高中数学 | 从本质角度理解函数的性质
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函数的性质本质上指当自变量满足某些关系时,函数值是否随之满足某些关系.具有某种性质的函数,会同时反应在函数的解析式与函数的图象上,借助于性质的本质,解析式满足的关系与图象满足的特征之间可以很好地对应起来.
以偶函数为例,若函数 是偶函数,那么它的解析式满足方程 ,它的图象关于 轴对称.从偶函数本质上理解:当两个自变量的和为 时,对应的函数值相等,这两个点也恰好关于 轴对称,如图:
如果一个函数 满足对定义域内任意一个 ,都有
那么函数 具有什么性质,图象具有什么特点呢?
从形式上看,这与偶函数的定义不一样,但从本质上来看,仍然满足当自变量的和为 时,函数值相等,所以 仍然为偶函数.
事实上,令 ,则我们得到.
从这个角度出发,我们可以推导,如果函数 的图象关于直线 对称, 的解析式满足的方程.
推导图象关于 对称,意味着自变量的和为 时,函数值相等,所以有
如果你愿意,也可以写成
甚至
因为这些方程都可以导出当自变量的和为 时,函数值相等.
解析式满足的关系式可以从形式上千变万化,但从本质上始终保持一致.抓住性质的本质就可以以不变应万变.
根据上面的思路,由奇函数的定义 ,很容易得到奇函数的本质:当自变量的和为 时,函数值的和也为 .由此可以推导与中心对称相关的性质.比如:
若函数 满足: ,那么 关于中心对称,因为当自变量的和为 时,函数值的和为 .
若函数 的图象关于点 中心对称,则有
下面看一个用性质的本质去推导的例子:
求证如果一个函数有双对称轴,那么它一定是周期函数.
不妨以特殊的函数为例进行证明,若函数 的图象关于 与 对称,证明 是周期函数,并求出它的一个周期.
证由 的图象关于 对称知,当自变量和为 时,函数值相等,即
同理有
于是我们得到
这说明当自变量相差 时,函数值相等,这是周期性的本质,故 是周期函数, 是它的一个周期.
最后我们给出一道练习(2009年高考数学全国I卷理科第11题)
函数 的定义域为 ,若与都是奇函数,则
A. 是偶函数
B. 是奇函数
C.
D. 是奇函数
答案 D
提示:令 ,由知,即
同理有
从而有
得到 是周期为 的函数,从而 为奇函数.
注除了从性质的本质角度出发外,利用图象的变换也是一个可以尝试的角度,但有一定的局限性.比如,若 的图象关于 对称知,我们推导 满足的方程.将 的图象向左平移两个单位后,得到的函数的图象关于 轴对称,即是一个偶函数.记,有,从而
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§1.函数概念及其表示法
§2.函数的基本性质
§3.幂函数
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