题目
下列各函数中哪些是周期函数?对于周期函数指出其周期.(1)=cos (x-2)(2)=cos (x-2)(3)=cos (x-2)(4)=cos (x-2)(5)=cos (x-2)
下列各函数中哪些是周期函数?对于周期函数指出其周期.
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(4)
(5)
题目解答
答案

解析
周期函数的判断核心在于是否存在正数$T$,使得对所有$x$,有$f(x+T)=f(x)$。对于三角函数:
- 平移不改变周期,如$\cos(x-2)$与$\cos x$周期相同;
- 系数缩放改变周期,如$\cos(\omega x)$的周期为$\frac{2\pi}{|\omega|}$;
- 多项式与周期函数的乘积(如$x\cos x$)通常不是周期函数;
- 平方形式(如$\sin^2 x$)可通过恒等式转化为标准三角函数形式。
第(1)题
函数:$y=\cos(x-2)$
分析:余弦函数平移$2$个单位,周期不变。
结论:是周期函数,周期为$2\pi$。
第(2)题
函数:$y=\cos 4x$
分析:$\cos(\omega x)$的周期为$\frac{2\pi}{\omega}$,此处$\omega=4$。
结论:是周期函数,周期为$\frac{2\pi}{4} = \frac{\pi}{2}$。
第(3)题
函数:$y=1+\sin \pi x$
分析:$\sin(\omega x)$的周期为$\frac{2\pi}{\omega}$,此处$\omega=\pi$。
结论:是周期函数,周期为$\frac{2\pi}{\pi} = 2$。
第(4)题
函数:$y=x\cos x$
分析:假设存在周期$T$,则需满足$f(x+T)=f(x)$。
- 代入$x=0$:$T\cos T = 0 \Rightarrow T = \frac{\pi}{2} + k\pi$;
- 代入$x=\frac{\pi}{2}$:$(\frac{\pi}{2}+T)\cos(\frac{\pi}{2}+T) = 0 \Rightarrow T = m\pi$;
- 矛盾:$T$需同时满足$\frac{\pi}{2} + k\pi$和$m\pi$,无解。
结论:不是周期函数。
第(5)题
函数:$y=\sin^2 x$
分析:利用恒等式$\sin^2 x = \frac{1 - \cos 2x}{2}$,$\cos 2x$的周期为$\pi$。
结论:是周期函数,周期为$\pi$。