函数的基本性质 二 函数的周期性

发布 2022-09-23 02:34:28 阅读 6357

基础知识:函数的周期性。

如果函数y=f(x)对于定义域内任意的x,存在一个不等于0的常数t,使得。

f(x+t)=f(x)

恒成立,则称函数f(x)是周期函数,t是它的一个周期。

一般情况下,如果t是函数f(x)的周期,则kt(k∈n+)也是f(x)的周期。

关于函数的周期性,请参考陕西师范大学《高中数学竞赛辅导》(刘诗雄主编)

例题:1. 已知函数f(x)对任意实数x,都有f(x+m)=-f(x),求证:2m是f(x)的一个周期。

证明:因为f(x+m)=-f(x)

所以,f(x+2m)=f[(x+m)+m]

f(x+m)

f(x)所以f(x)是以2m为周期的周期函数。

2. 已知函数f(x)对任意实数x,都有f(x+m)=f(x-m),求证:2m是f(x)的一个周期。

证明:因为f(x+m)=f(x-m)

令x-m=t,则x+m=t+2m

于是f(t+2m)=f(t)对于t∈r恒成立,所以f(x)是以2m为周期的周期函数。

3. 已知函数f(x)对任意实数x,都有f(x+m)=,求证:2m是f(x)的一个周期。

证明:由已知f(x+2m)=f[(x+m)+m]

f(x)所以f(x)是以2m为周期的周期函数。

4. 已知函数f(x)对任意实数x,都有f(x+m)=-求证:4m是f(x)的一个周期。

证明:由已知f(x+2m)=f[(x+m)+m]

于是f(x+4m)=-f(x)

所以f(x)是以4m为周期的周期函数。

5. 已知函数f(x)对任意实数x,都有f(a+x)=f(a-x)且f(b+x)=f(b-x),求证:2|a-b|是f(x)的一个周期。(a≠b)

证明:不妨设a>b

于是f(x+2(a-b))=f(a+(x+a-2b))

f(a-(x+a-2b))

f(2b-x)

f(b-(x-b))

f(b+(x-b))

f(x) 2(a-b)是f(x)的一个周期。

当a<b时同理可得。

所以,2|a-b|是f(x)的周期。

6. 已知函数f(x)的定义域为n,且对任意正整数x,都有。

f(x)=f(x-1)+f(x+1)

若f(0)=2004,求f(2004)

解:因为f(x)=f(x-1)+f(x+1)

所以f(x+1)=f(x)+f(x+2)

两式相加得0=f(x-1)+f(x+2)

即:f(x+3)=-f(x)

f(x+6)=f(x)

f(x)是以6为周期的周期函数。

f(2004)=f(0)=2004

7. 已知对于任意a,b∈r,有f(a+b)+f(a-b)=2f(a)f(b),且f(x)≠0

求证:f(x)是偶函数;

若存在正整数m使得f(m)=0,求满足f(x+t)=f(x)的一个t值(t≠0)

证明:令a=b=0得,f(0)=1(f(0)=0舍去)

又令a=0,得f(b)=f(-b),即f(x)=f(-x)

所以,f(x)为偶函数。

令a=x+m,b=m

得f(x+2m)+f(x)=2f(x+m)f(m)=0

所以f(x+2m)=-f(x)

于是f(x+4m)=f[(x+2m)+2m]

f(x+2m)

f(x)即t=4m(周期函数)

8. 数列中,a1=a,a2=b,且an+2=an+1-an(n∈n+)

求a100;

求s100.

解:由已知a1=a,a2=b,所以a3=b-a,a4=-a,a5=-b,a6=a-b,a7=a,a8=b,……

由此可知,是以6为周期的周期数列,于是a100=a6×16+4=a4=-a

又注意到a1+a2+a3+a4+a5+a6=0

s100=a1+a2+a3+……a96+a97+a98+a99+a100

=0+a97+a98+a99+a100

=a1+a2+a3+a4

=a+b+(b-a)+(a)

=2b-a9. 对每一个实数对x,y,函数f(t)满足f(x+y)=f(x)+f(y)+xy+1,若f(-2)=-2,试求满足f(a)=a的所有整数a.

解:令x=y=0,得f(0)=-1

再令x=y=-1,得f(-2)=2f(-1)+2,又f(-2)=-2

所以f(-1)=-2

又令x=1,y=-1,可得f⑴=1

令x=y=1得f⑵=2f⑴+1+1=4

令y=1,得f(x+1)=f(x)+x+2

即f(x+1)-f(x)=x+2

当x取任意正整数时,f(x+1)-f(x)>0

又f⑴=1>0

所以f(x)>0

于是f(x+1)=f(x)+x+2>x+1

即对任意大于1的正整数t,f(t)>t

在①中,令x=-3,得f(-3)=-1,进一步可得f(-4)=1

注意到f(x)-f(x+1)=-x+2)

所以当x≤-4时,f(x)-f(x+1)>0

即f(x)>f(x+1)>f(x+2)>…f(-4)=1

所以x≤-4时,f(x)>x

综上所述,满足f(a)=a的整数只有a=1或a=-2

10. 设f(x)是一个从实数集r到r的一个映射,对于任意的实数x,都有|f(x)|≤1,并且f(x)+,求证:f(x)是周期函数。

证明:由已知f(x)+ 所以。即。

同理有。即。

由①②于是f(x+1)-f(x)=f(x+2)-f(x+1),记这个差为d

同理f(x+3)-f(x+2)=f(x+2)-f(x+1)=d

f(x+n+1)-f(x+n)=f(x+n)-f(x+n-1)

=f(x+1)-f(x)=d

即是说数列是一个以f(x)为首项,d为公差的等差数列。

因此f(x+n)=f(x)+nd=f(x)+n[f(x+1)-f(x)]对所有的自然数n成立,而对于x∈r,|f(x)|≤1,即f(x)有界,故只有f(x+1)-f(x)=0

即f(x+1)=f(x) x∈r

所以f(x)是周期为1的周期函数。

习题:1. 函数f(x)是定义在r上的奇函数,且f(-1)=3,对任意的x∈r,均有f(x+4)=f(x)+f⑵,求f(2001)的值。

2. 设f(x)是定义在实数集上的以2为周期的周期函数,且是偶函数,当x∈[2,3]时,f(x)=x,那么,当x∈[-2,0]时,求f(x)的解析式。

3. 已知函数f(x)对任意实数x,都有f(x+m)=-求证:2m是f(x)的一个周期。

4. 已知函数f(x)对任意实数x,都有f(x+m)=(其中:a,b,c∈r,且a2+bc≠0),求证:2m是f(x)的一个周期。

5. 已知函数f(x)对任意实数x,都有f(m+x)=f(m-x),且f(x)是偶函数,求证:2m是f(x)的一个周期。

6. 已知函数f(x)对任意实数x,都有f(m+x)=f(m-x),且f(x)是奇函数,求证:4m是f(x)的一个周期。

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