Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Bescennaya_i_dr.Grafiki_funkcii

.pdf
Скачиваний:
14
Добавлен:
30.03.2015
Размер:
412.51 Кб
Скачать

где х, у – декартовы координаты произвольной точки М(х,у), а ρ,ϕ - её полярные координаты.

Здесь декартова система координат выбрана так, чтобы её начало О совпадало с полюсом полярной системы, а ось ОХ – с полярной осью.

Элементарные функции и их графики

Основными элементарными функциями называются следующие: - степенная функция у = хα , где a Î R ;

- показательная функция y = a x , где a > 0, a ¹ 1;

- логарифмическая функция y = loga x, где a > 0, a ¹ 1;

- тригонометрические функции y = sin x, y = cos x, y = tg x, y = ctg x ; -обратные тригонометрические функции: y = arcsin x , y = arccos x, y = arctg x,

y = arcctg x .

Элементарными функциями являются основные элементарные функции и те, которые можно образовать из них с помощью конечного числа операций (сложение, вычитание, умножение, деление) и суперпозиции, например:

у = 1 + 2сos3 x , y = 52x + log2 x . 5 x + 3ctgx

Назовем некоторые классы элементарных функций.

Целая рациональная функция, или многочлен y = a 0 x n + a1x n+1 + ... + a n , где n-

целое неотрицательное число (степень многочлена), а0 , а1 ,..., аn - постоянные числа (коэффициенты).

Дробно-рациональная функция, которая является отношением двух целых рациональных функций:

y =

a

0

x n + a

x n−1 + ... + a

n

 

 

1

 

.

 

 

 

 

 

 

b0 x m + b1x m−1 + ... + bm

Целые рациональные и дробно-рациональные функции образуют класс

рациональных функций.

Иррациональная функция – это та, которая изображается с помощью суперпозиций рациональных функций и степенных функций с рациональными целыми показателями, например:

11

y = 3 2x 2 + 1 + x3 ; y = x + 2 . 5 2 + 3x − 27

Рациональные и иррациональные функции образуют класс алгебраических функций.

2.

СПРАВОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Степенная функция

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y

 

 

 

 

Y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1;1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.1. y =

1

 

 

 

Рис. 2.2.

y =

1

 

x 2n

x3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y

 

 

 

 

 

 

 

 

Y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1,1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

X

0

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.3. y =

1

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.4. y =

1

 

 

 

 

 

 

x 2

 

x 2n+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

Y Y

0

x

0

x

Рис. 2.5. Обратно

пропорциональная

Рис. 2.6. Обратно пропорциональная

зависимость

y =

k

, k > 0

зависимость y =

k

, k < 0

 

 

 

 

x

 

x

Y

 

 

 

Y

 

 

 

 

 

(1;1)

 

 

 

 

 

 

(1;1)

 

 

0

 

 

 

 

 

x

0

 

 

x

а

 

 

 

 

 

 

 

б

 

Рис. 2.7. Степенная функция с положительным рациональным

 

показателем y = x

p

p − четное, q − нечетное:

p

< 1 (a);

p

> 1 (б)

 

 

,

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

q

 

Y

 

 

 

Y

 

 

 

 

 

(1;1)

 

 

 

 

 

(1;1)

 

 

0

 

 

 

 

x

0

 

 

 

x

 

а

 

 

 

 

б

 

Рис. 2.8. Степенная функция с положительным рациональным

 

показателем y = x

p

и q − нечетные:

p

< 1 (a),

p

> 1 (б)

 

 

, p

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

q

 

13

Y Y

 

(1;1)

 

(1;1)

0

x

0

x

а

 

 

 

 

б

Рис. 2.9. Степенная функция с положительным рациональным

 

 

p

 

 

 

 

y = x

 

, p − нечетное, q − четное:

p

< 1 (a);

p

> 1 (б)

показателем

q

 

q

 

 

 

 

 

 

q

Y

0 х

Рис. 2.10. Степенная функция с отрицательным рациональным

показателем y = x − p , p − четное, q − нечетное; p > 0

q

q

Y

0

x

Рис. 2.11. Степенная

p

показателем y = x q

функция с отрицательным рациональным

, p, q − нечетные; p > 0 q

14

Y

0

x

Рис. 2.12. Степенная функция с отрицательным

 

p

 

p

 

 

 

рациональным показателем

y = x q , p − нечетное, q − четное;

> 0

 

 

 

 

 

q

Y

 

 

Y

 

(0;1)

(0;1)

 

0

x

0

x

 

а

 

б

Рис. 2.13. Показательная функция y = a x : a > 1 (а);

а < 1 (б)

Y

2

 

1

0

x

 

3

 

4

Рис. 2.14. Логарифмическая функция y = loga x, a > 0 : a = 10 (1); a = e (2);

a =

1

(3); a =

1

(4)

 

e

10

 

 

15

Y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-3π/2

-π/2

0 π/2

3π/2

x

Рис. 2.15. Тригонометрическая функция

y = sin x

Y

-3π/2

π/2

π/2

3π/2

 

0

 

x

Рис. 2.16. Тригонометрическая функция y = cos x

Y Y

 

-π/2

 

π/2

 

π

 

-π/2

 

π/2

π

 

3π/2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

x

0

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.17. Тригонометрическая

Рис. 2.18. Тригонометрическая

функция y = tg x

функция y = ctg x

16

 

 

 

Y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3π/2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π/2

 

 

 

 

 

 

 

π/2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-1

0

1

x

 

-1

0 1

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-π/2

 

 

 

 

 

 

 

-π/2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.19. Обратная тригономет-

