴f(x+2a)=f[a+(a+x)]=f[a-(a+x)]=f(-x)=-f(x).即满足性质4(T=4a是函数f(x)的一个周期).得证.
例1 设f(x)是(-∞,+∞)上的奇函数,f(x+2)=-f(x),当0≤x≤1时,f(x)=x,则f(7.5)等于
[ ]
(1996年全国高考题)
解 ∵f(x+2)=-f(x),∴由性质4知函数y=f(x)是一个周期函数,且T=4是它的一个周期,∴f(7.5)=f(8-0.5)=f(-0.5)=-f(0.5)=-0.5,故选B.
例2 f(x)是定义在(-∞,+∞)上的偶函数,且f(1+x)=f(1-x),当-1≤x≤0时,
(第八届“希望杯”赛试题)
解 ∵f(x)是偶函数,且f(1+x)=f(1-x),∴f(x)满足性质3、性质1,由命题1知,
例3 定义在实数集R上的奇函数y=f(x)的图象关于直线x=2对称,求f(2000)的值.
解 ∵奇函数y=f(x)的图象关于直线x=2对称,∴它满足性质1(逆命题也成立).由命题3知,函数y=f(x)是周期函数,且T=8是它的一个周期,∴f(2000)=f(250×8)=f(0)=0.
例4 设f(x)是定义在实数集R上的函数,且满足下列关系:f(10+x)=f(10-x),
f(20-x)=-f(20+x),则f(x)是
[ ]
A.偶函数又是周期函数
B.偶函数但不是周期函数
C.奇函数又是周期函数
D.奇函数但不是周期函数.
(1992年全国高中联赛试题)
解 由已知得f(20-x)=f[10+(10-x)]=f[10-(10-x)]=f(x),又f(20+x)=f[10+(10+x)]=f[10-(10+x)]=f(-x),∵f(20-x)=-f(20+x),∴f(x)=-f(-x),∴f(x)
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