函数的四个特性有哪些_函数的性质有哪些方面

函数的四个特性有哪些_函数的性质有哪些方面一、有界性二、单调性三、奇偶性(最重要的性质)常见表达式奇函数偶函数四、周期性神秘的数字0和1_函数的几种特性

一、有界性

x在 区间D 上(函数的有界性一定是针对某一区间的),存在[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-sl0Pkmfm-1680081876351)(assets/image-20230327144803-fz0iao9.png)]

例如,对于[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-tbSpYspS-1680081876351)(assets/image-20230327144824-0pag4xe.png)]函数来说,图像如下所示

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-k2cwy3s5-1680081876352)(assets/image-20230327145046-72r2fed.png)]

当在[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-DAurchBa-1680081876352)(assets/image-20230327145242-jxtx86r.png)]时,函数有界f(x) <= 0.5

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-wn5An7T0-1680081876352)(assets/image-20230327145357-a6ym5dm.png)]

x \in (2 , +\infty )

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-EpBp5yEg-1680081876352)(assets/image-20230327145422-lrtd2mj.png)]时,则函数无界

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-bJLNWUJb-1680081876353)(assets/image-20230327145517-pw82aum.png)]

二、单调性

在定义域上任取 [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-3uVPJbwd-1680081876353)(assets/image-20230327145712-ydub2tv.png)],若[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-TL9AE2wm-1680081876353)(assets/image-20230327145725-pc82fmo.png)][外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-ppem5mvn-1680081876353)(assets/image-20230327145750-wtqogbw.png)]则为增函数;反之则为减函数

导数法

我们对f(x)求导后,当[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-JBtEfhy1-1680081876354)(assets/image-20230327145855-hc6yzyh.png)],函数单调递增——;反之则单调递减——

定义法

千万别忘记定义法了!!!

因为数列是离散的,没办法求导,所以在求数列的单调性时是有大用的

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-WsCo7YHS-1680081876354)(assets/image-20230327150029-ahj1h3j.png)],则函数单调递减。

若出现这种情况,则单调不减(多了一个等号)

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-PpsgqbBA-1680081876354)(assets/image-20230327150059-b0bq5sb.png)]

三、奇偶性(最重要的性质!!!)

首先必须满足 定义域关于原点对称!!!

通常我们的判别是基于[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-SjedzDKz-1680081876355)(assets/image-20230327151121-8kl5gw1.png)][外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-Pqc40lT5-1680081876355)(assets/image-20230327151142-suutwyy.png)]进行判别的。

  • 若为前者——奇函数(关于原点对称)
  • 若为后者——偶函数(关于y轴对称)

常见表达式

F(x) = f(x) – f(-x)

例如:

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-dDMs5dOm-1680081876355)(assets/image-20230327151422-t9dmad6.png)]
上面当然就是奇函数了,但是为什么要除以2呢?

\frac{ 
   e^{ 
   x} - e^{ 
   -x}}{ 
   2}

问题一:为什么ex – e-x是奇函数呢?

我们可以从函数变换角度来理解,首先ex 通过x轴翻转,到第四区间

然后再由前面的 -号,关于 y轴 翻转,到达第三区间

这样就和ex的第一区间(定义域关于原点对称,然后值为相反数了)——满足奇函数定义

问题二:为什么要/2呢?

因为/2之后有重要含义,我们先观察一下这个函数的图像

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-PJkVp1DB-1680081876355)(assets/image-20230327151912-sskmdxc.png)]

这个函数叫 双曲正弦线

现在我们来看看另一个表达式[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-Z39RxheF-1680081876356)(assets/image-20230327152117-awkksum.png)],这个式子经常会出现在外面的数学题中。他们之间有不可告人的秘密

!!!!他们之间互为反函数!!!!

我们再在图中画出该函数和 y = x

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-lmosMygL-1680081876356)(assets/image-20230327152353-29fe9mh.png)]

  • 绿色的就是对数的这个函数
  • 红色的就是指数的函数

那么这个函数求导之后是谁呢?

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-tgJvjIRE-1680081876356)(assets/image-20230327152621-2rw4i36.png)]

这个积分之后呢就是

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-c2V6oflM-1680081876356)(assets/image-20230327152933-4y38oe0.png)]

我们甚至可以把1给替换成a^2

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-osLr0ADX-1680081876356)(assets/image-20230327152910-yebkpb7.png)]

问题三:为什么要叫双曲正弦?

因为后面有幂级数展开式[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-XSzUJcvy-1680081876357)(assets/image-20230327153153-iegx78p.png)][外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-GPQq3ove-1680081876357)(assets/image-20230327153205-cluyxcy.png)]全部都可以展开。

他们又都是奇函数,那么所有的偶数项都抵消了,只剩奇数次方

它展开的分母就是_[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-nzm3E6N4-1680081876357)(assets/image-20230327153329-slkzdhz.png)]奇数式阶乘
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-LYgsmLUo-1680081876358)(assets/image-20230327153526-9i25wix.png)]

当我们看见 奇数式阶乘 ,除了sinx,还要想到这一个函数ex - e-x / 2!!!

