📐 第 7 课 · 函数的基本性质

对称的战场

你有没有⚠️ 注意过:有些图形左右对称,有些旋转 180° 后不变?🤔 这就是函数的奇偶性

🎮 互动教学 ⏱ 约 15 分钟 📐 人教版必修第一册 · 第三章

🎯 本课学习目标

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🎮 观察地图的对称性
👆 点击「开始演示」体验 →
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🎮 观察地图的对称性

战场地图上有两个对称的阵地。观察:奇函数关于原点对称(旋转 180°),偶函数关于 y 轴对称(镜像)。

奇函数 (原点对称) f(x) = x³
💡 小提示

先点「▶ 开始演示」,再切换奇/偶函数。⚠️ 注意看红点和绿点的对称关系!

f(x) 值
0.00
当前点
f(-x) 值
0.00
对称点
关系
-
奇偶性

📊 实时数据表

xf(x)f(-x)关系

📈 实时函数图像

🎯 观察要点:奇函数满足 f(-x) = -f(x),偶函数满足 f(-x) = f(x)。在图象上,奇函数关于原点对称,偶函数关于 y 轴对称。
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📖 奇函数与偶函数

🔍 从游戏中「抽象」

刚才的战场地图游戏中,我们观察了两种对称性。你发现了什么?

游戏中的事实
地图左边和右边完全一样(镜像)
↓ 抽象
f(-x) = f(x) → 偶函数
游戏中的事实
地图旋转 180° 后和原来一样
↓ 抽象
f(-x) = -f(x) → 奇函数
关键特征
给定一个 x,看 -x 处的值是什么关系
↓ 抽象
比较 f(-x) 与 f(x)

📖 奇偶性的定义

人教版必修第一册(P82):

📘 偶函数

设函数 f(x) 的输入的范围(x的取值范围)为 I,如果 ∀x ∈ I,都有 -x ∈ I,且 f(-x) = f(x),那么函数 f(x) 就叫做偶函数。(图象关于 y 轴对称)

📘 奇函数

设函数 f(x) 的输入的范围(x的取值范围)为 I,如果 ∀x ∈ I,都有 -x ∈ I,且 f(-x) = -f(x),那么函数 f(x) 就叫做奇函数。(图象关于原点对称)

💡 一句话理解

偶函数 = 镜像对称(左右一样)

奇函数 = 中心对称(旋转 180° 不变)

🧩 常见函数的奇偶性

① 奇函数举例
f(x) = x, x³, x⁵, sin(x)
奇次幂、正弦
② 偶函数举例
f(x) = x², x⁴, cos(x), |x|
偶次幂、余弦、绝对值
③ 非奇非偶
f(x) = x + 1, eˣ
不满足任一条件
判断步骤: ① 看输入的范围(x的取值范围)是否关于原点对称
    ② 计算 f(-x)
    ③ 比较 f(-x) 与 f(x) 的关系

奇偶性的几何意义

奇偶性不只是代数公式,它有非常直观的几何意义:

偶函数: 图象关于 y 轴 对称 → 镜像翻转后重合
奇函数: 图象关于 原点 对称 → 旋转 180° 后重合

在炸弹人游戏中,如果战场是偶函数对称的,那么左边的陷阱右边也有; 如果是奇函数对称的,左边的陷阱右边变成了「反向陷阱」。

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🔬 调节幂次,观察奇偶性变化
拖动滑块 →

对于幂函数(x的n次方) y = xⁿ,当 n 为奇数时是奇函数,当 n 为偶数时是偶函数。 拖动滑块改变 n 的值,观察图象的对称性变化。

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y = x3奇函数
💡 当 n = 3(奇数)时,y = x³ 是奇函数,图象关于原点对称。
🎮 游戏对照

把 n 调到 2,观察抛物线 y=x² 的对称性——它关于 y 轴对称,是偶函数!

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🎯 挑战关卡:检验你的掌握程度
共 4 题 · 👆 点击选项作答
1 下列函数中,是奇函数的是(  )
用奇偶性的定义判断
2 如果 f(x) 是偶函数,且 f(3) = 5,那么 f(-3) 等于(  )
用偶函数的定义 f(-x) = f(x)
3 函数 f(x) = x² + 1 的图象关于(  )对称
判断对称性
4 下列说法正确的是(  )
综合判断
💻
Python 核心代码:判断函数的奇偶性
讲干货 · 核心 10 行
🐍 判断奇偶性 👆 点击展开代码 →
lesson7_parity.py📋 复制
def check_parity(f, x_vals):
 """判断函数 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 '偶函数'
 if is_odd: return '奇函数'
 return '非奇非偶'
# 测试
print(check_parity(lambda x: x**3, [-3,-2,-1,1,2,3])) # 奇函数
print(check_parity(lambda x: x**2+1, [-3,-2,-1,1,2,3])) # 偶函数
print(check_parity(lambda x: x+1, [-3,-2,-1,1,2,3])) # 非奇非偶
▶ 运行输出
奇函数
偶函数
非奇非偶
📈 用 matplotlib 画奇函数和偶函数 对比两种对称性 →
lesson7_plot_parity.py📋 复制
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as pt
x = np.linspace(-3, 3, 200)
y_odd = x**3 # 奇函数
y_even = x**2 # 偶函数

pt.plot(x, y_odd, 'b-', label='奇函数: y=x³')
pt.plot(x, y_even, 'r-', label='偶函数: 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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📝 本课小结:回顾你的收获

🎉 今天你学到了什么?

🎮 从游戏中来
战场地图的对称性 → 两种对称:镜像(y轴)和中心(原点)
📖 奇偶性定义
偶函数:f(-x)=f(x);奇函数:f(-x)=-f(x)
🧩 几何意义
偶函数关于 y 轴对称;奇函数关于原点对称
📐 判断方法
① 输入的范围(x的取值范围)关于原点对称 ② 计算 f(-x) ③ 比较关系
⭐ 常见结论
xⁿ:n 奇→奇函数,n 偶→偶函数;sin 奇,cos 偶
🔗 游戏↔数学
地图镜像 = 偶函数;地图旋转180° = 奇函数
🎁 下节预告:第 8 课 —— 妖怪的巡逻路线(三角函数)
从周期性巡逻,理解正弦函数 y=Asin(ωx+φ)。学完奇偶性后,你会发现三角函数更有趣!
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