偶函数的公式是什么?

在函数的世界里,偶函数以一句简洁的等式确立了自己的身份——对于定义域内的每一个x,都有f(-x)=f(x)。这个公式像一根主线,串起了偶函数的所有特征,从图像到性质,从验证到应用,都围绕它展开。

最直观的例子藏在我们熟悉的函数里。二次函数y=x²是偶函数的“代言人”:当x=1时,y=1;x=-1时,y=(-1)²=1,刚好吻合f(-x)=f(x)。绝对值函数y=|x|更直白,x=5时y=5,x=-5时y=5,不管x是正还是负,结果都一样。就连三角函数中的余弦函数y=cosx,也遵守这个规则——cos(-π/6)=cos(π/6)=√3/2,余弦曲线在坐标系里沿y轴左右对称,正是公式的视觉化呈现。

这个公式里藏着偶函数的“对称基因”。因为当x和-x对应的函数值相等时,函数图像必然关于y轴对称,就像一面镜子立在y轴上,左边的点总能在右边找到一模一样的“镜像”。比如y=x²的抛物线,顶点在原点,向左延伸到x=-3时y=9,向右延伸到x=3时y也是9,左右两边严丝合缝;y=|x|的图像像一个“V”,顶点在原点,两边的斜线以y轴为轴,对称地向上伸展,都是这一公式的直观表达。

不过,公式生效有个“隐形条件”——定义域必须关于原点对称。如果一个函数的定义域是[2,5],那么x=3时,-3不在定义域里,根本法验证f(-3)=f(3),这样的函数再怎么满足“f(-x)=f(x)”,也不是偶函数。只有当x能取到a时,也能取到-a,公式才有意义,这是偶函数的“出生证明”。

偶函数的公式还带来了运算的“遗传性”。两个偶函数相加,结果还是偶函数——比如y=x²+cosx,代入-x后,(-x)²+cos(-x)=x²+cosx,刚好等于原函数;两个偶函数相乘,结果也还是偶函数——比如y=x²·|x|=|x³|,代入-x后,|(-x)³|=| -x³ | = |x³|,依然满足f(-x)=f(x)。就像两个“对称体质”的人结合,后代也会遗传对称的特质。

这个公式不止在课本里有用,还悄悄钻进了生活的角落。比如弹性势能的计算式E=½kx²,当弹簧被拉长x或压缩-x时,弹性势能都是½k(-x)²=½kx²,和x的正负关——这就是偶函数公式在物理中的应用,它释了为什么拉伸和压缩弹簧到相同程度,需要做的功一样多。再比如,一辆车沿y轴对称的路线行驶,它的位置纵坐标关于x的函数如果是偶函数,那么从x=2到x=-2的位置高度全相同,路线自然对称于y轴。

就连我们身边的小事也能找到它的影子:比如计算一个数的平方,不管是正数还是负数,结果都一样;比如测量两点到y轴的距离,x=4和x=-4的距离都是4,本质上都是f(-x)=f(x)的体现。

偶函数的公式就这么简单——f(-x)=f(x),却把函数的对称美、运算规律和实际应用都串在了一起。它不是枯燥的符号,而是一把钥匙,让我们能读懂函数的“性格”,看清图像的“轮廓”,甚至理生活里那些对称的秘密。

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