怎么证分段函数的奇偶性
判断分段函数的奇偶性需要按照以下步骤进行:
检查定义域是否关于原点对称
如果定义域不关于原点对称,则函数是非奇非偶函数。
如果定义域关于原点对称,则继续下一步。
分段判断
对于每一个分段,分别计算 $f(-x)$ 和 $f(x)$。
检查在每个分段上,$f(-x)$ 是否等于 $f(x)$ 或 $-f(x)$。
综合分析
如果在所有的分段上,$f(-x)$ 都等于 $f(x)$,则函数是偶函数。
如果在所有的分段上,$f(-x)$ 都等于 $-f(x)$,则函数是奇函数。
如果在不同的分段上,$f(-x)$ 分别等于 $f(x)$ 和 $-f(x)$,则函数是非奇非偶函数。
示例
示例 1
函数 $f(x)$ 定义如下:
\[ f(x) = \begin{cases}
x^2 + 2x + 3, & x > 0 \\
3, & x = 0 \\
-x^2 - 2x - 3, & x < 0
\end{cases} \]
定义域关于原点对称 ,因为定义域为全体实数。分段判断
当 $x > 0$ 时,$f(-x) = -(-x)^2 - 2(-x) - 3 = -x^2 + 2x - 3$,而 $f(x) = x^2 + 2x + 3$,所以 $f(-x) = -f(x)$。
当 $x = 0$ 时,$f(-x) = 3$,$f(x) = 3$,所以 $f(-x) = f(x)$。
当 $x < 0$ 时,$f(-x) = -x^2 + 2x - 3$,而 $f(x) = -x^2 - 2x - 3$,所以 $f(-x) = -f(x)$。
综合分析
在所有分段上,$f(-x)$ 都等于 $-f(x)$,因此 $f(x)$ 是奇函数。
示例 2
函数 $f(x)$ 定义如下:
\[ f(x) = \begin{cases}
x^2 - 1, & x > 0 \\
0, & x = 0 \\
1 - x^2, & x < 0
\end{cases} \]
定义域关于原点对称,因为定义域为全体实数。
分段判断
当 $x > 0$ 时,$f(-x) = 1 - (-x)^2 = 1 - x^2$,而 $f(x) = x^2 - 1$,所以 $f(-x) = -f(x)$。
当 $x = 0$ 时,$f(-x) = 0$,$f(x) = 0$,所以 $f(-x) = f(x)$。
当 $x < 0$ 时,$f(-x) = 1 - (-x)^2 = 1 - x^2$,而 $f(x) = 1 - x^2$,所以 $f(-x) = f(x)$。
综合分析
在所有分段上,$f(-x)$ 都等于 $-f(x)$ 当 $x > 0$,且 $f(-x) = f(x)$ 当 $x \leq 0$,因此 $f(x)$ 是奇函数。
通过以上步骤和示例,可以有效地判断分段函数的奇偶性。
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