周期函数与其导函数周期相同的一个条件 周期函数的导数相同吗

时间:2019-02-09 来源:东星资源网 本文已影响 手机版

  摘 要:周期函数与导函数的周期可以保持不变,但并非完全相同,须满足一定的条件,它们才能够相同。   关键词:可微;原函数;导函数;周期性    命题:可微分的周期函数,其导函数仍为具有相同周期的周期函数。
   我们讨论的周期相同,是指二者周期的集合相同(原函数的周期一定是导函数的周期;反之,导函数的周期一定是原函数的周期),或者二者最小正周期相同。
   文献1中给出的“证明”,是由f(x+T)=f(x)得f"(x+T)=f"(x)[1],这只能说明原函数的最小正周期T是导函数的一个周期,即对导函数的最小正周期T "而言,有T=KT "(K为正整数).至于T是否为导函数的一个周期,即:是否T=T ",并未得证,尚需证T "一定也是原函数f(x)的一个周期:f(x+T ")=f(x),才有T=T ".许多书上的证明多是如此。
   本文将指出:可微周期函数与其导函数最小正周期并非一定相同;同时,给出一个周期相同的一个充分条件。
  1 现举一反例
   我们约定J表示整数集合,R表示实数集合,E(x)表示不超过x的最大整数。
   例1 设 ,考察定义在D上的函数f(x)=x-E(x) .
   与正切函数类似,虽然f(x)在R上有可列间断点,但f(x)在其定义域D中每点连续可微.
   首先,1/2不会是f(x)的周期,这只要取x0=k+1/4,有x0∈D,f(x0)=1/4;
   x0+1/2=k+3/4∈D,f(x0+1/2)=3/4,便有f(x0+1/2)≠f(x0).
   f(x)的导函数f "(x)=1,1/2是f "(x)的一个周期.因为,对任意x∈D,x+1/2∈D,f"(x)= f "(x+1/2)=1.
   这样,我们已经得到f(x)与f "(x)周期集合不同,自然,最小正周期就不会相同.当然,我们也可以分别证明,f(x)最小正周期为1,f "(x)最小正周期为1/2.
   通过f(x)与f "(x)的图像来对比,结论也是非常明显的(如图1)
  
  图1
   例2设D={x|x∈R-J}.考察定义在D中的函数
  
   同样,f(x)的导函数f "(x)=2[x-E(x)],x∈D
   可以例1一样,验证1是f "(x)的周期而不是f(x)的周期,从而二者周期不同.不过,现在我们采用另外的办法,证明f(x)的最小正周期为2,而f "(x)的一个周期为1,则f "(x)的最小正周期T "≤1,便有T "≤1≤2=T,即T "=T.
   对任意x∈D,有x+2∈D,且
  
   可知,2是f(x)的一个周期.再证任何一个小于2的正整数ε不会是f(x)的周期.
   若ε=1,对任意x∈D,也有x+1∈D,但
  
   若ε≠1,0

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