(高等数学题)证明:任意对称区间上的函数f(x)可分解为一奇一偶两函数之和,且分解唯一。

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/05/22 13:27:50
证明:任意对称区间上的函数f(x)可分解为一奇一偶两函数之和,且分解唯一。
请把证明步骤写完整详细。

证明:
(存在性)
令 g(x)= (f(x)+ f(-x))/2
h(x)= (f(x)- f(-x))/2

则g(-x)= [f(-x)+ f(-(-x))]/2
=(f(-x)+ f(x))/2
= g(x) 即g(x)为偶函数
h(-x)= [f(-x)- f(-(-x))]/2
=(f(-x)-f(x))/2
= -(f(x)- f(-x))/2
= - h(x) 即h(x)为奇函数
又 f(x)= g(x)+ h(x), 即f(x)可表示为一个奇函 数和一个偶函数的和

下面证明分解性唯一(唯一性)
假设f(x)分解为一奇一偶两函数之和有两种分解法
即 f(x)= g(x)+ h(x)
= k (x) + l(x) (*)
其中,g(x),k(x)为偶函数,h(x),l(x)为奇函数
则由(*)式有 g(x)- k(x)= l(x)-h(x)
令H(x)= g(x)- k(x)
T(x)= l(x)-h(x)
由g(x),k(x)为偶函数,l(x),h(x)为奇函数易知 H(x)为偶函数,T(x)为奇函数
于是有H(x)= H(-x),T(x)= -T(-x)
又由g(x)- k(x)= l(x)-h(x),即H(x)=T(x)
于是H(-x)= -T(-x)得到H(-x)+ T(-x)=0
以 x 替换 -x,得到 H(x)+T(x)=0
又由H(x)=T(x) 综合两式,即有
H(x)= T(x)=0
从而g(x)=k(x),h(x)=l(x) 唯一性得证!
(证毕)

存在性:令G(x)=[F(x)+F(-x)]/2,H(x)=[F(x)-F(-x)]/2,
则,G(x)是一个偶函数,H(x)是一个奇函数,F(x)=G(x)+H(x),分解成立。