题目
下列各函数中哪些是周期函数?对于周期函数, 指出其周期:(1)y=cos(x−2);(2)y=cos 4x;(3)y=1+sin πx;(4)y=x cos x;(5)y=sin2 x.
下列各函数中哪些是周期函数?对于周期函数, 指出其周期:(1)y=cos(x−2);(2)y=cos 4x;(3)y=1+sin πx;(4)y=x cos x;(5)y=sin2 x.
题目解答
答案
解 (1)是周期函数, 周期为l=2π.(2)是周期函数, 周期为2π=l.(3)是周期函数, 周期为l=2.(4)不是周期函数.(5)是周期函数, 周期为l=π.
解析
周期函数的判断核心在于是否存在正数$T$,使得$f(x + T) = f(x)$对所有$x$成立。对于基本三角函数,如$\cos(kx)$或$\sin(kx)$,周期为$\frac{2\pi}{|k|}$。若函数为周期函数的变形(如平移、叠加常数),周期不变;若涉及非周期函数与周期函数的组合(如乘积),需分析整体是否保持周期性。
第(1)题
函数$y = \cos(x - 2)$是$\cos x$的水平平移,平移不改变周期,因此周期仍为$2\pi$。
第(2)题
函数$y = \cos 4x$中,$k = 4$,周期为$\frac{2\pi}{4} = \frac{\pi}{2}$。但题目答案给出周期为$2\pi$,此处答案有误,正确周期应为$\frac{\pi}{2}$。
第(3)题
函数$y = 1 + \sin \pi x$中,$\sin \pi x$的周期为$\frac{2\pi}{\pi} = 2$,叠加常数不改变周期,因此周期为$2$。
第(4)题
函数$y = x \cos x$是$x$(非周期函数)与$\cos x$(周期函数)的乘积。乘积后振幅随$x$增大而无限增长,无法满足周期性,因此不是周期函数。
第(5)题
函数$y = \sin^2 x$可化简为$y = \frac{1 - \cos 2x}{2}$,其中$\cos 2x$的周期为$\pi$,平方后周期减半,因此周期为$\pi$。