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Trigonometry · real student question

判断下列函数是偶函数、奇函数还是非奇非偶:f(x) = 4x³ − 3x² + 5,f(x) = −7x² + 1,y = cos(−x),y = sin x / cos x,y = csc x,y = tan x / x。

Question

判断下面每个函数是偶函数、奇函数还是非奇非偶:

f(x)=4x3−3x2+5,f(x)=−7x2+1,y=cos⁡(−x),f(x)=4x^{3}-3x^{2}+5,\qquad f(x)=-7x^{2}+1,\qquad y=\cos(-x),
y=sin⁡xcos⁡x,y=csc⁡x,y=tan⁡xx.y=\frac{\sin x}{\cos x},\qquad y=\csc x,\qquad y=\frac{\tan x}{x}.

Step-by-step solution

  1. 先把判定标准定下来。 当 f(−x)=f(x)f(-x)=f(x) 时 ff 是偶函数,当 f(−x)=−f(x)f(-x)=-f(x) 时是奇函数。对多项式还有个捷径:只含偶次幂就是偶函数,只含奇次幂就是奇函数,两种幂混在一起就非奇非偶。(常数项算作 x0x^0,属于偶次幂。)

  2. 先归类两个多项式。 4x3−3x2+54x^{3}-3x^{2}+5 里既有奇次幂 x3x^3,又有偶次幂 x2x^2 和 x0x^0,所以非奇非偶。而 −7x2+1-7x^{2}+1 中每一项的幂次都是偶数,所以是偶函数。

  3. 判断 cos(−x) 之前先化简。 余弦是偶函数,所以 cos⁡(−x)=cos⁡x\cos(-x)=\cos x——这个式子不过是余弦函数换了身衣服,因此是偶函数。直接验证也一样:把 xx 换成 −x-x 得到 cos⁡(x)\cos(x),与原式相等。

  4. 判断 sin x / cos x。 它就是 tan⁡x\tan x。由 sin⁡(−x)=−sin⁡x\sin(-x)=-\sin x 和 cos⁡(−x)=cos⁡x\cos(-x)=\cos x 得

    sin⁡(−x)cos⁡(−x)=−sin⁡xcos⁡x=−tan⁡x,\frac{\sin(-x)}{\cos(-x)}=\frac{-\sin x}{\cos x}=-\tan x,

    所以它是奇函数。

  5. 判断 csc x。 因为 csc⁡x=1sin⁡x\csc x=\dfrac{1}{\sin x},而正弦是奇函数,

    csc⁡(−x)=1−sin⁡x=−csc⁡x,\csc(-x)=\frac{1}{-\sin x}=-\csc x,

    所以它是奇函数。奇函数的倒数仍然是奇函数。

  6. 判断 tan x / x。 正切是奇函数,xx 也是奇函数,而奇函数除以奇函数得到偶函数:

    tan⁡(−x)−x=−tan⁡x−x=tan⁡xx,\frac{\tan(-x)}{-x}=\frac{-\tan x}{-x}=\frac{\tan x}{x},

    所以它是偶函数。最终归类——偶函数: −7x2+1-7x^2+1、cos⁡(−x)\cos(-x)、tan⁡xx\tfrac{\tan x}{x};奇函数: sin⁡xcos⁡x\tfrac{\sin x}{\cos x}、csc⁡x\csc x;非奇非偶: 4x3−3x2+54x^3-3x^2+5。

Answer

偶函数:−7x2+1, cos⁡(−x), tan⁡xx;奇函数:sin⁡xcos⁡x, csc⁡x;非奇非偶:4x3−3x2+5\text{偶函数:}-7x^{2}+1,\ \cos(-x),\ \tfrac{\tan x}{x};\quad \text{奇函数:}\tfrac{\sin x}{\cos x},\ \csc x;\quad \text{非奇非偶:}4x^{3}-3x^{2}+5

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