周期函式的幾個結論,周期函式週期性的幾個結論怎麼證明啊

時間 2021-08-30 10:54:02

1樓:老蝦米

周期函式的導數還是周期函式。

2樓:

下面是周期函式性質

(1)若t(≠0)是f(x)的週期,則-t也是f(x)的週期。

(2)若t(≠0)是f(x)的週期,則nt(n為任意非零整數)也是f(x)的週期。

(3)若t1與t2都是f(x)的週期,則t1±t2也是f(x)的週期。

(4)若f(x)有最小正週期t*,那麼f(x)的任何正週期t一定是t*的正整數倍。

(5)t*是f(x)的最小正週期,且t1、t2分別是f(x)的兩個週期,則 (q是有理數集)

(6)若t1、t2是f(x)的兩個週期,且t1/t2是無理數,則f(x)不存在最小正週期。

(7)周期函式f(x)的定義域m必定是雙方無界的集合。

編輯本段周期函式的判定

定理1若f(x)是在集m上以t*為最小正週期的周期函式則k f(x)+c(k≠0)和1/ f(x)分別是集m和集{x/ f(x) ≠0,x }上的以t*為最小正週期的周期函式。 [1]

證: ∵t*是f(x)的週期,∴對 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*為週期的周期函式。

假設t* 不是kf(x)+c的最小正週期,則必存在t’( 0<t’<t*)是k f(x)+c的週期,則對 ,

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)的週期,與t*是f(x)的最小正週期矛盾,∴t*也是k f(x)+c的最小正週期。

同理可證1/ f(x)是集{x/ f(x) ≠0,x }上的以t*為最小正週期的周期函式。

定理2若f(x)是集m上以t*為最小正週期的周期函式,則f(ax+n)是集{x/ax+ n }上的以t*/ 為最小正週期的周期函式,(其中a、b為常數)。

證: 先證 是f(ax+b)的週期

∵t*是f(x)的週期,∴ ,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)的週期。

再證 是f(ax+b)的最小正週期

假設存在t’(0<t’< )是f(ax+b)的週期,

則f(a(x+t’)+b)=f(ax+b),即f(ax+b+at’)=f(ax+b),

因當x取遍{x/x∈m,ax+b∈m}的各數時,ax+b就取遍m所有的各數,

∴at’是f(x)的週期,但 <=t*這與t*是f(x)的最小正週期矛盾。

定理3設f(u)是定義在集m上的函式u=g(x)是集m1上的周期函式,且當x∈m1時,g(x)∈m,則複合函式f(g(x))是m1上的周期函式。

證: 設t是u=g(x)的週期,則 1有(x±t)∈m1且g(x+t)=g(x) ∴f(g(x+t))=f(g(x))

∴=f(g(x))是m1上的周期函式。

例1 設=f(u)=u2是非周期函式,u= g(x)=cosx是實數集r上的周期函式,則f(g(x))=cos2x是r上的周期函式。

同理可得:(1)f(x)=sin(cosx),(2)f(x)=sin(tgx),(3)f(x)=sin2x,(4)f(n)=log2sinx(sinx>0)也都是周期函式。

例2 f(n)=sinn是周期函式,n=g(x)=ax+b(a≠0)是非周期函式,f(g(x))=sin(ax+b)是周期函式(中學數學中已證)。

例3 f(n)=cosn是周期函式,n=g(x)= (非周期函式)而f(g(x))=cos 是非周期函式。

證:假設cos 是周期函式,則存在t>0使cos (k∈z) 與定義中t是與x無關的常數矛盾,

∴cos 不是周期函式。

由例2、例3說明,若f(u)是周期函式,u= g(x)是非周期函式,這時f(g(x))可能是,也可能不是周期函式。

定理4設f1(x)、f2(x)都是集合m上的周期函式,t1、t2分別是它們的週期,若t1/t2∈q則它們的和差與積也是m上的周期函式,t1與t2的公倍 數為它們的週期。

證: 設 ((p•q)=1)設t=t1q=t2p則有: 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的公倍數t為週期的周期函式。

同理可證:f1(x) 、f2(x)是以t為週期的周期函式。

定理4推論

設f1(x) 、f2(x)……fn(x) 是集m上的有限個周期函式t1、t2……tn分別是它們的週期,若, … (或t1,t2……tn中任意兩個之比)都是有理數,則此n個函式之和、差、積也是m上的周期函式。

例4 f(x)=sinx-2cos2x+sin4x是以2π、π、π/2的最小公倍 數2π為週期的周期函式。

例5 討論f(x)= 的週期性

解:2tg3 是以t1= 為最小正週期的周期函式。

5tg 是以t2 為最小正週期的周期函式。

tg2 是以t3= 為最小正週期的周期函式。

又 都是有理數

∴f(x)是以t1、t2、t3最小公倍數(t1、t2、t3)= 為最小正週期的周期函式。

同理可證:

(1)f(x)=cos ;

