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三角函数周期的求法
高中数学涉及到函数周期的问题,学生往往感到比较困难。以下是有关三角函数周期的几种求法。
1.定义法:
定义:一般地y=c,对于函数,如果存在一个不为零的常数,使得当取定义域内的每一个值时,
f(x+T)=f(x)
都成立,那么就把函数y=f(x)叫做周期函数;不为零的常数叫做这个函数的周期。对于一个周期函数来说,如果在所有的周期中存在着一个最小的正数,就把这个最小的正数叫做最小的正周期。下面我们谈到三角函数的周期时,一般指的是三角函数折最小正周期。
例1.求函数y=3sin()的周期
解:∵y=f(x)=3sin()=3sin(+2)
=3sin()=3sin[]
= f(x+3)
这就是说,当自变量由x增加到x+3,且必增加到x+3时,函数值重复出现。
∴函数y=3sin()的周期是T=3。
例2:求f(x)=sin6x+cos6x的周期
解∵f(x+)= sin6(x+)+ cos6(x+)
= cos6x +sin6x= f(x)
∴f(x)=sin6x+cos6x的周期为T=
例3:求f(x)=的周期
解:∵f(x+)=
=
=
= f(x)
∴求f(x)=的周期:T=
2.公式法:
(1)如果所求周期函数可化为y=Asin()、y=Acos()、y=tg()形成(其中A、、为常数,且A0、>0、R),则可知道它们的周期分别是:、、。
例4:求函数y=1-sinx+cosx的周期
解:∵y=1-2( sinx-cosx)
=1-2(cossinx-sin cosx)
=1-2sin(x-)
这里=1 ∴周期T=2
例5:求:y=2(sinx-cos3x)-1
解:∵y=2(sinx-cos3x)-1
=2sin(3x-)-1
这里=3 ∴周期为T=
例6:求y=tg(1+)的周期
解:这里=,∴周期为:T=/=
(2)如果f(x)是二次或高次的形式的周期函数,可以把它化成sinx、cosx、tgx的形式,再确定它的周期。
例7:求f(x)=sinx·cosx的周期
解:∵f(x)=sinx·cosx=sin2x
这里=3,∴f(x)=sinx·cosx的周期为T=
例8:求f(x)=sin2x的周期
解:∵f(x)=sin2x=
而cos2x的周期为,∴f(x)=sin2x的周期为T=
注:以上二题可以运用定义求出周期。
例9:求y=sin6x+ cos6x的周期
解:原函数次数较高,应先进降次变形,再求周期。
∵y=sin6x+ cos6x
=(sin2x+ cos2x)(sin4x-sin2x·cos2x+ cos4x)
=( sin2x+ cos2x)2-3 sin2x·cos2x
=1-3 sin2x·cos2x
=1- sin22x
=+cos4x
而cos4x的周期为T==,
∴y= sin6x+ cos6x的周期为T=
例10:函数y=3sin2x-2sinx·cosx+5cos2x的周期。
解:利用三角恒等式对函数进行恒等变形,再求周期。
∵y=3sin2x-2sinx·cosx+5cos2x
=3-2sinx·cosx+2cos2x
=3-sin2x+cos2x+1
=4+2(cos2x-sin2x
=4+2cos(2x+)
∴y=3sin2x-2sinx·cosx+5cos2x的周期为T=
3.定理法:
如果f(x)是几个周期函数代数和形式的,即是:函数f(x)=f1(x)+f2(x),而f1(x)的周期为T1, f2(x)的周期为T2,则f(x)的周期为T=P2T1=P1T2,其中P1、P2N,且(P1、P2)=1
事实上,由(既约分数),得T= P2T1=P1T2
∵f(x+ P1T2)=f1(x+ P1T2)+f2(x+ P1T2)
=f1(x+ P2T1)+ f2(x+ P1T2)
= f1(x)+ f2(x)
=f(x)
∴P1T2是f(x)的周期,同理P2T1也是函数f(x)的周期。
例11:求函数y=tg6x+ctg8x的周期。
解:∵y=tg6x的周期为T1=,tg8x的周期为T2=
由P1T2= P2T1,得==,取P1=4,P2=3
∴y=tg6x+ctg8x的周期为T= P1T2=。
例12:求函数y=sin2x+sin3x的周期
解:∵sin2x的周期为T1=,sin3x的周期为T2=
而=,即是
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