(后面会填充原因)

F(x) = f(x) + f(-x)

和上面的奇函数类型,我们同样可以写一个偶函数出来

例如[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-ZT3TWxYn-1680081876358)(assets/image-20230327153706-fqj2jlg.png)]——双曲余弦

这个函数恰好就是我们戴项链时,项链符合的函数,也叫作悬链线

——这可是达芬奇画画时纠结画项链时的函数呢,他到死也不知道这是什么函数。这可不是简单的抛物线

200年后,一个数学家才搞清楚了,这叫悬链线(这个函数时其中的一种)

图像如下[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-K1XQ9pi7-1680081876358)(assets/image-20230327153850-fbejzee.png)]

F(x) = 1/2 [ f(x) + f(-x) ] + 1/2 [ f(x) – f(-x) ]

任何一个函数都可以写成一个奇函数 和 一个偶函数的和

这个世界是公平的,“数学我讨厌死你,要是我研究生不要用,你以为我会学你?”

你这么说,她会怎么想啊……对人对事应该都要一样的,真心待她,她终将会回报与你!

奇函数

因为它关于原点对称,所以

如果它在零点有定义,那么[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-ZlT3xzIE-1680081876358)(assets/image-20230329164053-ncedz80.png)]

这是一个隐蔽条件啊!!!

比如说,若f(x)在闭区间[ -1 , 1]是可导的奇函数,那么必有f(0) = 0

问题:为什么可导就一定有定义了?

因为可导必连续,连续必在这个点有定义。然后它有包含了数值为0的点

偶函数

因为它关于 Y轴对称,所以当[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-Pvvln1kF-1680081876359)(assets/image-20230329165931-121bvp1.png)]存在时

必有 [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-NJt2n3Tt-1680081876359)(assets/image-20230329165948-qizufge.png)](切线一定水平)

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-wweFMPxi-1680081876359)(assets/image-20230329170046-nsqdzx6.png)]

与结论:当f(x)是可导的偶函数,那么导函数f’(x)就一定是奇函数 相对应

因为函数在0点有定义,所以必有 f(0) = 0

但是一般情况下,不在时简单的关于y轴对称了,而是关于某一个 x = T对称

如果有这样一个函数关于x = T对称,那么我任取一点

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-7XsS8JO9-1680081876359)(assets/image-20230329170655-q6jvib5.png)]

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-Bz7bvuG1-1680081876359)(assets/image-20230329170855-a1e5bew.png)]

所以,我们可以得到[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-GtC12H1v-1680081876360)(assets/image-20230329170936-rz2db6k.png)]

当令我们T - x = t,即 x = T - t

带入原式[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-8C7cszdi-1680081876360)(assets/image-20230329171220-ym6uckp.png)],即[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-H4b7vV6G-1680081876360)(assets/image-20230329171239-r8hnu7f.png)]

替换回原始式子得到[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-lxGRrWNz-1680081876360)(assets/image-20230329171256-vyrft5e.png)]

所以,我们得到当f(x) 关于直线x = T对称时,充分必要条件

  • f(x) = f(2T - x)
  • f(x + T) = f(T - x)

四、周期性

设f(x)定义域D,使得f(x + T) = f(x)

这在我们后面的一元积分学中有重要用途,例如说

在一个周期上的积分值[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-HBGJp1jE-1680081876361)(assets/image-20230329171744-khdz6dw.png)]与起点无关

现在我们进行证明,定积分的几何意义——曲边梯形的面积

也就是这个脸的面积[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-w8I2LAHW-1680081876361)(assets/image-20230329171957-g2ory6t.png)]

那么如果变成 a 到 a + T,就相当于我们同时移动两支笔,中间所夹面积不变!

因为左边少多少,右边就会多多少

那如果这个函数是 奇函数那么这个数值会等于几呢?

我们可以换算成[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-KAMbBKjV-1680081876361)(assets/image-20230329172257-y3yqqb2.png)]
(取a = -T / 2)

然后因为奇函数关于原点对称,所以等于0!!!

神秘的数字——0

0在数量上是没有的,所以在 + / -的时候不体现!!!

我们知道拉格朗日中值定理,中间就涉及到 减法,式子如下

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-1G2hdRvM-1680082332577)(assets/image-20230329164804-dl0hmdt.png)]

见到f - f,立即将拉格朗日写出来!!

然后出题老师就只出f了,所以就需要我们将其补全成f(b) - f(0)

若f(a) = 0,则f(b) = f(b) – f(a) => 拉格朗日

神秘的数字——1

1在 * 和 /的时候不体现!!!

若1 = e0 ,则eb – 1 = eb – e0 => f(b) – f(a) => 拉格朗日

若x > 0,证明 f(x) > f(1) x

将两边同时除以x[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-E0FhSL1J-1680081876361)(assets/image-20230329165520-2lj3r4p.png)],即证明[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-jiND1tWl-1680081876361)(assets/image-20230329165551-mq21gt8.png)]

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-VPZ0q4bv-1680081876362)(assets/image-20230329165707-38uk758.png)]
求导之后研究其单调性

今天的文章函数的四个特性有哪些_函数的性质有哪些方面分享到此就结束了,感谢您的阅读。

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