(2)f(x)=sin2xcos2x+cos2xcos3x+cos3xsin3x。是周期函式。

定理5設f1(x)=sin a1x,f2(x)=cosa2x,則f1(x)與f2(x)之和、差、積是周期函式的充要條件是a1/a2∈q。

證 先證充分性:

若a1/a2∈q,設t1、t2分別為f1(x)與f2(x)的最小正週期,則t1= 、t2= ,又 ∈q

由定理4可得f1(x)與f2(x)之和、差、積是周期函式。

再證必要性(僅就f1(x)與f2(x)的差和積加以證明)。

(1)設sina1x-cosa2x為周期函式,則必存在常數t>0,

使sina1(x+t)-sina1x=cosa2(x+t)-cosa2x 2cos(a1x+ )sin = -2sin s(a2x+ ) sin (1)。

令x= 得2cos(a1x+ ),則 (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)與(3),(4)與(5)都分別至少有一個成立。

由(3)、(5得 )(6)

∴無論(2)、(4)、(6)中那一式成立都有a1/a2 。

(2)設sinaxcosa2x為周期函式,則 是周期函式。

編輯本段非周期函式的判定

[1](1)若f(x)的定義域有界

例:f(x)=cosx( ≤10)不是周期函式。

(2)根據定義討論函式的週期性可知非零實數t在關係式f(x+t)= f(x)中是與x無關的,故討論時可通過解關於t的方程f(x+t)- f(x)=0,若能解出與x無關的非零常數t便可斷定函式f(x)是周期函式,若這樣的t不存在則f(x)為非周期函式。

例:f(x)=cos 是非周期函式。

(3)一般用反證法證明。(若f(x)是周期函式,推出矛盾,從而得出f(x)是非周期函式)。

例:證f(x)=ax+b(a≠0)是非周期函式。

證:假設f(x)=ax+b是周期函式,則存在t(≠0),使對 ,a(x+t)+b=ax+b ax+at-ax=0 at=0 又a≠0,∴t=0與t≠0矛盾,∴f(x)是非周期函式。

例:證f(x)= 是非周期函式。

證:假設f(x)是周期函式,則必存在t(≠0)對 ,有(x+t)= f(x),當x=0時,f(x)=0,但x+t≠0, ∴f(x+t)=1,∴f(x+t) ≠f(x)與f(x+t)= f(x)矛盾,∴f(x)是非周期函式。

例:證f(x)=sinx2是非周期函式

證:若f(x)= sinx2是周期函式,則存在t(>0),使對 ,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+),∴

與3+2 是無理數矛盾,∴f(x)=sinx2是非周期函式

周期函式週期性的幾個結論怎麼證明啊

3樓:合肥三十六中

你的問題就是說要化成顯性的週期定義

2,多一個負號,怎樣把這個負號去掉呢,版

f(x+2a)=-f(x+a)=-[-f(x)]=f(x)所以t=2a

3,位置不正確f(x) 跑到分權母上去了,f(x+2a)=1/[f(x+a)]=1/[1/f(x)]=f(x)2與3的條件是給出一個f的法則,而這種法則不是周期函式定義的源法則,怎麼把它化成標準的呢要根據所給的形式進行化成標準的定義;

4樓:巨星李小龍

解:1、將x看成

baix-a代入得.f(x-a+a)=f(x-a+b) 即f(x)=f(x+b-a) 故週期為|dub-a|2、f(x+a)=-f(x) 將x看成x+a代入zhi得f(x+a+a)=-f(x+a)即f(x+2a)=-f(x+a)

的daof(x)=f(x+2a)故週期為|2a|3、同2類似,

回週期也答為|2a|

求函式週期性三條結論的推導過程!

5樓:柿子的丫頭

1、f(x+a)=-f(x)

那麼f(x+2a)=f[(x+a)+a]=-f(x+a)=-[-f(x)]=f(x)

所以f(x)是以2a為週期的周期函式。

2、f(x+a)=1/f(x)

那麼f(x+2a)=f[(x+a)+a]=1/f(x+a)=1/[1/f(x)]=f(x)

所以f(x)是以2a為週期的周期函式。

3、f(x+a)=-1/f(x)

那麼f(x+2a)=f[(x+a)+a]=-1/f(x+a)=1/[-1/f(x)]=f(x)

所以f(x)是以2a為週期的周期函式。

所以得到這三個結論。

擴充套件資料

重要推論:

1.如果函式f(x)(x∈d)在定義域內有兩條對稱軸x=a,x=b則函式f(x)是周期函式,且週期t=2|b-a|(不一定為最小正週期)。

2.如果函式f(x)(x∈d)在定義域內有兩個對稱中心a(a,0),b(b,0)則函式f(x)是周期函式,且週期t=2|b-a|(不一定為最小正週期)。

3.如果函式f(x)(x∈d)在定義域內有一條對稱軸x=a和一個對稱中心b(b, 0)(a≠b),則函式f(x)是周期函式,且週期t=4|b-a|(不一定為最小正週期)。

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