【方程圖象】理解圖象變換本質(zhì),圖象變換與反函數(shù)之間不可告人的關(guān)系
? ? 先問(wèn)一個(gè)問(wèn)題,在平面直角坐標(biāo)系中,將點(diǎn)(x,y)向右平移三個(gè)單位,得到的點(diǎn)的坐標(biāo)是什么?明顯小學(xué)二年級(jí)都知道是(x+3,y)
那么我們把函數(shù)y=f(x)的圖象向右平移三個(gè)單位,得到的解析式是什么呢?根據(jù)基本函數(shù)變換知識(shí),明顯答案是y=f(x-3)
? ? 問(wèn)題來(lái)了,同樣是向右平移三個(gè)單位,為什么點(diǎn)的平移與函數(shù)圖像的平移存在不同呢?
? 我們先用兩個(gè)具體函數(shù)y?=x?2與y?=(x?-3)2來(lái)研究一下這個(gè)問(wèn)題。

如圖,我們隨便代幾個(gè)點(diǎn),當(dāng)x?=1時(shí),y?=12=1,x?=4時(shí),y?=(4-1)2=12=1;當(dāng)x?=0時(shí),y?=0,x?=3時(shí),y?=(3-3)2=0
有沒(méi)有感受到什么?當(dāng)x?=x?+3時(shí),二者的函數(shù)值剛好相同,而(x?+3,y)剛好是(x?,y)向右平移后的點(diǎn),將圖象上的所有點(diǎn)都向右平移,結(jié)果就是整個(gè)圖象向右平移,而在這個(gè)過(guò)程中,解析式中“x-3”的作用就是與點(diǎn)的變換中的“x+3”抵消掉,這樣說(shuō)未免有點(diǎn)抽象,于是我們可以把這個(gè)概念提煉出來(lái)。
定義:f?1(x)為f(x)的“逆運(yùn)算”,滿足關(guān)系式f?1(f(x))=x
如:若f(x)=x+3,∵(x+3)-3=x,∴f?1(x)=x-3
這樣我們就將上面抽象的概念賦予了具體的符號(hào)與運(yùn)算。
? 下面我們真正開始研究一般曲線的圖象變換
? 平面直角坐標(biāo)系中的曲線都可以寫成f(x,y)=0的形式,曲線上的任意一點(diǎn)都是方程f(x,y)=0的解, 方程f(x,y)=0的解都是曲線上的點(diǎn)。
? 那么f(x,y)=0與f[a(x),b(y)]的圖象有何聯(lián)系呢?
?假設(shè)點(diǎn)(x,y)在f(x,y)=0的圖象上,即f(x,y)=0,那么f(a(a?1(x)),b(b?1(y)))=f(x,y)=0,所以點(diǎn)(a?1(x),b?1(y))在方程f(a(x),b(y))=0的圖象上
不難看出,f(a(x),b(y))=0的圖象是由f(x,y)=0的圖象經(jīng)過(guò)a?1(x),b?1(y)所對(duì)應(yīng)的幾何變換得到的
有同學(xué)可能感到有點(diǎn)奇怪,為什么我上面的定義逆運(yùn)算函數(shù)f?1(x)跟反函數(shù)的符號(hào)一模一樣。其實(shí)這兩者是一個(gè)東西,下面我們給出證明
假設(shè)(x?,y?)是函數(shù)y=f(x)上的一點(diǎn),則y?=f(x?),兩邊同時(shí)新定義的“逆運(yùn)算”,則f?1(y?)=x?,所以(y?,x?)在函數(shù)y=f?1(x)上,這不就是反函數(shù)嗎?
