想要玩轉高中函數知識,就得熟練掌握函數的圖像與性質。這裡的函數包括具體的基本初等函數以及抽象函數。小朋友們要能夠在函數解析式、圖像、性質之間自由切換。
一:函數圖像的變換
除了熟練掌握好基本初等函數的圖像外,同學們也得學會應對各種圖像變換。這樣,才能畫好函數的圖像。
1:平移變換
(1)水平平移:函數y = f(x a)的圖像可以把函數y = f(x)的圖像沿x軸方向向左(a>0)或向右(a<0)平移|a|個單位即可得到;
(2)豎直平移:函數 y = f(x) a 的圖像可以把函數 y = f(x)的圖像沿x軸方向向上(a>0)或向下(a<0)平移|a|個單位即可得到。
2:對稱變換
(1)函數 y = f(-x) 的圖像可以将函數 y = f(x)的圖像關于y軸對稱即可得到;
(2)函數 y = - f(x) 的圖像可以将函數 y = f(x)的圖像關于x軸對稱即可得到;
(3)函數 y = - f(-x) 的圖像可以将函數 y = f(x)的圖像關于原點對稱即可得到;
3:翻折變換
(1)函數 y =|f(x)| 的圖像可以将函數 y = f(x)的圖像的x軸下方部分沿x軸翻折到x軸上方,去掉x軸下方部分,并保留 y = f(x)的x軸上方部分即可得到;
(2)函數 y = f(|x|) 的圖像可以将函數 y = f(x)的圖像的右邊沿y軸翻折到y軸左邊替代原y軸左邊部分并保留 y = f(x)在y軸右邊部分即可得到。
4:伸縮變換
(1)函數 y = a f(x)(a>0)的圖像可以将函數 y = f(x)的圖像中的每一點橫坐标不變,縱坐标伸長(a>1)或壓縮(0<a<1)為原來的a倍得到;
(2)函數 y = f(ax) (a>0)的圖像可以将函數 y = f(x)的圖像中的每一點縱坐标不變,橫坐标壓縮(a>1)或伸長(0<a<1)為原來的1/a倍得到;
下面以畫函數 y = ln|2-x|的圖像為例,來說明這一過程,
第一步:先畫出函數 y = lnx的圖像
第二步:進行翻折變換,得到函數 y = ln|x|的圖像
第三步:進行對稱變換,得到函數 y = ln|-x|的圖像
第四步:進行平移變換,得到函數 y = ln|2-x|的圖像
二:性質的變換
我們知道奇函數的圖像關于原點對稱,偶函數的圖像關于y軸對稱,在這個意義上,奇偶性可看作對稱性的一種特殊情況。另外,通過與周期性的結合,會呈現出更多的對稱性(包括對稱軸和對稱中心)。下面分析以下幾種常見的類型。
1:雙對稱
如果f(x)的圖像有兩種對稱方式,則一定是周期函數。我們有如下結論:
(1)若f(x)關于x=a對稱,且關于x=b(a≠b)也對稱,則f(x)是周期函數,周期為2|a-b|;
(2)若f(x)關于點(a,0)對稱,且關于點(b,0)(a≠b)也對稱,則f(x)為周期函數,周期為2|a-b|;
(3)若f(x)關于點(a,0)對稱,且關于直線x=b(a≠b)對稱,則f(x)為周期函數,周期為4|a-b|。
另外,對稱性本身有如下結論,要牢記:
(1)若f(x)關于直線x=a對稱,則有f(x)=f(2a-x)或f(x a)=f(a-x)成立;
(2)若f(x)關于點(a,0)對稱,則有f(x)=-f(2a-x)或f(x a)=-f(a-x)成立。
2:奇、偶函數的另一個對稱軸(或對稱中心)
如果定義在R上的函數是奇函數或偶函數,且有另一個對稱軸或對稱中心,則此類雙對稱函數一定是周期函數,且有如下規律:
3:平移對稱
(1) 若f(x a)為偶函數,則f(x)的圖像關于直線x=a對稱;
(2) 若f(x a)為奇函數,則f(x)的圖像關于點(a,0)對稱。
以上性質間的切換不可死記硬背,一定要掌握具體的推導方法。
以下是函數的圖像與性質中涉及到的一些經典題目,敬請鑒賞。
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