一道高中函数的奥赛题目
(1)记g(x)=(f(x)+f(-x))/2,h(x)=(f(x)-f(-x))/2,则f(x)=g(x)+h(x),且g(x)是偶函数,h(x)是奇函数,对任意的x∈R,g(x+2π)=g(x),h(x+2π)=h(x)。令f1(x)=g(x)+g(x+π),x!=kπ+π/2,f2(x)=(g(x)-g(x+π))/2cosx;x=kπ+π/2时f2(x)=0;x!=kπ时,f3(x)=(h(x)-h(x+π))/2sinx;x=kπ时,f3(x)=0;
x!=kπ/2时f4(x)=(h(x)+h(x+π))/2sin2x;x=kπ/2时f4(x)=0;,其中k为任意整数。
容易验证fi(x),i=1,2,3,4是偶函数,且对任意的x∈R,fi(x+π)=fi(x),i=1,2,3,4。
(2)下证对任意的x∈R,有f1(x)+f2(x)cosx=g(x)。当x!=kπ+π/2时,显然成立;当x=kπ+π/2时带入得g(x+π)=g(kπ+3π/2)=g(kπ+3π/2)-2(k+1)π)=g((-kπ-π/2)=g(kπ+π/2)=g(x),同样成立,故对任意的x∈R,f1(x)+f2(x)cosx=g(x)。
下证对任意的x∈R,有f3(x)sinx+f4(x)sin2x=h(x)。当想x!=kπ/2时,显然成立;当x=kπ时,h(x)=h(kπ)=h(kπ-2kπ)=h(-kπ)=-h(kπ),所以h(x)=h(kπ)=0,而此时f3(x)sinx+f4(x)sin2x=0,故h(x)=f3(x)sinx+f4(x)sin2x;当x=kπ+π/2时,h(x+π)=h(kπ+3π/2)=h(kπ+3π/2)-2(k+1)π)=h(-kπ-π/2)=-h(kπ+π/2)=-h(x),
,故f3(x)sinx=h(x),又f4(x)sin2x=0,从而有h(x)=f3(x)sinx+f4(x)sin2x。
于是对任意的x∈R,有f3(x)sinx+f4(x)sin2x=h(x)。综上所述结论得证
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