函数的周期性的作用_定义域

推究函数的周期性的作用,以便于更好的利用周期

前言

函数的周期性到底对研究函数有什么作用?

作用列举

做函数的图象

由 \(y=\sin x\), \(x\in[0,2\pi]\) 的图像拓展到 \(y=\sin x\), \(x\in R\)

解三角不等式,常常是涉及有周期性的函数;

比如求解不等式的思路:\(\sin x >\cfrac{1}{2}\),更多参阅

首先,这是超越不等式,不能使用代数方法求解,应该使用图像来求解,而涉及到图像时,由于函数 \(y=\sin x\) 有周期性,故分两步走,先选定一个周期[比如 \([0,2\pi]\)],在这个周期内求解不等式的解集[在周期内的解集为 \((\cfrac{\pi}{6},\cfrac{5\pi}{6})\)],然后将其拓展到 \(x\in R\) 上[在整个定义域内的解集为 \((2k\pi+\cfrac{\pi}{6},2k\pi+\cfrac{5\pi}{6})\)]\((k\in Z)\)。

求函数的解析式

【人教2019版教材\(P_{214}\) 第\(18\)题】已知函数 \(y=f(x)(x\in R)\)是周期函数,周期为 \(2\),其部分图象如图所示 .

函数的周期性的作用_取值_02

(1). 写出函数 \(y=f(x)\)

由于题目告诉我们周期为 \(2\),故选 \([-1,1]\) 为一个周期,当 \(x\in[-1,1]\) 时的解析式为 \(y=|x|\),再根据函数 \(y=f(x)\) 的图象和周期性,得到函数 \(y=f(x)\) 的解析式为 \(y=|x-2k|\),此时,必须是 \(x\in[2k-1,2k+1]\),\(k\in Z\)

说明:本题目的解析式不唯一,也可以为 \(y=|x+2k|\),则此时必须是 \(x\in[-2k-1,-2k+1]\),\(k\in Z\)

备注:当解析式确定为 \(y=|x-2k|\)时,说明是将 \(y=|x|\) 向左右平移周期 \(2\) 的整数倍,对应的自变量的取值区间也就变成了 \(x\in[2k-1,2k+1]\),\(k\in Z\)

(2). 画出函数 \(y=f(x+1)\)

函数的周期性的作用_定义域_03

求函数的特殊值

已知\(f(x+1)\)是周期为 \(2\) 的奇函数,且当\(-1\leq x\leq 0\)时,\(f(x)=-2x(x+1)\),且\(f(-\cfrac{3}{2})\)的值为_______.

分析:由于函数 \(f(x+1)\),故\(f(-x+1)=-f(x+1)\),即\(f(-x+1)+f(x+1)=0\),

故函数\(f(x)\)关于点\((1,0)\)对称,则有\(f(x)+f(2-x)=0\),即\(f(2-x)=-f(x)\),

又函数 \(f(x+1)\) 是周期为 \(2\) 的周期函数,故 \(f(x)\) 也是周期为 \(2\)

则有\(f(2-x)=f(-x)\),故\(f(-x)=-f(x)\),即函数\(f(x)\)为奇函数,

\(f(-\cfrac{3}{2})=-f(\cfrac{3}{2})=-f(\cfrac{3}{2}-2)=-f(-\cfrac{1}{2})=2\cdot(-\cfrac{1}{2})(-\cfrac{1}{2}+1)=-\cfrac{1}{2}\)。