對稱性:函式圖象存在的一種對稱關係,包括點對稱和線對稱。
週期性:設函式 的定義域是 ,若存在非零常數 ,使得對任何 ,都有 且 ,則函式 為周期函式, 為 的一個週期。
對稱性和週期性是函式的兩大重要性質,他們之間是否存在著內在的聯絡呢?本文就來研究一下它們之間的內在聯絡,有不足之處望大家批評指正。
一、一個函式關於兩個點對稱。
命題1:如果函式 的圖象關於點 和點 對稱,那麼函式 是周期函式, 為函式 的一個週期。
證明:∵函式 的圖象關於點 對稱,
對定義域內的所有 成立。
又∵函式 的圖象關於點 對稱,
對定義域內的所有 成立。
從而
即:
是周期函式, 為函式 的一個週期。
特例:當 時, 為奇函式,即奇函式 如果又關於點 對稱,那麼函式 是周期函式, 為函式 的一個週期。
命題 :如果函式 的圖象關於兩點 和 對稱,那麼:
當 , 時, 是周期函式, 為函式 的一個週期。
當 , 時, 不是周期函式。
證明:∵函式 的圖象關於點 對稱,
對定義域內的所有 成立。
又∵函式 的圖象關於點 對稱,
對定義域內的所有 成立。
從而
當 , 時
即:
當 , 時, 是周期函式, 為函式 的一個週期。
當 , 時
當 , 時, 不是周期函式。
當 , 時
(與條件矛盾,捨去)
綜合得原命題成立。
二、一個函式如果關於一個點和一條線對稱。
命題2:如果函式 的圖象關於點 和直線 對稱,那麼函式 是周期函式, 為函式 的一個週期。
證明:∵函式 的圖象關於點 對稱,
對定義域內的所有 成立。
又∵函式 的圖象關於直線 對稱,
對定義域內的所有 成立。
從而
即:
即:
是周期函式, 為函式 的一個週期。
特例:當 時, 為奇函式,即奇函式 如果又關於直線 對稱,那麼函式 是周期函式, 為函式 的一個週期。
命題 :如果函式 的圖象關於點 和直線 對稱,那麼函式 是周期函式, 為函式 的一個週期。
證明:∵函式 的.圖象關於點 對稱,
對定義域內的所有 成立。
又∵函式 的圖象關於直線 對稱,
對定義域內的所有 成立。
從而
即:
即:
是周期函式, 為函式 的一個週期。
三、一個函式如果關於兩條線對稱。
命題3:如果函式 的圖象關於直線 和直線 對稱,那麼函式 是以 為週期的周期函式。
證明:∵函式 的圖象關於直線 對稱,
對定義域內的所有 成立。
又∵函式 的圖象關於直線 對稱,
對定義域內的所有 成立。
從而
即:
是以 為週期的周期函式。