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Trigonometry · real student question

判斷下列各函數是偶函數、奇函數或兩者皆非: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

判斷下列各函數是偶函數、奇函數,還是兩者皆非:

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. 先把判別法定下來。 當 f(−x)=f(x)f(-x)=f(x) 時 ff 是偶函數;當 f(−x)=−f(x)f(-x)=-f(x) 時是奇函數。對多項式有個捷徑:只有偶次項就是偶函數,只有奇次項就是奇函數,兩者混在一起則皆非。(常數算 x0x^0,屬於偶次。)

  2. 把兩個多項式歸類。 4x3−3x2+54x^{3}-3x^{2}+5 同時含有奇次項 x3x^3 與偶次項 x2x^2、x0x^0,所以是兩者皆非。而 −7x2+1-7x^{2}+1 的每一項次數都是偶數,所以是偶函數。

  3. 先化簡 cos(−x) 再歸類。 餘弦是偶函數,所以 cos⁡(−x)=cos⁡x\cos(-x)=\cos x — 這個式子只是餘弦函數換了個樣子,因此是偶函數。直接檢驗:把 xx 換成 −x-x 會得到 cos⁡(x)\cos(x),與原式相同。

  4. 判斷 sin x / cos x。 它就是 tan⁡x\tan x。由 sin⁡(−x)=−sin⁡x\sin(-x)=-\sin x 與 cos⁡(−x)=cos⁡x\cos(-x)=\cos x:

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

    所以它是奇函數。

  5. 判斷 csc x。 因為 csc⁡x=1sin⁡x\csc x=\dfrac{1}{\sin x},而正弦是奇函數,

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

    所以它是奇函數。奇函數的倒數仍然是奇函數。

  6. 判斷 tan x / x。 正切是奇函數、xx 也是奇函數,而奇函數除以奇函數會是偶函數:

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

    所以它是偶函數。最後歸類 — 偶函數: −7x2+1-7x^2+1、cos⁡(−x)\cos(-x)、tan⁡xx\tfrac{\tan x}{x};奇函數: sin⁡xcos⁡x\tfrac{\sin x}{\cos x}、csc⁡x\csc x;兩者皆非: 4x3−3x2+54x^3-3x^2+5。

Answer

偶函數:−7x2+1, cos⁡(−x), tan⁡xx;奇函數:sin⁡xcos⁡x, csc⁡x;兩者皆非:4x3−3x2+5\text{偶函數:}-7x^{2}+1,\ \cos(-x),\ \tfrac{\tan x}{x};\quad \text{奇函數:}\tfrac{\sin x}{\cos x},\ \csc x;\quad \text{兩者皆非:}4x^{3}-3x^{2}+5

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