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1.2 函数的性质

研究函数就要了解函数的性质,下面介绍函数的几种特性。

1.2.1 函数的有界性

设函数 y = f x ),若存在正数 M ,使得在区间 D 上有 M ,则称函数 f x )在 D 有界 。否则称函数 f x )在 D 无界

函数 y = f x )在区间( a b )内有界的几何意义是:曲线 y = f x )在( a b )区间内的图像被限制在 y = -M y = M 两条直线之间,如图1-4所示。

图1-4

对于函数的有界性,要注意以下两点。

(1) 有界函数的界并不是唯一的。

例如, f x )=sin x 在(-∞,+∞)内是有界的,有 ≤1,但我们也可以取 M =2,即 <2总是成立的。实际上 M 可以取任何大于1的数。

(2) 有界性是依赖于区间的。

例如, 在区间(0,1)是无界的,而在区间(1,2)内是有界的。

请思考: 我们以前学过那些有界函数?

例1.8 判断函数 的有界性。

因为1+ x 2 ≥2 x ≤1故

所以, f x )是有界函数。

1.2.2 函数的单调性

设函数 f x )在 D 上有定义,如果对于属于 D 内任意两个点 x 1 x 2 ,当 x 1 x 2 时,都有 f x 1 )< f x 2 ),则称函数 f x )在 D 上是 单调增加 ;当 x 1 x 2 时,都有 f x 1 )> f x 2 ),则称函数 f x )在 D 上是 单调减少

单调增加函数与单调减少函数统称为 单调函数

单调增加函数的图像是沿 x 轴正方向逐渐上升的,如图 1-5 所示;单调减少函数的图像是沿 x 轴正方向逐渐下降的,如图1-6所示。

图1-5

图1-6

例1.9 证明函数 f x )=3 x +2在 R 上是增函数。

x 1 x 2 R 上的任意两个实数,且 x 1 x 2 ,则

x 1 x 2 ,得 x 1 -x 2 <0,于是 f x 1 -f x 2 )<0,即 f x 1 )< f x 2 )。

所以,函数 f x )=3 x +2在 R 上是增函数。证毕。

1.2.3 函数的奇偶性

D 为关于原点对称的区间,若对于任意的自变量 x x D ),都有 f -x )= f x ),则称 f x )为 偶函数 ;若对于任意的自变量 x x D ),都有 f -x )= -f x ),则称 f x )为 奇函数

例如, y = x 2 在(-∞,+∞)内是偶函数,如图 1-7 所示; y = x 3 在(-∞,+∞)内是奇函数,如图1-8所示。

图1-7

图1-8

从图1-7和图1-8可以看出,偶函数是关于 y 轴对称的;奇函数是关于坐标原点对称的。

例1.10 判断下列函数的奇偶性。

(1) f ( x )=3 x 4 -5 x 2 +7;

(2) f ( x )=2 x 2 +sin x ;

(3 a >0, a ≠1).

由定义可知,三个函数的定义域都是(-∞,+∞),是关于原点为对称区间的。

(1)由于 f -x )=3( -x 4 -5( -x 2 +7=3 x 4 -5 x 2 +7= f x ),所以, f x )=3 x 4 -5 x 2 +7是偶函数。

(2) 由于 f -x )=2( -x 2 +sin( -x )=2 x 2 -sin x f x ),同样 f -x )≠ -f x ),所以, f x )=2 x 2 +sin x 是非奇非偶函数。

(3) 由于 ,所以, f x )= 为奇函数。

请思考:

举例说明下列说法是否正确。

(1) 两个奇函数之和是奇函数;

(2) 两个偶函数之和是偶函数;

(3) 奇函数与偶函数之和是非奇非偶函数;

(4) 两个奇函数的乘积是偶函数;

(5) 两个偶函数的乘积是偶函数;

(6) 奇函数与偶函数的乘积是奇函数。

1.2.4 函数的周期性

对于函数 y = f x ),如果存在正数 T ,使得对于任意 x D ,且 x + T D ,有 f x + T )= f x )恒成立,则称函数 f x )为 周期函数 。满足这个等式的最小正数 T ,称为函数 f x )的 周期 。例如 y =sin x 是周期函数,周期为2π。

请思考: 我们以前还学过那些周期函数?

习题1.2

判断下列函数的奇偶性。

1. f ( x )=e x -e -x ;

2. f ( x )= x 2 cos x ;

3. f ( x )= . 6JaqdUR1Ag5s22O2SutjoLwXtrWMEKZt7l2rz3PETXNBQX7qximEMFeVLI/cAXQK

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