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〔关键词〕 数学教学;导函数;奇偶性;充要条件;推
论
〔中图分类号〕 G633.6〔文献标识码〕 C
〔文章编号〕 1004—0463(2011)04(B)—0080—01
导数作为解决数学问题的有力工具,在求解函数的单调性、极(最)值、切线等问题中有着广泛的应用。近几年的高考中,导数已成为必考内容,而且比重逐年增大.但由于高中阶段对导数的研究不是很深入,理解不是很透彻,因此,运用导数解决上述问题时,学生难以理清内在的逻辑关系,造成一些误解与困惑.下面,本人结合自己的教学经验,对导函数奇偶性的充要条件及推论进行剖析.
可导函数f(x)与其导函数f′(x)有如下的结论:
定理1f′(x)为奇函数的充要条件是f(x)为偶函数.
定理2f′(x)为偶函数的充要条件是存在常数c,使f(x)的图象关于点(0,c)成中心对称.
证明:(1)充分性:
若f(x)为偶函数,则f(-x)=f(x),两边求导,由复合函数的求导法则,得
f′(-x)(-x)′=f′(x),即-f′(-x)=f′(x) ,
所以f′(-x)=-f′(x),
故f′(x)为奇函数.
必要性:
若f′(x)为奇函数,则f′(-x)+f′(x)=0.
设F(x)=f(x)-f(-x),则
F′(x)=f′(x)-[f(-x)]′=f′(x)+f′(-x)=0,
于是F(x)为常数函数,设
F(x)=f(x)-f(-x)=c ①
有F(-x)=f(-x)-f(x)=c②
由①+②得c=0,所以F(-x)=f(-x)-f(x)=0.
故f(-x)=f(x),即f(x)为偶函数.
(2)充分性:
若存在常数c,使f(x)的图象关于点(0,c)成中心对称,则f(-x)=2c-f(x).对该式两边求导,由复合函数的求导法则,可得f′(-x)(-x)′=-f′(x),即-f′(-x)=-f′(x),所以f′(-x)=f′(x),故f(x)为偶函数.
必要性:
若f′(x)为偶函数,则
f′(-x)=f′(x).设F(x)=f(x)+f(-x),则
F′(x)=f′(x)+[f(-x)]′=f′(x)-f′(-x)=0,
故F(x)为常数函数,于是存在常数2c,使得
F(x)=f(x)+f(-x)=2c.
从而f(-x)=2c-f(x),故f(x)的图象关于点(0,c)成中心对称.
对于结论(2),若f(0)存在,则c=f(0).
这是因为由f(-x)=2c-f(x)恒成立,令x=0 ,得
f(0)=c,所以f(-x)=2f(0)-f(x),即f(-x)-f(0)=-[f(x)-
f(0)],故函数f(x)-f(0)是奇函数.
若f(0)=0,则c=0,f(-x)=-f(x).
由此可得下面两个推论:
推论1 若可导函数f(x)在x=0处有定义,则导函数f′(x)是偶函数的充要条件是f(x)-f(0)为奇函数.
推论2 若可导函数f(x)满足f(0)=0,导函数
f′(x)是偶函数的充要条件是f(x)为奇函数.
论
〔中图分类号〕 G633.6〔文献标识码〕 C
〔文章编号〕 1004—0463(2011)04(B)—0080—01
导数作为解决数学问题的有力工具,在求解函数的单调性、极(最)值、切线等问题中有着广泛的应用。近几年的高考中,导数已成为必考内容,而且比重逐年增大.但由于高中阶段对导数的研究不是很深入,理解不是很透彻,因此,运用导数解决上述问题时,学生难以理清内在的逻辑关系,造成一些误解与困惑.下面,本人结合自己的教学经验,对导函数奇偶性的充要条件及推论进行剖析.
可导函数f(x)与其导函数f′(x)有如下的结论:
定理1f′(x)为奇函数的充要条件是f(x)为偶函数.
定理2f′(x)为偶函数的充要条件是存在常数c,使f(x)的图象关于点(0,c)成中心对称.
证明:(1)充分性:
若f(x)为偶函数,则f(-x)=f(x),两边求导,由复合函数的求导法则,得
f′(-x)(-x)′=f′(x),即-f′(-x)=f′(x) ,
所以f′(-x)=-f′(x),
故f′(x)为奇函数.
必要性:
若f′(x)为奇函数,则f′(-x)+f′(x)=0.
设F(x)=f(x)-f(-x),则
F′(x)=f′(x)-[f(-x)]′=f′(x)+f′(-x)=0,
于是F(x)为常数函数,设
F(x)=f(x)-f(-x)=c ①
有F(-x)=f(-x)-f(x)=c②
由①+②得c=0,所以F(-x)=f(-x)-f(x)=0.
故f(-x)=f(x),即f(x)为偶函数.
(2)充分性:
若存在常数c,使f(x)的图象关于点(0,c)成中心对称,则f(-x)=2c-f(x).对该式两边求导,由复合函数的求导法则,可得f′(-x)(-x)′=-f′(x),即-f′(-x)=-f′(x),所以f′(-x)=f′(x),故f(x)为偶函数.
必要性:
若f′(x)为偶函数,则
f′(-x)=f′(x).设F(x)=f(x)+f(-x),则
F′(x)=f′(x)+[f(-x)]′=f′(x)-f′(-x)=0,
故F(x)为常数函数,于是存在常数2c,使得
F(x)=f(x)+f(-x)=2c.
从而f(-x)=2c-f(x),故f(x)的图象关于点(0,c)成中心对称.
对于结论(2),若f(0)存在,则c=f(0).
这是因为由f(-x)=2c-f(x)恒成立,令x=0 ,得
f(0)=c,所以f(-x)=2f(0)-f(x),即f(-x)-f(0)=-[f(x)-
f(0)],故函数f(x)-f(0)是奇函数.
若f(0)=0,则c=0,f(-x)=-f(x).
由此可得下面两个推论:
推论1 若可导函数f(x)在x=0处有定义,则导函数f′(x)是偶函数的充要条件是f(x)-f(0)为奇函数.
推论2 若可导函数f(x)满足f(0)=0,导函数
f′(x)是偶函数的充要条件是f(x)为奇函数.