函数奇偶性
函数奇偶性(奇函数/偶函数,英文:Even function / Odd function)是描述函数图像对称性的一种基本性质。对于一个定义域关于原点对称的函数而言,如果恒成立,则称为偶函数,如果恒成立,则为奇函数。
1727 年,瑞士数学家欧拉 (L. Euler) 在研究幂函数的性质时首次提出函数奇偶性的概念,“奇函数”“偶函数”的命名也是根据指数为偶数的幂函数为偶函数,而指数为奇数的幂函数为奇函数而得来的。
基本概念
定义
设函数的定义域关于原点对称,若对任意,恒有
,
则称函数为偶函数。
例如,二次函数,余弦函数等都属于偶函数。
若对任意,恒有
,
则称函数为奇函数。
例如,整理函数,正弦函数等都属于奇函数。
如果一个函数是奇函数或偶函数,那么就说这个函数具有奇偶性,不具有奇偶性的函数叫做非奇非偶函数。
例如,一次函数,反余弦函数等均为非奇非偶函数。
几何意义
偶函数的图形关于轴对称,奇函数的图形关于坐标原点对称,如下图所示。
判别
判别方法
在关于原点对称的定义域上,通过计算或,则是奇(偶)函数。
(1)奇函数之间相加减仍为奇函数,偶函数之间相加减仍为偶函数;
(2)奇函数乘偶函数为奇函数,偶函数乘偶函数为偶函数,奇函数乘奇函数为偶函数。
如果给出了函数图像,还可以通过观察图像是否关于轴或者坐标原点对称来判断是否为奇(偶)函数。
判别步骤
(1) 首先确定函数的定义域,并判断其定义域是否关于原点对称;
(2) 确定与的关系;
(3) 作出相应结论:
若,则是偶函数;
若,则是奇函数。
相关结论
(1) 两个奇 (偶) 函数的和仍为奇( 偶) 函数。
(2) 两个偶函数之积仍为偶函数。
(3) 两个奇函数之积成为偶函数。
(4) 奇函数与偶函数之积是奇函数。
5. 定义在上的函数为奇 (偶) 函数的充要条件是对任何,如下条件之一成立:
(1) ,其中。
(2) 或。
6.假设函数的傅里叶变换为,即:
1) 当是实函数时,通常为复函数,并且其实部为偶函数,虚部为奇函数。
2) 当是实偶函数时,为实偶函数。
3) 当是实奇函数时,为虚奇函数。
也就是说,傅里叶变换不改变原函数的奇偶性,该性质称为傅里叶变换的奇偶虚实对称性。
式中,
上述形式也称为函数的麦克劳林级数,它是函数在处的泰勒展开形式。
如果为偶函数,则其麦克劳林展开式中只含有的偶次幕的项,也就是:
如果为奇函数,则其麦克劳林展开式中只含有的奇次幕的项,也就是:
推广
广义奇函数
设函数的定义域为,如存在点,使得对任何,都有且,则称为广义奇函数。
可以看到,广义奇函数的图像关于是中心对称的。从本定义出发,三次函数,反比例函数均为广义奇函数。
广义偶函数
设函数定义域为,如果存在直线,使得对任何,都有,且
,则称为广义偶函数。
由定义可知,广义偶函数的图像关于某一直线对称。从本定义出发,二次函数为广义偶函数。此外,当时,方程变为,此时上述定义与偶函数定义等价。
参考资料
奇函数.术语在线.2023-06-03
偶函数.术语在线.2023-06-03