4.函数的周期性的七大应用
抽象函数由于能够更加直接的刻画很多函数共同的性质,当然颇受命题人的喜爱.命制抽象函数试题的基本原理就是函数的性质:单调性,奇偶性与对称性,周期性.所以在我们试图解决抽象函数问题时,其基本要求便是熟练的掌握相关结论,其实你会发现,这些东西就已经足够解决多数问题了.
相关结论在人教A版必修第一册87页,苏教版必修第一册119页均有涉及,读者可自行查阅,这里重点给出它们的后续应用.
应用1.直接由结论应用周期性
应用2.应用周期性求解析式
应用3.单个函数的周期性迭代
应用4.两个函数的周期性迭代
应用5.类周期函数
应用6.一类特殊的周期函数
应用7.周期性与零点问题
一.函数的周期性
1.定义:对于定义域内的每一个,都存在非零常数,使得恒成立,则称函数具有周期性,叫做的一个周期,则()也是的周期,所有周期中的最小正数叫的最小正周期.
性质1.函数周期性有关结论:
设是非零常数,若对于函数定义域内的任一变量有下列条件之一成立,
则函数是周期函数,且是它的一个周期.
(1).(2).
(3).(4).
二.函数的对称性与周期性综合
性质2.若函数同时关于直线与轴对称,则函数必为周期函数,且.
性质3.若函数同时关于点与点中心对称,则函数必为周期函数,且.
性质4.若函数既关于对称,又关于直线轴对称,则函数必为周期函数,且.
性质5.已知函数的定义域为,,且,若与均为奇函数,则是周期函数,且为其一个周期.
性质6.已知函数的定义域为,,且,若与均为偶函数,则是周期函数,且是其一个周期.
性质7.已知函数的定义域为,,且,若是奇函数,是偶函数,则是周期函数,且为其一个周期.
性质8.周期性的应用:
(1).函数周期性的作用:简而言之“窥一斑而知全豹”,只要了解一个周期的性质,则得到
整个函数的性质.
(2).图像:只要做出一个周期的函数图象,其余部分的图像可利用周期性进行复制粘贴.
(3).单调性:
由于间隔的函数图象相同,所以若函数在上单调增(减),则在上单调增(减).
二.典例分析
★应用1.直接由结论应用周期性
这里的结论主要指本文所罗列的性质1到性质7,最好能记住.
例1.已知是定义在上的奇函数,满足且,则(????)
A.4 B.-4 C.1 D.-1
解析:由,可知周期为4,又是定义在上的奇函数,
所以.故选:D.
例2.已知定义在上的奇函数满足,则(????)
A.0 B. C.253 D.506
解析:因为函数为上的奇函数,所以,又,则,所以,所以函数是周期为8的周期函数,又,则,
所以,所以.故选:A.
例3.已知定义在上的奇函数满足:,且当时,(为常数),则的值为(???)
A. B.0 C.1 D.2
解析:因为在R上的奇函数,所以,解得,所以,因为,所以的周期为6,
所以.
故选:D.
例4.已知是定义在上的偶函数,,当时,,则(????)
A. B.0 C. D.
解析:因为是定义在上的偶函数,,可得,即,所以函数是以4为周期的周期函数,
可得,又因为当时,,可得,所以.
故选:C.
★应用2.应用周期性求解析式
例5.已知是定义域为的奇函数,且是偶函数,当时,,则当时,的解析式为(????)
A. B.
C. D.
解析:因为是定义在上的奇函数,为偶函数,所以,,即,所以,
所以,可得,所以的最小正周期为,
又当时,,当时,则,所以,又由是周期为的奇函数,
则,故,.
故选:D.
例6.已知函数是周期为4的周期函数,且,则在区间上的解析式为(????)
A. B.
C. D.
解析:因为函数是周期为4的周期函数,所以时,,所以,即,故选:C
例7.已知,,,…,,则(????)
A. B. C. D.3
解析:由,知,,.则为迭代周期函数,故,则,所以.故选:A.
★应用3.单个函数的周期性迭代
这种问题主要是指一个函数利用题干所给的恒等关系迭代出周期性,其核心在于理解周期性的定义.
例8.定义在上的函数满足,,若,则(????)
A. B. C. D.
解析:因为,,所以,即,所以的周期为,且,可得,再由可得,,,,又,所以,所以为奇函数,所以,因为,所以,,,所以
.
例9.定义在R上的函数满足,,若,则__________,__________.
解析:因为,所以,
所以,则,所以是以为周期的周期函数,
所以,又,所以,又,所以,即且,
由,所以,,,
所以
.
★应用4.两个函数的周期性