函数的周期性是函数的一个重要性质.对一般函数f(x)的周期,不少中学生往往不知从何入手去求.为了加深对函数f(x)周期概念的理解,
本文以实例来说明求函数f(x)周期的几种常见方法,请参考.
一、定义法
根据周期函数的定义以及题设中f(x)本身的性质推导出函数的周期的方法称为定义法.
(1) ∴f(x)为周期函数,且2a 是它的一个周期. 注:如果题设函数方程中只有一边含有不为零的常数a,另一边与 a 无关,这时周期T 应
取决于a,假设T 能被a 整除,就分别试算f(x+ 2a),f(x+3a),f(x+4a),…,当出现f(x+T)=f(x)(T≠0)的形式时,就可知T 是f(x)的
周期. 周期函数,若是,求出它的周期;若不是,说明理由. (1) ∴f(x+2a)=f[(x+a)+a] (2) ∴f(x)为周期函数,3a 是它的周期.
二、特殊值法
当题设条件中有f(m)=n(m,n 为常数)时,常常以此条件为突破口,采用特殊值法解即可奏效. f(x)是不是周期函数.若是,求出它的一
个周期;若不是,说明理由. ∴f(x)为周期函数,2π 是它的一个周期.
三、变量代换法
设函数f(x)在R 上有定义,且对于任意x 都有f(x+1995)= f(x+1994)+f(x+1996),试判断f(x)是否周期函数.若是,求出它的一个周期
;若不是,说明理由. 在f(x+1995)=f(x+1994)+f(x+1996) (x∈R)中,以x 代x +1995,得 f(x)=f(x-1)+f(x+1); (1) 在(1)中
以x+1 代x,得 f(x+1)=f(x)+f(x+2). (2) (1)+(2),得f(x-1)+f(x+2)=0, ∴f(x-1)=-f(x+2). (3) 在(3)中以x+1 代x
,得 f(x)=-f(x+3); (4) 在(4)中以x+3 代x,得 f(x+3)=-f(x+6). (5) 将(5)代入(4),得f(x+6)=f(x). ∴f(x)为周期函数
,6 是它的一个周期.
四、递推法
f(x)是不是周期函数.若是,求出它的一个周期;若不是,说明理由. (1) 在(1)中以x+2 代x,得 f(x+4)=f(x+6)+f(x+2). (2)
(1)+(2),得f(x)+f(x+6)=0, ∴f(x)=-f(x+6). (3) 在(3)中以x+6 代x,得 f(x+6)=-f(x+12). (4) (4)代入(3),得f(x+
12)=f(x). ∴f(x)为周期函数,12 是它的一个周期.
五、消去法
若函数f(x)定义在R 上,且对一切实数x,都有f (5+x)=f (5-x),f (7+x)= f (7-x),试判断f(x)是不是周期函数.若是,求出它的
一个周期;若不是,说明理由. 在f(5+x)=f(5-x)中以5-x 代x,得 f(x)=f(10-x); (1) 在f(7+x)=f(7-x)中以7-x 代x,得 f
(x)=f(14-x). (2) 由(1)和(2),得 f(10-x)=f(14-x). (3) 在(3)中以10-x 代x,得f(x+4)=f(x). ∴f(x)是周期函数,4 为它
的一个周期.
六、结构类比法
f(x)是不是周期函数.若是,求出它的一个周期;若不是,说明理由. 可视sinx 为本题中f(x)的一个实例,由此可设想f(x)为周期函数,
且2π 是它的一个周期.下面进行证明: 于是f(x+2π )=f[(x+π )+π ]=-f(x+π )=f(x). ∴f(x)为周期函数,2π 是它的一个
周期.
七、公式法
已知y=f(x)(x∈R)的图象是连续的曲线,且f(x)不为常数, f(x)的图象关于直线x=a 和直线x=b 对称(a<b). (1)求证:f(x)=f(2a-
x),f(x)=f(2b-x); (2)求证f(x)是周期函数,并求出它的一个正周期. (1)∵ f(x)的图象关于直线x=a 对称,且图象连续,不是平行
于x 轴的直线, ∴设P(x,y)为曲线上任一点,点P 关于x=a 的对称点P'的坐标为P'(x',y'), 同理可证 f(x)=f(2b-x). (2)由(1)可知
,f(x)=f(2a-x)=f(2b-x), ∴f(2a-x)=f(2b-x),以x 代2a-x,得f[x+(2b-2a)]=f(x). ∵a<b,2b-2a>0 且为常数, ∴f
(x)是周期函数,2b-2a 为它的周期. 由例8 可得到如下的 若函数y=f(x)(x∈R)的图象关于直线x=a 和直线x=b(a <b)对称,且在这两
条直线之间再无对称轴,那么f(x)是周期函数,2b -2a 为它的周期. 此定理可当作一个公式用,如例6 中函数f(x)的周期为2 7-2 5 =4
.