📐 第 7 課 · 函式的基本性質

對稱的戰場

你有沒有⚠️ 注意過:有些圖形左右對稱,有些旋轉 180° 後不變?🤔 這就是函式的奇偶性

🎮 互動教學 ⏱ 約 15 分鐘 📐 人教版必修第一冊 · 第三章

🎯 本課學習目標

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🎮 觀察地圖的對稱性
👆 點選「開始演示」體驗 →
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🎮 觀察地圖的對稱性

戰場地圖上有兩個對稱的陣地。觀察:奇函式關於原點對稱(旋轉 180°),偶函式關於 y 軸對稱(映象)。

奇函式 (原點對稱) f(x) = x³
💡 小提示

先點「▶ 開始演示」,再切換奇/偶函式。⚠️ 注意看紅點和綠點的對稱關係!

f(x) 值
0.00
當前點
f(-x) 值
0.00
對稱點
關係
-
奇偶性

📊 實時資料表

xf(x)f(-x)關係

📈 實時函式影象

🎯 觀察要點:奇函式滿足 f(-x) = -f(x),偶函式滿足 f(-x) = f(x)。在圖象上,奇函式關於原點對稱,偶函式關於 y 軸對稱。
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📖 奇函式與偶函式

🔍 從遊戲中「抽象」

剛才的戰場地圖遊戲中,我們觀察了兩種對稱性。你發現了什麼?

遊戲中的事實
地圖左邊和右邊完全一樣(映象)
↓ 抽象
f(-x) = f(x) → 偶函式
遊戲中的事實
地圖旋轉 180° 後和原來一樣
↓ 抽象
f(-x) = -f(x) → 奇函式
關鍵特徵
給定一個 x,看 -x 處的值是什麼關係
↓ 抽象
比較 f(-x) 與 f(x)

📖 奇偶性的定義

人教版必修第一冊(P82):

📘 偶函式

設函式 f(x) 的輸入的範圍(x的取值範圍)為 I,如果 ∀x ∈ I,都有 -x ∈ I,且 f(-x) = f(x),那麼函式 f(x) 就叫做偶函式。(圖象關於 y 軸對稱)

📘 奇函式

設函式 f(x) 的輸入的範圍(x的取值範圍)為 I,如果 ∀x ∈ I,都有 -x ∈ I,且 f(-x) = -f(x),那麼函式 f(x) 就叫做奇函式。(圖象關於原點對稱)

💡 一句話理解

• 偶函式 = 映象對稱(左右一樣)

• 奇函式 = 中心對稱(旋轉 180° 不變)

🧩 常見函式的奇偶性

① 奇函式舉例
f(x) = x, x³, x⁵, sin(x)
↓
奇次冪、正弦
② 偶函式舉例
f(x) = x², x⁴, cos(x), |x|
↓
偶次冪、餘弦、絕對值
③ 非奇非偶
f(x) = x + 1, eˣ
↓
不滿足任一條件
判斷步驟: ① 看輸入的範圍(x的取值範圍)是否關於原點對稱
    ② 計算 f(-x)
    ③ 比較 f(-x) 與 f(x) 的關係

⭐ 奇偶性的幾何意義

奇偶性不只是代數公式,它有非常直觀的幾何意義:

偶函式: 圖象關於 y 軸 對稱 → 映象翻轉後重合
奇函式: 圖象關於 原點 對稱 → 旋轉 180° 後重合

在炸彈人遊戲中,如果戰場是偶函式對稱的,那麼左邊的陷阱右邊也有; 如果是奇函式對稱的,左邊的陷阱右邊變成了「反向陷阱」。

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🔬 調節冪次,觀察奇偶性變化
拖動滑塊 →

對於冪函式(x的n次方) y = xⁿ,當 n 為奇數時是奇函式,當 n 為偶數時是偶函式。 拖動滑塊改變 n 的值,觀察圖象的對稱性變化。

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y = x3 → 奇函式
💡 當 n = 3(奇數)時,y = x³ 是奇函式,圖象關於原點對稱。
🎮 遊戲對照

把 n 調到 2,觀察拋物線 y=x² 的對稱性——它關於 y 軸對稱,是偶函式!

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🎯 挑戰關卡:檢驗你的掌握程度
共 4 題 · 👆 點選選項作答
1 下列函式中,是奇函式的是(  )
用奇偶性的定義判斷
2 如果 f(x) 是偶函式,且 f(3) = 5,那麼 f(-3) 等於(  )
用偶函式的定義 f(-x) = f(x)
3 函式 f(x) = x² + 1 的圖象關於(  )對稱
判斷對稱性
4 下列說法正確的是(  )
綜合判斷
💻
Python 核心程式碼:判斷函式的奇偶性
講乾貨 · 核心 10 行
🐍 判斷奇偶性 ▼ 👆 點選展開程式碼 →
lesson7_parity.py📋 複製
def check_parity(f, x_vals):
 """判斷函式 f 的奇偶性"""
 is_even = True
 is_odd = True
 for x in x_vals:
 if abs(f(-x) - f(x)) > 1e-9:
 is_even = False
 if abs(f(-x) + f(x)) > 1e-9:
 is_odd = False
 if is_even: return '偶函式'
 if is_odd: return '奇函式'
 return '非奇非偶'
# 測試
print(check_parity(lambda x: x**3, [-3,-2,-1,1,2,3])) # 奇函式
print(check_parity(lambda x: x**2+1, [-3,-2,-1,1,2,3])) # 偶函式
print(check_parity(lambda x: x+1, [-3,-2,-1,1,2,3])) # 非奇非偶
▶ 執行輸出
奇函式
偶函式
非奇非偶
📈 用 matplotlib 畫奇函式和偶函式 ▼ 對比兩種對稱性 →
lesson7_plot_parity.py📋 複製
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as pt
x = np.linspace(-3, 3, 200)
y_odd = x**3 # 奇函式
y_even = x**2 # 偶函式

pt.plot(x, y_odd, 'b-', label='奇函式: y=x³')
pt.plot(x, y_even, 'r-', label='偶函式: y=x²')
pt.axhline(0, color='k', lw=0.5)
pt.axvline(0, color='k', lw=0.5)
pt.legend()
pt.savefig('parity.png')
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📝 本課小結:回顧你的收穫

🎉 今天你學到了什麼?

🎮 從遊戲中來
戰場地圖的對稱性 → 兩種對稱:映象(y軸)和中心(原點)
📖 奇偶性定義
偶函式:f(-x)=f(x);奇函式:f(-x)=-f(x)
🧩 幾何意義
偶函式關於 y 軸對稱;奇函式關於原點對稱
📐 判斷方法
① 輸入的範圍(x的取值範圍)關於原點對稱 ② 計算 f(-x) ③ 比較關係
⭐ 常見結論
xⁿ:n 奇→奇函式,n 偶→偶函式;sin 奇,cos 偶
🔗 遊戲↔數學
地圖映象 = 偶函式;地圖旋轉180° = 奇函式
🎁 下節預告:第 8 課 —— 妖怪的巡邏路線(三角函式)
從週期性巡邏,理解正弦函式 y=Asin(ωx+φ)。學完奇偶性後,你會發現三角函式更有趣!
繼續學習 →