kaoyan3basic 高等数学 第616题

教材习题

📝 题目

### 第616题 616 设函数 $f(x)$ 满足 $\displaystyle f\left(x+\frac{1}{2}\right)=\frac{1}{2}+\sqrt{f(x)-f^{2}(x)}, x \in(-\infty,+\infty)$ ,则 $f(x)$ 的周期为 (A)1. (B)$\displaystyle \frac{1}{2}$ . (C)$\displaystyle \frac{1}{3}$ . (D)$\displaystyle \frac{1}{4}$ .

💡 答案解析

**答案**:A **解析**: 步骤1:令$y = f(x)$,则$\displaystyle f\left(x+\frac{1}{2}\right) = \frac{1}{2} + \sqrt{y - y^2}$,平方得$\displaystyle \left( f\left(x+\frac{1}{2}\right) - \frac{1}{2} \right)^2 = y - y^2$,即$\displaystyle f^2\left(x+\frac{1}{2}\right) - f\left(x+\frac{1}{2}\right) + \frac{1}{4} = y - y^2$。 步骤2:整理得$\displaystyle f^2\left(x+\frac{1}{2}\right) - f\left(x+\frac{1}{2}\right) + y^2 - y + \frac{1}{4} = 0$,即$\displaystyle \left( f\left(x+\frac{1}{2}\right) - \frac{1}{2} \right)^2 + \left( y - \frac{1}{2} \right)^2 = \frac{1}{2}$。 步骤3:令$\displaystyle g(x) = f(x) - \frac{1}{2}$,则$\displaystyle g^2\left(x+\frac{1}{2}\right) + g^2(x) = \frac{1}{2}$。 步骤4:将$x$替换为$\displaystyle x+\frac{1}{2}$,得$\displaystyle g^2(x+1) + g^2\left(x+\frac{1}{2}\right) = \frac{1}{2}$,两式相减得$g^2(x+1) = g^2(x)$,故$g(x+1) = \pm g(x)$。 步骤5:代入原式,由$\displaystyle g\left(x+\frac{1}{2}\right) = \sqrt{\frac{1}{2} - g^2(x)}$非负,可知$g(x+1) = g(x)$,周期为1。 **难度**:★★★★☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/6
目标:引入新变量简化表达式
令 y = f(x),则原式变为 f(x+1/2) = 1/2 + sqrt(y - y^2)。
公式:f(x+1/2) = 1/2 + sqrt(y - y^2)
提示:通过变量替换将复杂函数关系转化为代数方程。
步骤 2/6
目标:平方消去根号
将等式两边减去1/2后平方,得 (f(x+1/2) - 1/2)^2 = y - y^2,展开得 f^2(x+1/2) - f(x+1/2) + 1/4 = y - y^2。
公式:(f(x+1/2) - 1/2)^2 = y - y^2
提示:平方时注意等式两边同时操作,保持等价性。
步骤 3/6
目标:整理得到对称形式
移项得 f^2(x+1/2) - f(x+1/2) + y^2 - y + 1/4 = 0,配方得 (f(x+1/2) - 1/2)^2 + (y - 1/2)^2 = 1/2。
公式:(f(x+1/2) - 1/2)^2 + (f(x) - 1/2)^2 = 1/2
提示:配方是处理二次型的常用技巧。
步骤 4/6
目标:定义新函数简化方程
令 g(x) = f(x) - 1/2,则方程化为 g^2(x+1/2) + g^2(x) = 1/2。
公式:g^2(x+1/2) + g^2(x) = 1/2
提示:新函数g(x)将常数项平移,使方程更简洁。
步骤 5/6
目标:递推得到周期关系
将x替换为x+1/2,得 g^2(x+1) + g^2(x+1/2) = 1/2,与原式相减得 g^2(x+1) = g^2(x),故 g(x+1) = ±g(x)。
公式:g^2(x+1) = g^2(x)
提示:通过递推和相减消去中间项,得到周期关系。
步骤 6/6
目标:确定符号并得出周期
由原式知 g(x+1/2) = sqrt(1/2 - g^2(x)) ≥ 0,代入 g(x+1) = ±g(x) 检验,得 g(x+1) = g(x),因此周期为1。
公式:g(x+1) = g(x)
提示:注意非负性约束排除负号情况。

📷 拍照上传批改

拍照上传批改功能已预留入口,后续接入图片上传、OCR识别与AI批改。