探究一类条件函数的周期性探究一类条件函数的周期性

来源 :数学学习与研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:taibei
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  【摘要】在对正切函数y=tanx的周期性考察中得知它的一个周期为π,把周期π与正切函数所满足的关系式tanx π4=1 tanx1-tanx中的常数π4进行比较,发现了与之关系式结构相似条件f(x A)=1 f(x)1-f(x)或f(x A)=1-f(x)1 f(x)下的函数y=f(x)周期性的判定方法。
  【关键词】探究;条件函数;周期;判定;方法
  
  1。引 言
  设函数y=f(x)定义域为D,对函数y=f(x)来说,若存在T使得当x∈D时,f(x T)=f(x)恒成立,则T是函数y=f(x)的周期,同时也把像这样具有周期性的函数叫周期函数。若函数y=f(x)满足条件f(x A)=1-f(x)1 f(x),以下称条件函数,其中f(x)≠-1,x∈D,则它的周期性怎样?本文侧重讨论满足条件f(x A)=1-f(x)1 f(x)或与之表达形式相似的条件的函数周期,并得到一般结论。
  2。条件函数的周期性研究
  若对任意x∈D,均有f(x)≠0,且满足条件f(x A)=mf(x)或f(x A)=-mf(x),其中,m≠0,则容易推出:f(x 2A)=mf(x A)=m×f(x)m=f(x),或f(x 2A)=-mf(x A)=-m×-f(x)m=f(x)。因此,根据周期函数定义便可得到:
  定理1 若函数y=f(x)满足f(x A)=mf(x),或f(x A)=-mf(x),其中x∈D时f(x)≠0,m≠0,则它是一个以2A为周期的函数。
  定理2 若函数y=f(x)满足f(x A)=α-βf(x)α βf(x),α βf(x)≠0,其中A,α,β为常数,αβ≠0,则
  f(x 2A)=α(α-β) β(α β)f(x)α(α β) β(α-β)f(x)。
  证明 ∵f(x A)=α-βf(x)α βf(x),
  (1)
  ∴f(x 2A)=α-βf(x A)α βf(x A)。
  (2)
  由(1)式可知:
  α-βf(x A)=α(α-β) β(α β)f(x)α βf(x)。
  (3)
  α βf(x A)=α(α β) β(α-β)f(x)α βf(x)。
  (4)
  把(3)式和(4)式代入(2)式并整理得:
  f(x 2A)=α(α-β) β(α β)f(x)α(α β) β(α-β)f(x)。
  在定理2中,若α=β,则条件变为f(x A)=1-f(x)1 f(x),同时与之对应的结论变为f(x 2A)=f(x)。因此,根据周期函数定义得到它的一个推论:
  推论 若函数y=f(x)满足f(x A)=1-f(x)1 f(x),1 f(x)≠0,则它是一个以2A为周期的函数。
  定理3 若函数y=f(x)满足f(x A)=α βf(x)α-βf(x),α-βf(x)≠0,其中A,α,β为常数,αβ≠0,则
  f(x 2A)=α(α β)-β(α-β)f(x)α(α-β)-β(α β)f(x)。
  证明 ∵f(x A)=α βf(x)α-βf(x),
  (5)
  ∴f(x 2A)=α βf(x A)α-βf(x A)。
  (6)
  由(5)式可知:
  α βf(x A)=α(α β)-β(α-β)f(x)α-βf(x)。
  (7)
  α-βf(x A)=α(α-β)-β(α β)f(x)α-βf(x)。
  (8)
  把(7)式和(8)式代入(6)式并整理得:
  f(x 2A)=α(α β)-β(α-β)f(x)α(α-β)-β(α β)f(x)。
  在定理3中,若α=β,则条件变为f(x A)=1 f(x)1-f(x),同时与之对应的结论变为f(x 2A)=-1f(x),从而进一步推得f(x 4A)=-1f(x 2A)=f(x)。因此,根据周期函数定义得结论:
  定理4 若函数y=f(x)满足f(x A)=1 f(x)1-f(x),1-f(x)≠0,则函数y=f(x)的周期T=4A。
  3。结 语
  函数的周期性是函数的一个重要特性,某些函数的周期性容易判定,而一些函数的周期判定困难。在正切函数y=tanx中,由于tanx π4=1 tanx1-tanx,它满足定理4的条件,根据定理4可知正切函数y=tanx的一个周期T=π,当然也可根据正切函数的图像来判定。本文给出了一定条件下函数周期性的判定方法,特别是当我们不知道函数的解析式时,只要知道满足文中定理给出的条件,也能方便快捷地判定函数的周期性。
  解费尔马大定理(Fermats Last Theorem)
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