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3.2.2 奇偶性
前面我们用符号语言精确地描述了函数图象在定义域的某个区间“上升”(或“下降”)的性质. 下面继续研究函数的其他性质.
画出并观察函数 和 的图象(图3.2-6),你能发现这两个函数图象有什么共同特征吗?
可以发现,这两个函数的图象都关于y轴对称.
的图象均为轴对称图形,y轴为其对称轴,这是偶函数的几何特征.
图3.2-6
类比函数单调性,你能用符号语言精确地描述“函数图象关于y轴对称”这一特征吗?
不妨取自变量的一些特殊值,观察相应函数值的情况,如表3.2-1.
可以发现,当自变量取一对相反数时,相应的两个函数值相等.
例如,对于函数 ,有
探究
实际上, 这时称函数 为偶函数.
请你仿照这个过程,说明函数 也是偶函数.
偶函数的定义
一般地,设函数 f(x)的定义域为 I ,如果 那么函数 f(x)就叫做偶函数.
例如 ,函数 都是偶函数,它们的图象分别如图3.2-7(1)(2)所示.
图3.2-7
(1)偶函数的定义域必关于原点对称,即若 x 是定义域内的一个值,则 –x 也一定在定义域内.
(2)“函数 f(x)为偶函数”是“函数 f(x)图象关于y轴对称”的充要条件.
(3)如果 f(x)为偶函数,点(x, f(x))在其图象上,那么点(-x,f(-x)),即点(-x,f(x)), 也在 f(x)的图象上.
(4)定义中, 常见的变形有:
偶函数的几点说明:
观察函数 的图象(图3.2-8),你能发现这两个函数图象有什么共同特征吗?你能用符号语言精确的描述这一特征吗?
可以发现,两个函数的图象都关于原点成中心对称图形. 为了用符号语言描述这一特征,不妨取自变量的一些特殊值,看相应函数值的情况,请完成表3.2-2.
图3.2-8
探究
可以发现,当自变量 x 取一对相反数时,相应的函数值 f(x)也是一对相反数.
探究
例如,对于函数
实际上, 这时称函数 为奇函数.
请你仿照这个过程,说明函数 也是奇函数.
奇函数的定义
一般地,设函数 f(x)的定义域为 I ,如果 那么函数 f(x)就叫做奇函数.
(1)奇函数的定义域也必关于原点对称.
(2)“函数 f(x)为奇函数”是“函数 f(x)图象关于原点对称”的充要条件.
(3)如果 f(x)为奇函数,点(x, f(x))在其图象上,那么点(-x,f(-x)),即点(-x,-f(x)), 也在 f(x)的图象上.
(4)定义中, 常见的变形有:
(5)注意:并不是所有的函数都具有奇偶性.
奇函数的几点说明:
奇函数与偶函数的异同点
1、相同点:(1)定义域关于原点对称;(2)都是函数的整体性质;
2、不同点:(1)当自变量取一对相反数时,偶函数的函数值相等,而奇函数的
函数值是一对相反数;
(2)偶函数的图象关于y轴对称,奇函数的图象关于原点对称.
奇偶性与单调性的比较
奇偶性与单调性都是函数的重要性质,单调性是函数的局部性质,是研究函数值随自变量变化的趋势,而奇偶性是函数的整体性质,是研究函数图像在整个定义域上的对称性.
解:
例6 判断下列函数的奇偶性:
(1)函数 的定义域为R.
所以,函数 为偶函数.
(2)函数 的定义域为R.
所以,函数 为奇函数.
(3)函数 的定义域为
所以,函数 为奇函数.
(4)函数 的定义域为
所以,函数 为偶函数.
奇偶性是函数在它的定义域上的整体性质,所以判断函数的奇偶性,应先明确它的定义域.
解:
思考
(1)判断函数 的奇偶性.
(2)图3.2-9是函数 图象的一部分,你能根据 f(x)的奇偶性画出它在y轴右边的图像吗?
(3)一般地,如果知道 y=f(x)为偶(奇)函数,那么我们可以怎样简化对它的研究?
(1)利用定义判断奇偶性. 函数 的定义域为R, 故 f(x)是奇函数;
(2)由奇函数的图像关于原点对称可画出在 f(x)在 y 轴左边的图像.如图所示.
练习
已知 f(x) 是偶函数,g(x)是奇函数,是将下图补充完整.
解:补充后的图象如图所示
练习
2. 判断下列函数的奇偶性.
解:
为偶函数.
常用结论:函数解析式为多项式时,奇偶性与奇次项和偶次项的系数有关.
如, ,若 为奇函数,则a=c=e=0,若 为偶函数,则b=d=0
为偶函数.
练习
3. (1)从偶函数的定义出发,证明函数 y=f(x) 是偶函数的充要条件是它的图象关于y轴对称;
(2)从奇函数的定义出发,证明函数 y=f(x) 是奇函数的充要条件是它的图象关于原点对称.
解:
(1)充分性:若 y=f(x) 的图象关于y轴对称,设 为图象上任意一点,则M关于y轴的对称点 仍在该图象上,即 ,所以 y=f(x)为偶函数;
必要性:若 y=f(x) 为偶函数,设 为 f(x)图象上任意一点,M关于y轴的对称点为 . 由于 f(x)为偶函数,所以 所以 在函数的图象上,所以 f(x)的图象关于 y 轴对称.
练习
3. (1)从偶函数的定义出发,证明函数 y=f(x) 是偶函数的充要条件是它的图象关于y轴对称;
(2)从奇函数的定义出发,证明函数 y=f(x) 是奇函数的充要条件是它的图象关于原点对称.
解:
(2)充分性:若 y=f(x) 的图象关于原点对称,设 为图象上任意一点,则M关于原点的对称点 仍在该图象上,即
,所以 y=f(x)为奇函数;
必要性:若 y=f(x) 为奇函数,设 为 f(x)图象上任意一点,则M关于原点的对称点为 ,由于 f(x)为奇函数,所以
,所以 在函数 y=f(x) 的图象上,所以 f(x)的图象关于原点对称.
小结
作业
习题3.2 第5题、第11题.