函数的对称性:对称函数和非对称函数

在本文中,我们解释什么是对称函数(偶函数和奇函数)以及如何研究函数的对称性。您还将能够看到这些类型函数的属性,最后,您将能够练习逐步解决对称函数的练习。

什么是对称函数?

对称函数是可以在其图形表示中找到对称轴的函数。对称函数有两种类型:偶函数,关于 Y 轴对称;奇函数,关于坐标原点对称。

请记住,对称轴是一条假想线,它将任何东西分成两部分,以便它们的相对点彼此等距。

偶函数

偶函数是关于 y 轴对称的函数,即 Y 轴是函数的对称轴。

偶对称函数

正如您在上面所示的二次函数中所看到的,偶函数对于自变量 (x) 的任何值的图像都相当于相反值 (-x) 的函数的图像。换句话说,从数学上来说,一个函数满足以下条件就是偶数:

f(x)=f(-x)

偶函数是对称函数的一种,现在让我们看看奇函数是什么样的。

奇函数

奇函数是相对于坐标原点(即相对于点 (0,0))对称的函数。

下面你可以看到一个奇函数的图形:

奇对称函数

函数关于坐标原点对称的事实意味着,如果我们首先通过 OY 轴然后通过 OX 轴折叠函数的图形,则函数的图形将重叠。

从代数上来说,如果一个函数的图像之间满足以下关系,则该函数是奇函数:

f(-x)=-f(x)

了解函数的对称性对于表示它非常有用,因为只知道图形的一半,我们就可以快速绘制另一部分。

如何求函数的对称性

为了研究函数的对称性,我们必须计算

-x

,也就是说需要计算

f(-x).

因此,根据图像的结果,函数的对称性将是:

  1. 如果已满

    f(-x)=f(x)

    ,该函数是偶函数,因此关于 Y 轴对称。

  2. 如果已满

    f(-x)=-f(x)

    ,该函数是奇数,因此相对于坐标原点对称。

  3. 如果以上条件都不满足,则它是非对称函数(没有对称轴)。

例如,我们来分析以下三次函数的对称性:

f(x)=x^3

为了研究函数的对称性,我们计算

f(-x):

f(-x)=(-x)^3=-x^3

生成的代数表达式与原始函数表达式等效,但改变了符号,或者换句话说,满足以下等式:

f(-x)=-f(x)

因此,该函数是奇函数,因此相对于坐标原点 (0,0) 对称。

对称函数的性质

对称函数具有以下特点:

  • 两个偶/奇函数的和等于另一个偶/奇函数。
  • 两个偶函数或两个奇函数的乘积给出一个偶函数。
  • 偶/奇函数的导数是偶/奇函数。
  • 两个偶/奇函数的复合相当于一个偶/奇函数。
  • 唯一既是偶数又是奇数的函数,即关于 OY 轴和原点对称的函数是

    f(x)=0.

解决了函数的对称性问题

练习1

求以下函数的对称性:

f(x)=x^4+5x^2

为了计算函数的对称性,我们需要评估

f(-x):

f(-x)=(-x)^4+5(-x)^2=x^4+5x^2

负数的任何指数次幂都会得到正数,因此在这种情况下,以下等式成立:

f(-x)=f(x)

因此该函数是偶函数,因此它关于 y 轴 (Y 轴) 对称。

练习2

研究以下有理函数的对称性:

f(x)=\cfrac{7x^2}{3+x^3}

为了确定函数的对称性,我们这样做

f(-x):

f(-x)=\cfrac{7(-x)^2}{3+(-x)^3}=\cfrac{7x^2}{3-x^3}

在这个问题中,不满足对称条件,因为图像

-x

不等于

f(x)

也不

-f(x).

f(-x)\neq f(x)\neq -f(x)

因此,该函数没有对称轴,而是一个不对称函数。

练习3

计算以下函数的对称性:

f(x)=2x|x|

为了分析函数的对称性,我们需要计算

f(-x):

\begin{aligned}f(-x)&=2(-x)|(-x)|\\[2ex]&=-2x|-x|\\[2ex]&=-2x|x|\\[2ex]&=-(2x|x|)\\[2ex]&=-f(x)\end{aligned}

在这种情况下,结果表达式与原始表达式类似,但符号发生了变化,因此满足以下等式:

f(-x)=-f(x)

因此,该函数是奇函数,因此相对于坐标原点 (0,0) 对称。

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