最小正周期

最小正周期

如果一個函式f(x)的所有周期中存在一個最小的正數,那么這個最小的正數就叫做f(x)的最小正周期(minimal positive period).例如,正弦函式的最小正周期是2π . 根據上述定義,我們有: 對於正弦函式y=sinx, 自變數x只要並且至少增加到x+2π時,函式值才能重複取得正弦函式和餘弦函式的最小正周期是2π。 y=Asin(ωx+φ), T=2π/ω(其中ω必須>0)

算法實例

函式f(x)±g(x)最小正周期的求法

定義法

概念:根據周期函式和最小正周期的定義,確定所給函式的最小正周期。

例1、求函式y=|sinx|+|cosx|的最小正周期.

解:∵ =|sinx|+|cosx|

=|-sinx|+|cosx|

=|cos(x+π/2)|+|sin(x+π/2)|

=|sin(x+π/2)|+|cos(x+π/2)|

=f(x+π/2)

對定義域內的每一個x,當x增加到x+π/2時,函式值重複出現,因此函式的最小正周期是π/2.(如果f(x+T)=f(x),那么T叫做f(x)的周期)。

最小正周期 最小正周期

例2 、求函式的最小正周期。

最小正周期 最小正周期

解:把看成是一個新的變數z,那么2sinz的最小正周期是2π。

最小正周期 最小正周期

由於。所以當自變數x增加到x+4π且必須增加到x+4π時,函式值重複出現。

最小正周期 最小正周期

∴函式的最小正周期是4π。

公式法

這類題目是通過三角函式的恆等變形,轉化為一個角的一種函式的形式,用公式去求,其中正餘弦函式求最小正周期的公式為T=2π/|ω| ,正餘切函式T=π/|ω|。

函式f(x)=Asin(ωx+φ)和f(x)=Acos(ωx+φ)(A≠0,ω>0)的最小正周期都是;函式f(x)=Atan(ωx+φ)和f(x)=Acot(ωx+φ)(A≠0,ω>0)的最小正周期都是,運用這一結論,可以直接求得形如y=Af(ωx+φ)(A≠0,ω>0)一類三角函式的最小正周期(這裡“f”表示正弦、餘弦、正切或餘切函式)。

例3、求函式y=cotx-tanx的最小正周期.

解:y=1/tanx-tanx=(1-tan^2· x)/tanx=2*(1-tan^2·x)/(2tanx)=2cot2x

∴T=π/2

函式為兩個三角函式相加,若角頻率之比為有理數,則函式有最小正周期。

最低公倍數法

設f(x)與g(x)是定義在公共集合上的兩個三角周期函式,T1、T2分別是它們的周期,且T1≠T2,則f(x)±g(x)的最小正周期T1、T2的最低公倍數,分數的最低公倍數=T1,T2分子的最低公倍數/T1、T2分母的最大公約數。

求幾個正弦、餘弦和正切函式的最小正周期,可以先求出各個三角函式的最小正周期,然後再求期最低公倍數T,即為和函式的最小正周期 。

例4、求函式y=sin3x+cos5x的最小正周期.

解:設sin3x、cos5x的最小正周期分別為T1、T2,則T1=2π/3,T2=2π/5 ,所以y=sin3x+cos5x的最小正周期T=2π/1=2π.

例5、求y=sin3x+tan2x/5 的最小正周期.

解:∵sin3x與tan2x/5 的最小正周期是2π/3與5π/2,其最低公倍數是10π/1=10π.

∴y=sin3x+tan2x/5的最小正周期是10π.

說明:幾個分數的最低公倍數,我們約定為各分數的分子的最低公倍數為分子,各分母的最大公約數為分母的分數。

圖象法

概念:作出函式的圖象,從圖象上直觀地得出所求的最小正周期。

例6、求y=|sinx|的最小正周期.

解:由y=|sinx|的圖象

可知y=|sinx|的周期T=π.

最小正周期 最小正周期

例7、求下函式的最小正周期。

最小正周期 最小正周期

(1)

最小正周期 最小正周期

(2)

最小正周期 最小正周期

解:(1)先作出函式的圖象(見圖1)

觀察圖象,易得所求的周期為T=π/3。

最小正周期 最小正周期
最小正周期 最小正周期

(2)先作出的圖象(見圖2)

觀察圖象,易得所求的周期為T=π。

恆等變換法

概念:通過對所給函式式進行恆等變換,使其轉化為簡單的情形,再運用定義法、公式法或圖象法等求出其最小正周期 。

(1) f(x)=sin(x+π/3)cos(x-π/3)

(2) f(x)=sin x+cos x

最小正周期 最小正周期

(3) f(x)=

最小正周期 最小正周期

解 (1)

∴最小正周期為T= π

(2) f(x)=sin x+cos x

=(sin x+cos x)(sin x-sin xcos x+cos x)

=(sin x-sin xcos x+cos x)

=(sin x+cos x)2-3sin xcos x

=1-3/4sin x

=5/8+3/8cos4x

∴最小正周期為T=π/2

最小正周期 最小正周期

(3)

它與-cos2x的周期相同,故得 f(x)的最小正周期為T=π

補充問題

函式f(x)=sin2x-4sin³xcosx(x∈R)的最小正周期為( B )

A.π/4 B.π/2 C.π D.2π

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