第一節 函數(1 / 2)

在區間I上是單調增加的或單調減少的函數統稱為區間I上的單調函數。從幾何圖形上看,區間I上單調增加(減少)的函數,其圖像自左向右是上升(下降)的。

3.奇偶性

設D關於原點對稱,任意x∈D,都有f(-x)=-f(x),則稱函數f(x)為奇函數;任意x∈D,都有f(-x)=f(x),則稱函數f(x)為偶函數。

奇函數的圖像關於原點對稱;偶函數的圖像關於y軸對稱。

4.周期性

設存在一個不為零的常數T,任意x∈D,有x+T∈D,且f(x+T)=f(x),則稱函數f(x)為周期函數,T為f(x)的周期。當周期函數存在最小正周期時,通常所說的周期指的是最小正周期。

周期函數若以T(>0)為周期,則在每個長度為T的區間[nT,(n+1)T](n∈Z)上函數的圖像是相同的。

【例1.1.4】討論函數f(x)=ex-e-xex+e-x的特性。

解函數f(x)的定義域為R.

(1)任意x∈R,f(x)=ex-e-xex+e-x≤ex+e-xex+e-x=1;

(2)任意x∈R,f(-x)=e-x-exe-x+ex=-f(x);

(3)任意x1,x2∈R,x1<x2,則f(x2)-f(x1)=ex2-e-x2ex2+e-x2-ex1-e-x1ex1+e-x1=2(ex2-x1-ex1-x2)(ex2+e-x2)(ex1+e-x1)>0.

因此函數f(x)在R上是有界的、單調增加的奇函數,f(x)不具有周期性。

三、複合函數與初等函數

1.基本初等函數

冪函數、指數函數、對數函數、三角函數和反三角函數等五類函數統稱為基本初等函數。為了方便,很多時候把多項式函數也看作基本初等函數。這些函數是我們今後研究其他各種函數的基礎。

先看一個例子。設y=u2,u=sinx,則任意x∈R,有u=sinx∈[-1,1];又有y=u2,有y=sin2x∈[0,1],即通過中間媒介u,y是x的函數,稱y=sin2x是y=u2,u=sinx的複合函數。必須注意,並不是任意兩個函數都可以複合,如y=art,t=x2+2在實數範圍內就不能複合。

定義12設函數y=f(u)的定義域為U,而u=φ(x)的定義域為X,D={x1∈X|φ(x)∈U}≠,則任意x∈D,通過u=φ(x),變量y有確定的值f(u)與之對應,得到一個以x為自變量,y為因變量的函數。該函數稱為y=f(u)和u=φ(x)的複合函數,記作y=[f(φ(x))],D是它的定義域,u稱為中間變量。

在區間I上是單調增加的或單調減少的函數統稱為區間I上的單調函數。從幾何圖形上看,區間I上單調增加(減少)的函數,其圖像自左向右是上升(下降)的。

3.奇偶性

設D關於原點對稱,任意x∈D,都有f(-x)=-f(x),則稱函數f(x)為奇函數;任意x∈D,都有f(-x)=f(x),則稱函數f(x)為偶函數。

奇函數的圖像關於原點對稱;偶函數的圖像關於y軸對稱。

4.周期性

設存在一個不為零的常數T,任意x∈D,有x+T∈D,且f(x+T)=f(x),則稱函數f(x)為周期函數,T為f(x)的周期。當周期函數存在最小正周期時,通常所說的周期指的是最小正周期。

周期函數若以T(>0)為周期,則在每個長度為T的區間[nT,(n+1)T](n∈Z)上函數的圖像是相同的。

【例1.1.4】討論函數f(x)=ex-e-xex+e-x的特性。

解函數f(x)的定義域為R.

(1)任意x∈R,f(x)=ex-e-xex+e-x≤ex+e-xex+e-x=1;

(2)任意x∈R,f(-x)=e-x-exe-x+ex=-f(x);

(3)任意x1,x2∈R,x1<x2,則f(x2)-f(x1)=ex2-e-x2ex2+e-x2-ex1-e-x1ex1+e-x1=2(ex2-x1-ex1-x2)(ex2+e-x2)(ex1+e-x1)>0.

因此函數f(x)在R上是有界的、單調增加的奇函數,f(x)不具有周期性。

三、複合函數與初等函數

1.基本初等函數

冪函數、指數函數、對數函數、三角函數和反三角函數等五類函數統稱為基本初等函數。為了方便,很多時候把多項式函數也看作基本初等函數。這些函數是我們今後研究其他各種函數的基礎。

先看一個例子。設y=u2,u=sinx,則任意x∈R,有u=sinx∈[-1,1];又有y=u2,有y=sin2x∈[0,1],即通過中間媒介u,y是x的函數,稱y=sin2x是y=u2,u=sinx的複合函數。必須注意,並不是任意兩個函數都可以複合,如y=art,t=x2+2在實數範圍內就不能複合。