想要玩转高中函数知识,就得熟练掌握函数的图像与性质。这里的函数包括具体的基本初等函数以及抽象函数。小朋友们要能够在函数解析式、图像、性质之间自由切换。
一:函数图像的变换
除了熟练掌握好基本初等函数的图像外,同学们也得学会应对各种图像变换。这样,才能画好函数的图像。
1:平移变换
(1)水平平移:函数y = f(x + a)的图像可以把函数y = f(x)的图像沿x轴方向向左(a>0)或向右(a<0)平移|a|个单位即可得到;
(2)竖直平移:函数 y = f(x)+ a 的图像可以把函数 y = f(x)的图像沿x轴方向向上(a>0)或向下(a<0)平移|a|个单位即可得到。
2:对称变换
(1)函数 y = f(-x) 的图像可以将函数 y = f(x)的图像关于y轴对称即可得到;
(2)函数 y = – f(x) 的图像可以将函数 y = f(x)的图像关于x轴对称即可得到;
(3)函数 y = – f(-x) 的图像可以将函数 y = f(x)的图像关于原点对称即可得到;
3:翻折变换
(1)函数 y =|f(x)| 的图像可以将函数 y = f(x)的图像的x轴下方部分沿x轴翻折到x轴上方,去掉x轴下方部分,并保留 y = f(x)的x轴上方部分即可得到;
(2)函数 y = f(|x|) 的图像可以将函数 y = f(x)的图像的右边沿y轴翻折到y轴左边替代原y轴左边部分并保留 y = f(x)在y轴右边部分即可得到。
4:伸缩变换
(1)函数 y = a f(x)(a>0)的图像可以将函数 y = f(x)的图像中的每一点横坐标不变,纵坐标伸长(a>1)或压缩(0<a<1)为原来的a倍得到;
(2)函数 y = f(ax) (a>0)的图像可以将函数 y = f(x)的图像中的每一点纵坐标不变,横坐标压缩(a>1)或伸长(0<a<1)为原来的1/a倍得到;
下面以画函数 y = ln|2-x|的图像为例,来说明这一过程,
第一步:先画出函数 y = lnx的图像
第二步:进行翻折变换,得到函数 y = ln|x|的图像
第三步:进行对称变换,得到函数 y = ln|-x|的图像
第四步:进行平移变换,得到函数 y = ln|2-x|的图像
二:性质的变换
我们知道奇函数的图像关于原点对称,偶函数的图像关于y轴对称,在这个意义上,奇偶性可看作对称性的一种特殊情况。另外,通过与周期性的结合,会呈现出更多的对称性(包括对称轴和对称中心)。下面分析以下几种常见的类型。
1:双对称
如果f(x)的图像有两种对称方式,则一定是周期函数。我们有如下结论:
(1)若f(x)关于x=a对称,且关于x=b(a≠b)也对称,则f(x)是周期函数,周期为2|a–b|;
(2)若f(x)关于点(a,0)对称,且关于点(b,0)(a≠b)也对称,则f(x)为周期函数,周期为2|a–b|;
(3)若f(x)关于点(a,0)对称,且关于直线x=b(a≠b)对称,则f(x)为周期函数,周期为4|a–b|。
另外,对称性本身有如下结论,要牢记:
(1)若f(x)关于直线x=a对称,则有f(x)=f(2a–x)或f(x+a)=f(a–x)成立;
(2)若f(x)关于点(a,0)对称,则有f(x)=-f(2a-x)或f(x+a)=-f(a–x)成立。
2:奇、偶函数的另一个对称轴(或对称中心)
如果定义在R上的函数是奇函数或偶函数,且有另一个对称轴或对称中心,则此类双对称函数一定是周期函数,且有如下规律:
3:平移对称
(1) 若f(x+a)为偶函数,则f(x)的图像关于直线x=a对称;
(2) 若f(x+a)为奇函数,则f(x)的图像关于点(a,0)对称。
以上性质间的切换不可死记硬背,一定要掌握具体的推导方法。
以下是函数的图像与性质中涉及到的一些经典题目,敬请鉴赏。
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