题目内容

定义:对于函数f(x),若存在非零常数M,T,使函数f(x)对于定义域内的任意实数x,都有f(x+T)-f(x)=M,则称函数f(x)是广义周期函数,其中称T为函数f(x)的广义周期,M称为周距.
(1)证明函数f(x)=x+(-1)x(x∈Z)是以2为广义周期的广义周期函数,并求出它的相应周距M的值;
(2)试求一个函数y=g(x),使f(x)=g(x)+Asin(ωx+φ)(x∈R)(A、ω、φ为常数,A>0,ω>0)为广义周期函数,并求出它的一个广义周期T和周距M;
(3)设函数y=g(x)是周期T=2的周期函数,当函数f(x)=-2x+g(x)在[1,3]上的值域为[-3,3]时,求f(x)在[-9,9]上的最大值和最小值.
考点:函数的周期性
专题:函数的性质及应用
分析:(1)由已知条件推导出f(x+2)-f(x)═2,由此证明函数f(x)=x+(-1)x(x∈Z)是广义周期函数,它的周距为2.
(2)设g(x)=kx+b(k≠0),由f(x+
2π
ω
)-f(x)
=
2kπ
ω
,推导出f(x)是广义周期函数,并能求出并求出它的一个广义周期T和周距M.
(3)由f(x+2)-f(x)=-4,知f(x)是广义周期函数,且T=2,M=-4,由此能求出f(x)在[-9,9]上的最大值和最小值.
解答: (本题满分(16分);第(1)小题(4分),第(2)小题(5分),第(3)小题7分)
(1)证明:∵f(x)=x+(-1)x(x∈Z),
∴f(x+2)-f(x)=[(x+2)+(-1)x+2]-[x+(-1)x]=2,(非零常数)
∴函数f(x)=x+(-1)x(x∈Z)是广义周期函数,
它的周距为2.(4分)
(2)解:设g(x)=kx+b(k≠0),
则f(x)=kx+b+Asin(ωx+φ)
∵f(x+
2π
ω
)-f(x)
=k(x+
2π
ω
)+b+Asin[ω(x+
2π
ω
)+φ]-[kx+b+Asin(ωx+φ)]=
2kπ
ω
(非零常数) 
∴f(x)是广义周期函数,且T=
2π
ω
,M=
2kπ
ω
.( 9分)
(3)解:∵f(x+2)-f(x)=-2(x+2)+g(x+2)+2x-g(x)=-4,
∴f(x)是广义周期函数,且T=2,M=-4.(10分)
设x1,x2∈[1,3]满足f(x1)=-3,f(x2)=3,
由f(x+2)=f(x)-4得:
f(x1+6)=f(x1+4)-4=f(x1+2)-4-4
=f(x1)-4-4-4=-3-12=-15,
又∵f(x+2)=f(x)-4<f(x),
∴f(x)在区间[-9,9]上的最小值是x在[7,9]上获得的,
而x1+6∈[7,9],∴f(x)在[-9,9]上的最小值为-15.( 13分)
由f(x+2)=f(x)-4,
得f(x-2)=f(x)+4,
∴f(x2-10)=f(x2-8)+4=f(x2-6)+4+4=…=f(x2)+20=23,
又∵f(x-2)=f(x)+4>f(x),
∴f(x)在区间[-9,9]上的最大值是x在[-9,-7]上获得的,
而x2-10∈[-9,-7],f(x)在[-9,9]上的最大值为23.(16分)
点评:本题考查广义周期函数的证明,考查广义周期函数的求法,考查函数的最大值的求法,解题时要认真审题,注意等价转化思想的合理运用.
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