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关于点(h,k)成中心对称的函数及其在定积分中的应用

2022-05-31田淑环王淑燕

保定学院学报 2022年3期
关键词:中心对称计算公式定义域

郭 芳,田淑环,王淑燕

(保定学院 数据科学与软件工程学院,河北 保定 071000)

设函数 (fx)的定义域D关于原点对称,若函数 (fx)为奇函数,有 (f-x)=-(fx),且其图像关于原点对称,即如果点P(x,(fx))是图像上的点,则与它关于原点对称的点P(0-x,-(fx))也在其图像上[1].此时,如果函数 (fx)在区间[-a,a](a>0)上可积,则有[2].将此结论推广,如果函数 (fx)的定义域D满足:对于任意的x∈D,都有2h-x∈D,且(fx)=-(f2h-x),则其图像关于点(h,0)成中心对称,又若函数 (fx)在区间[h-a,h+a](a>0)上可积,那么有[3].本文对上述结论进一步推广,利用这些结论计算某些类型的定积分,尤其是计算某些被积函数的原函数不易求得的定积分,简单而且实用.

1 主要结论

定理1设函数y=f(x)的定义域是D,对于任意的x∈D,都有2h-x∈D,点A(h,k)在y=f(x)的图像上,则y=f(x)的图像关于点A(h,k)成中心对称的充分且必要条件是:对于任意的x∈D,有f(x)=-f(2hx)+2k.函数图像见图1.

图1 关于点A(h,k)成中心对称的函数图像

证明在函数y=f(x)的图像上,任意取一个点P(x,f(x)).

先证必要性.因为y=f(x)的图像关于点A(h,k)成中心对称,所以点P关于点A的中心对称点P0必在曲线y=f(x)上,这样点A就是线段PP0的中点.设点P0(x0,f(x0)),有

2 应用举例

3 在高等数学教学中的作用

高等数学作为理工类非数学专业的公共基础课,按教学功能可分为基础模块、提高模块和拓展模块.基础模块立足于专业调研,体现“理论适当,够用为度”,满足专业后继课程对数学的基本需要;提高模块针对继续深造及有更高要求的学生设定,如考研和参加数学竞赛;拓展模块则是为了培养学生科学素养,或者提高解决实际问题的能力设定,包括数学建模、与专业或实际问题紧密联系的数学交叉内容.

在高等数学教学中,将奇函数的定积分计算公式逐步拓展,得到函数f(x)的图像关于点(h,0)成中心对称的判定条件以及此类函数的定积分计算公式,进一步推广,得到函数f(x)的图像关于点(h,k)成中心对称的充要条件,以及该类函数的定积分计算公式.这对于学习上有考研深造或者参加数学竞赛等更高要求的学生来说,能够提高他们的计算能力和逻辑推理能力,培养数学思维能力,从而提高高等数学的课堂效益.

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