核心结论是 cosx 也就是余弦函数属于偶函数,判定依据是满足偶函数定义 f (-x)=f (x),也就是 cos (-x)=cosx,这个是高中三角函数高频考点,和 sinx 是奇函数形成对照,很多同学容易把 sinx 和 cosx 奇偶性记混,核心判断逻辑就是看函数图像,cosx 图像关于 y 轴对称,这是偶函数最直观特征,而 sinx 图像关于原点对称,属于奇函数,同时 cosx 定义域是全体实数,定义域关于原点对称,满足奇偶性判定的前提条件,这个性质在积分、傅里叶级数、化简三角表达式里面经常用到,尤其是定积分对称区间积分的时候,可以利用 cosx 是偶函数这个性质直接简化计算,不需要完整积分运算。
奇偶性判定定义回顾
偶函数定义:函数 f (x) 定义域关于原点对称,并且对定义域内任意 x,都有 f (-x)=f (x),图像关于 y 轴对称
奇函数定义:函数 f (x) 定义域关于原点对称,并且对定义域内任意 x,都有 f (-x)=-f (x),图像关于原点对称
推导证明
f (x)=cosx
计算 f (-x)=cos (-x)
根据诱导公式 cos (-x)=cosx
也就是 f (-x)=f (x)
完全符合偶函数定义,所以 cosx 是偶函数
配套对照表
| 函数 | 奇偶性 | 诱导公式 | 图像特征 |
|---|---|---|---|
| cosx | 偶函数 | cos(-x)=cosx | 关于 y 轴对称 |
| sinx | 奇函数 | sin(-x)=-sinx | 关于原点对称 |
| tanx | 奇函数 | tan(-x)=-tanx | 关于原点对称 |
深度拓展应用
1 对称区间定积分
积分从负 a 到 a cosx dx = 2 倍积分从 0 到 a cosx dx,利用偶函数性质直接简化
2 复合函数拓展
cos (kx) 依然是偶函数,k 为常数,cos (-kx)=cos (kx)
注意 cos (x+π/2) 就不再是偶函数,因为平移之后对称性被破坏,这个是易错点,不是只要带 cos 就一定是偶函数,必须是 cos 里面自变量是单纯 x 或者 kx
3 和其他性质搭配
cosx 除了是偶函数,同时还是周期函数,周期为 2π
易错点清单
1 混淆 cosx 和 sinx 奇偶性,误把 cosx 当成奇函数
2 认为只要是 cos 形式的函数全部都是偶函数,忽略平移后的复合函数会改变奇偶性
3 忘记奇偶性前提:定义域必须关于原点对称
【常见问题】
问题 1 cos 是偶函数,那 cos2x 也是偶函数吗
回答 1 cos2x 仍然是偶函数,满足 cos (-2x)=cos2x,判定逻辑和 cos 是偶函数一致,自变量只是变成倍数,不改变 cos 是偶函数这个性质。
问题 2 为什么 cos 是偶函数但是 cos (x+π) 不是偶函数
回答 1 cos (x+π) 是平移之后的函数,不再满足 f (-x)=f (x),所以不能因为原函数 cos 是偶函数,就认定所有带 cos 的复合函数都是偶函数,判断的时候仍然要按照奇偶定义重新验证。
问题 3 对称区间积分利用 cos 是偶函数有什么好处
回答 1 利用 cos 是偶函数性质,负 a 到 a 积分可以减半计算,只需要算 0 到 a 积分再乘以 2,大幅减少定积分计算量,这也是 cos 是偶函数这个性质最常用考点。
问题 4 cos 是偶函数,那它在 x=0 处导数有什么特点
回答 1 偶函数在 x=0 处如果可导,导数一定等于 0,cos 是偶函数,cosx 导数是 - sinx,代入 x=0,导数等于 0,符合偶函数这个推论。
【免责申明】
本内容属于高中三角函数性质学习演示,判定基于标准实数域余弦函数,特殊定义域修改后的 cos 函数不适用,考试答题请按照教材规范书写,本内容不替代课堂教学。
