下列函数中哪一个不是周期函数?( )A. y=cos(x-2).B. y=cos 4x.C. y=1+sin pi x.D. y=xcos x.
下列函数中哪一个不是周期函数?( ) A. $y=\cos(x-2)$. B. $y=\cos 4x$. C. $y=1+\sin \pi x$. D. $y=x\cos x$.
题目解答
答案
我们来逐项分析这些选项,判断哪一个函数不是周期函数。
定义回顾:
一个函数 $ f(x) $ 是周期函数,如果存在一个正数 $ T $,使得对所有 $ x $ 都有:
$f(x + T) = f(x)$
最小的这样的 $ T $ 称为最小正周期。
选项 A: $ y = \cos(x - 2) $
这是一个平移后的余弦函数。我们知道:
$\cos(x - 2) = \cos x \cdot \cos 2 + \sin x \cdot \sin 2$
它仍然是一个余弦函数,只是向右平移了 2 个单位。平移不会改变周期性,所以它仍然是周期函数。
- 周期: 与 $ \cos x $ 相同,即 $ 2\pi $
✅ 是周期函数。
选项 B: $ y = \cos 4x $
这是频率为 4 的余弦函数。
我们知道 $ \cos kx $ 的周期是:
$T = \frac{2\pi}{k}$
所以:
$T = \frac{2\pi}{4} = \frac{\pi}{2}$
✅ 是周期函数。
选项 C: $ y = 1 + \sin \pi x $
这个函数由常数项 1 和一个正弦函数组成。
- $ \sin \pi x $ 的周期是:
$T = \frac{2\pi}{\pi} = 2$
加上常数不会改变周期性。
✅ 是周期函数。
选项 D: $ y = x \cos x $
这个函数是多项式乘以余弦函数。
我们来分析它是否是周期函数。
假设它是周期函数,周期为 $ T > 0 $,那么应满足:
$x \cos x = (x + T) \cos(x + T)$
但注意:
- $ x \cos x $ 中,前面的 $ x $ 是一个非周期函数(线性函数),而 $ \cos x $ 是周期函数。
- 两者的乘积 不是周期函数,因为 $ x $ 会不断增长,而 $ \cos x $ 是有界的,但乘积的幅度会随着 $ x $ 增大而变大,无法重复。
举例说明:
- $ x = 0 $: $ y = 0 \cdot \cos 0 = 0 $
- $ x = 2\pi $: $ y = 2\pi \cdot \cos(2\pi) = 2\pi \cdot 1 = 2\pi $
- $ x = 4\pi $: $ y = 4\pi \cdot \cos(4\pi) = 4\pi \cdot 1 = 4\pi $
可以看到,函数值随着 $ x $ 增大而不断变大,没有重复,不是周期函数。
❌ 不是周期函数
✅ 最终答案:
$\boxed{D}$
选项 D 中的函数 $ y = x \cos x $ 不是周期函数。