我們研究一下剛剛的y=x+3與y=x-3就會(huì)發(fā)現(xiàn),其實(shí)他們兩個(gè)也互為反函數(shù),圖象關(guān)于y=x對(duì)稱
下面給出幾種常見的點(diǎn)的幾何變換對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)變換
①左右平移a個(gè)單位,(x,y)→(x±a,y),左加右減。
②上下平移a個(gè)單位,(x,y)→(x,y
±a),上加下減。
③關(guān)于y軸對(duì)稱,(x,y)→(-x,y)。
④關(guān)于x軸對(duì)稱,(x,y)→(x,-y)。
⑤關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱,(x,y)→(-x,-y)。
⑥繞原點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)α角,(x,y)→(xcosα-ysinα,xsinα+ycosα)。
下面是函數(shù)圖象變換所對(duì)應(yīng)的解析式變換
①左右平移a個(gè)單位,y=f(x)→y=f(x±a),左減右加。
②上下平移a個(gè)單位,y=f(x)→y±a=f(x),上減下加。
③關(guān)于y軸對(duì)稱,y=f(x)→y=f(-x)。
④關(guān)于X軸對(duì)稱,y=f(x)→-y=f(x)(即y=-f(x),有沒(méi)有覺得和偶函數(shù)一模一樣)。
⑤關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱,y=f(x)→-y=f(-x)(即y=-f(x),有沒(méi)有覺得和奇函數(shù)一毛一樣)。
⑥將y軸右半部分的圖象沿y軸翻折,y=f(x)→y=f(|x|)。
⑦將圖像在水平方向拉長(zhǎng)a倍,y=f(x)→y=f(x/a)。
⑧繞原點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)α角,y=f(x)→ycosα-xsinα=f(xcosα+ysinα)。
在實(shí)際問(wèn)題中,往往還涉及以上變換的復(fù)合。例如f(-x+1)。 此類問(wèn)題的原則是:先計(jì)算離X較遠(yuǎn)的,在計(jì)算離X較近的(先遠(yuǎn)后進(jìn))。
那么什么叫遠(yuǎn)近呢?先跟X進(jìn)行運(yùn)算算近,后跟X發(fā)生運(yùn)算算遠(yuǎn)。例如f(-x+1)中, X先跟-1進(jìn)行運(yùn)算,然后再+1,因此它是由f(x)先向左平移一個(gè)單位,然后再沿y軸對(duì)稱得到的。
也可以由復(fù)合函數(shù)角度來(lái)理解,令f(x)=-x,g(x)=x+1,則h(x)=-x+1=g(f(x)),h?1(x)=f?1(g?1(x))【讀者自證不難】,所以也是先向左平移,再對(duì)稱
下面給道練習(xí),f[-(2x+3)] 是由f(x)經(jīng)過(guò)怎樣的變換得到的
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答案:先沿y軸對(duì)稱,再向左平移三個(gè)單位,最后將圖像壓縮到1/2倍
你答對(duì)了嗎?
再看一下實(shí)際應(yīng)用

原題等價(jià)于已知x?+x?=0,求f(x?)+f(x?)
將兩邊同時(shí)向左移1/2個(gè)單位,得到f(x)=-f(-x),故f(x)為奇函數(shù),故選b
也可以像下面這么做
因?yàn)閒(x-0.5)=-f(0.5-x)=-f(-(x-0.5))
所以f(x)為奇函數(shù)。
注意,此題容易有以下錯(cuò)解
因?yàn)閒(x-0.5)=-f(0.5-x)=-f(-(x-0.5))
所以f(x-0.5)為奇函數(shù),所以f(x)關(guān)于(-0.5,0)對(duì)稱,故選a。
錯(cuò)因:f(x-0.5)中自變量為x,當(dāng)你把x-0.5當(dāng)成自變量時(shí),f(x-0.5)其實(shí)和f(x)沒(méi)有區(qū)別,所以得到的結(jié)果是f(x)為奇函數(shù)。
我們其實(shí)還可以用這個(gè)東西來(lái)弄個(gè)愛心桃(可以看看我8月發(fā)的專欄)
好了,本期到此結(jié)束,有問(wèn)題可以私信或加Q1748475972,求贊?(●′?`●)?