🐜 蚂蚁微积分 · 补缺 51 天
预备阶段:三角函数 · Day 6 / 51

周期性

周期函数周期公式

🎯 今天要会做什么

真题选择/填空里经常直接问「y=cos2xy=\cos 2x 的周期」,今天就把这一类拿稳。


📖 知识点精讲

1. 什么是周期函数

如果存在正数 TT,使得对所有 xx 都有

f(x+T)=f(x),f(x+T)=f(x),

就说 ff周期函数,最小的正 TT最小正周期(通常说「周期」就指它)。

2. 基本周期

sinxcosx 的周期是 2π,tanx 的周期是 π.\sin x、\cos x \text{ 的周期是 } 2\pi,\qquad \tan x \text{ 的周期是 } \pi.

3. 系数 kk 怎么影响周期

把里面的 xx 换成 kxkx,图像被横向压缩 k|k|,周期也变为原来的 1k\dfrac{1}{|k|}

sin(kx)cos(kx) 的周期=2πk,tan(kx) 的周期=πk.\sin(kx)、\cos(kx)\text{ 的周期} = \frac{2\pi}{|k|},\qquad \tan(kx)\text{ 的周期} = \frac{\pi}{|k|}.

例如 sin2x\sin 2x 把一个周期压成一半,周期是 2π2=π\dfrac{2\pi}{2}=\pi

x y O 1 2 3 4 5 6 -1 1 sin xsin 2x
y = sin x(橙,周期 2π)与 y = sin 2x(蓝,周期 π):k 越大,波越密、周期越短。

✍️ 例题精解

例 1 y=cos2xy=\cos 2x 的周期

 k=2k=2,用 2πk\dfrac{2\pi}{|k|}

T=2π2=π.T=\frac{2\pi}{2}=\pi.

例 2 y=3sinπ2xy=3\sin\dfrac{\pi}{2}x 的周期

 幅度前的 33 不影响周期,只看里面的系数 k=π2k=\dfrac{\pi}{2}

T=2ππ/2=2π×2π=4.T=\frac{2\pi}{\pi/2}=2\pi\times\frac{2}{\pi}=4.

例 3 y=tanx2y=\tan\dfrac{x}{2} 的周期

 tan(kx)\tan(kx) 周期是 πk\dfrac{\pi}{|k|},这里 k=12k=\dfrac12

T=π1/2=2π.T=\frac{\pi}{1/2}=2\pi.

注意:tan\tan 的基准周期是 π\pi(不是 2π2\pi),别和 sin\sincos\cos 弄混。


🧮 课堂练习

先自己做,再展开看答案。错题归入「三角函数」分类。

  1. y=sin3xy=\sin 3x 的周期。
  2. y=cosx3y=\cos\dfrac{x}{3} 的周期。
  3. y=tan2xy=\tan 2x 的周期。
  4. y=2cosπxy=2\cos \pi x 的周期。
  5. y=sinx2y=\sin\dfrac{x}{2} 的周期。
参考答案
  1. 2π3\dfrac{2\pi}{3}
  2. 2π1/3=6π\dfrac{2\pi}{1/3}=6\pi
  3. π2\dfrac{\pi}{2}tan\tanπk\dfrac{\pi}{|k|}
  4. 2ππ=2\dfrac{2\pi}{\pi}=2
  5. 2π1/2=4π\dfrac{2\pi}{1/2}=4\pi

🎓 真题实战

下面两道直接来自历年卷,只用今天的周期公式就能做:

真题 1 (2024 年 10 月 · 第 6 题,填空) 函数 y=cos2xy=\cos 2x 的周期为 ______。

真题 2 (2022 年 10 月 · 第 1 题,选择) 设 f(x)=cosx2f(x)=\cos\dfrac{x}{2},则 f(x)f(x) 是 A. 无界函数 B. 周期为 4π4\pi 的周期函数 C. 单调函数 D. 周期为 2π2\pi 的周期函数

真题参考答案

真题 1 k=2k=2T=2π2=πT=\dfrac{2\pi}{2}=\pi

真题 2 k=12k=\dfrac12T=2π1/2=4πT=\dfrac{2\pi}{1/2}=4\pi,故选 B。(cos\cos 有界、非单调,A、C 错;周期不是 2π2\pi,D 错。)

想看它们在整张卷里的位置,可点开 2024 年 10 月真题2022 年 10 月真题


🔑 小结 / 易错点