Виды функций (четные, нечетные, общего вида, периодические функции)

Глава 1. Развитие понятия функции

 

Изучение свойств функции и построение ее графика являются одним из самых замечательных приложений производной. Этот способ исследования функции неоднократно подвергался тщательному анализу. Основная причина состоит в том, что в приложениях математики приходилось иметь дело со все более и более сложными функциями, появляющимися при изучении новых явлений. Появились исключения из разработанных математикой правил, появились случаи, когда вообще созданные правила не годились, появились функции, не имеющие ни в одной точке производной.

Развитие функциональных представлений в курсе изучения алгебры и начал анализа на старшей ступени обучения помогает получить наглядные представления о непрерывности и разрывах функций, узнать о непрерывности любой элементарной функции на области ее применения, научиться строить их графики и обобщить сведения об основных элементарных функциях и осознать их роль в изучении явлений реальной действительности, в человеческой практики.

Начиная с XVIII века одним из важнейших понятий является понятие функции. Оно сыграло и поныне играет большую роль в познании реального мира.

Необходимые предпосылки к возникновению понятия функции были созданы, когда возникла аналитическая геометрия, характеризующаяся активным привлечением алгебры к решению геометрических задач.

Идея функциональной зависимости возникла в глубокой древности. Она содержится уже в первых математически выраженных соотношениях между величинами, в первых правилах действий над числами, в первых формулах для нахождения площади и объема тех или иных фигур и геометрических тел.

Однако явное и вполне сознательное применение понятия функции и систематическое изучение функциональной зависимости берет свое начало в XVII веке в связи с проникновением в математику идеи переменных.

Четкого представления понятия функции в XVII веке еще не было, однако путь к первому такому определению проложил Декарт. Постепенно понятие функции стало отождествляться с понятием аналитического выражения – формулы.

Явное определение функции было впервые дано в 1718 году Иоганном Бернулли: «Функцией переменной величины называют количество, образованное каким угодно способом из этой переменной величины и постоянных».

Во второй половине XIX века понятие функции формулируется следующим образом: если каждому элементу х множества А поставлен в соответствие некоторый определенный элемент у множества В, то говорят, что на множестве А задана функция y = f(x), или что множество А отображено на множество В.

Общее понятие функции применимо, конечно, не только к величинам и числам, но и к другим математическим объектам, например, к геометрическим фигурам.

Краткий обзор развития понятия функции приводит к мысли о том, что эволюция еще далеко не закончена и, вероятно, никогда не закончится, как никогда не закончится и эволюция математики в целом.

Глава 2. Основные свойства функции

Определение функции и графика функции. Область определения и область значений функции. Нули функции

функция график экономический

Умение изображать геометрически функциональные зависимости, заданные формулами, особенно важно для успешного усвоения курса высшей математики.

Как известно, функциональной зависимостью называют закон, по которому каждому значению величины х из некоторого множества чисел, называемого областью определения функции, ставится в соответствие одно вполне определенное значение величины у; совокупность значений, которые принимает зависимая переменная у, называется областью изменения функции.

Независимую переменную х называют также аргументом функции. Число у, соответствующее числу х, называют значением функции f в точке х и обозначают f(x).

Функцию можно задать тремя способами: аналитический, табличный, графический.

Аналитический – с помощью формул.

Табличный – с помощью таблиц, где можно указать значения функции, однако лишь для конечного набора значений аргумента.

Графический способ задания функции очень удобен: он дает возможность наглядно представить свойства функции.

Графиком функции f называют множество всех точек (х;у) координатной плоскости, где y=f(x), а х «пробегает» всю область определения функции f.

Пример 1. Найти область определения функции

 

y = lg (2x-3) у = lg(2x-3)

D(y): 2x-3 > 0

2x > 3

х > 1,5

Ответ: D(y) = (1,5; +∞).

 

Одним из понятий для исследования функции является нули функции.

Нули функции – это точки, в которых функция принимает значение нуля.

Пример 2. Найти нули функции

 

y = 4x-8

у = 4x-8

D(y) = R

 

По определению:

 

у = 0,

 

тогда

 

4х-8 = 0

4x = 8

х = 2

 

Ответ: нулями этой функции является точка х = 2.

Виды функций (четные, нечетные, общего вида, периодические функции)

 

Рассмотрим функции, области определения которых симметричны относительно начала координат, то есть для любого х из области определения число (-х) также принадлежит области определения. Среди таких функций выделяют четные и нечетные.

Определение: Функция f называется четной, если для любого х из ее области определения f(-x) = f(x).

График четной функции симметричен относительно оси ординат.

Пример 3. Определить вид функции

 

y = 2cos2x.         

у = 2cos2x,

D(y) = R

y(-x) = 2cos2(-x) = -2cos2x = 2cos2x = y(x) – четная.

 

Пример 4. Определить вид функции

 

y = x4 - 2x2 + 2.

Y = x4 - 2x2 + 2,

D(y) = R.

y(-x) = (-x)4 - 2(-x)2 + 2 = x4 - 2x2 + 2 = y(x) – четная.

 

Определение: Функция f называется нечетной, если для любого х из ее области определения f(-x) = -f(x).

График нечетной функции симметричен относительно начала координат.

Пример 5. Определить вид функции

 

y = 2sin2x.

у = 2sin2x,

D(y) = R

y(-x) = 2sin2(-x) = -2sin2x = -y(x) – нечетная.

 

Пример 6. Определить вид функции

 

y = 3x + 1/3x.

у = 3x + 1/3x

y(-x) = 3(-x) + 1/3(-x) = -3x - 1/3x = -(3x + 1/3x) = -y(x) – нечетная.

 

Определение: Функцию f называют периодической с периодом Т≠ 0, если для любого х из области определения значения этой функции в точках х, х -Т и х+Т равны, то есть f(x+T) = f(x) = f(x-T).

Пример 7. Определить период функции

 

y = cos2x.

cos2x = cos2(x+T) = cos(2x+2T),

 

где 2T = 2π, т.е. Т = π.

Для построения графика периодической функции с периодом Т достаточно провести построение на отрезке длиной Т и затем полученный график параллельно перенести на расстояния nT вправо и влево вдоль оси Ох.

Пример 8. Построить график периодической функции

f(x) = sin2x.

f(x) = sin2x,

sin2x = sin2(x+T) = sin(2x+2T),

где 2Т = 2π, т.е. Т = π.