 

 

 

 

Рис. 2.20. Обратная тригонометри-

рическая функция y = Arcsin x

 

 

 

 

ческая функция y = arcsin x

 

 

 

 

 

Y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5π/2

 

 

 

 

 

 

 

 

Y

 

 

 

 

 

 

 

3π/2

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

π/2

 

 

 

 

 

 

 

π/2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-1

0

1

 

x

 

 

 

 

-1 0

1

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.21. Обратная тригонометрическая

Рис. 2.22. Обратная тригонометри-

функция

y = Arccos x

 

 

 

 

 

 

 

ческая функция y = arccos x

 

 

 

 

Y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

π/2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

x

 

 

 

0

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-π/2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-2π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.23. Обратная тригонометри-

Рис. 2.24. Обратная тригонометри-

ческая функция

y = Arctg x

 

 

 

 

 

 

 

ческая функция

y = arctg x

17

Y

5π/2

 

3π/2

 

 

 

 

Y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π/2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π/2

 

 

 

 

 

 

0

x

 

 

 

-π/2

0

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.25. Обратная тригонометри-

Рис. 2.26. Обратная тригонометрическая

ческая функция y = Arcctg x

функция y = arcctg x

3. УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ТИПОВОГО РАСЧЕТА Задача 1.

По графику функции y = f (x) путем сдвигов и деформаций построить график функции y =A × f (kx + m) + B .

Построение заданной функции проводится в несколько этапов, которые мы здесь рассмотрим. Функцию y = f (x) будем называть основной.

Построение графика функции y = f (x − а) .

Предположим, что для некоторых x1 и x2 основная и заданная функции имеют

равные ординаты, то есть f (x1 ) = f (x 2

- a ). Но тогда должно быть x1 = x 2 - a и

x 2 = x1 + a . В зависимости от знака a

возможны два случая.

1. Если a > 0, то точка M(x + a; y) графика функции y = f (x − а) смещена вдоль оси OX на a единиц вправо по сравнению с точкой N(x,y) графика функции f(x) (рис. 3.1).

2. Если a < 0, то точка M(x + a; y) смещена вдоль оси OX на a единиц влево по

сравнению с точкой N(x,y) графика функции f(x) (рис. 3.2). Таким образом получаем

y

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

y

N(x; y)

M(x+a; y)

M(x+a; y)

 

y

N(x; y)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

x

x+a

x

x+a

0

x

x

 

 

Рис. 3.1

 

 

 

 

Рис. 3.2

 

18

Правило 1. Если a > 0, то график функции f(x-a) получается из графика основной функции f(x) путем его параллельного переноса вдоль оси OX на “a” единиц вправо.

Если a < 0, то график функции f(x-a) получается из графика основной функции f(x) путем его параллельного переноса вдоль оси OX на a единиц влево.

Примеры. Построить графики функций: 1) y = arcsin (x − 2); 2) y = (x + 3)2 .

1) Здесь a = 2 > 0. Строим график функции y = arcsin x . Сдвинув его на 2 единицы вправо вдоль оси OX, получим график функции y = arcsin (x − 2)

(рис. 3.3).

2) Здесь a = -3 < 0. Строим график функции y = x 2 . Сдвинув его на 3 единицы

влево, получим график функции y = (x + 3)2

(рис. 3.4).

 

Y

 

Y

y = arcsin x y = arcsin (x − 2)

y=(x+3)2

y=x2

π 2

 

 

-1 0 1 2 3

x

-3 -2 -1 0

1 2

x

− π 2

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3.3

 

 

 

Рис. 3.4

 

 

Замечание. Построение

графика

функции у = f (x − a ) можно выполнить

иначе: построив график основной функции y1 = f (x ) в системе

XO1Y1 ,

надо

перенести ось O1Y1 , на а единиц влево, если а > 0 , и на

 

a

 

единиц вправо,

если

 

 

а < 0 . Тогда в системе XOY получим график функции y = f (x − a ). Система XO1Y1 имеет вспомогательное значение, поэтому ось O1Y1 изображается пунктирно или карандашом.

В качестве примера построим еще раз графики функций y = arcsin(x − 2) и y = (x + 3)2 (рис. 3.5) и (рис. 3.6)

Y

Y1

Y1

Y

π2

 

 

 

О1

 

 

 

 

 

О

 

 

 

 

 

 

 

 

0 1

2

x

-3

-2

 

-1

 

0

x

 

 

 

− π 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3.5

 

 

Рис. 3.6

 

19

Построение графика функции y = f (kx ), где k > 0.

 

 

 

 

Пусть для некоторых значений x1

и

x 2

ординаты функций f (x ) и f (kx) равны,

то есть

f (x1 ) = f (kx 2 ). Тогда

x1 = kx 2

 

и

x 2 =

x1

. Таким образом, каждой точке

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N(x, y)

графика основной функции

f (x ) соответствует точка М

 

; y графика

 

функции f (kx ). Возможны два случая.

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Если k > 1, то точка

M

x

; y

лежит в k раз ближе к оси OY, чем точка

 

N(x; y)

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(рис. 3.7).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

1

 

 

 

2. Если же 0 < k < 1, то точка

M

 

; y

лежит в

 

раз дальше от оси OY по

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

k

 

сравнению с точкой N(x; y) (рис. 3.8). Таким образом, происходит сжатие или растяжение графика функции.

Y

 

Y

 

 

 

x

 

 

x

 

y M

 

; y N(x; y)

y N(x; y)

M

 

; y

 

 

k

 

 

k

 

 

x

 

 

 

 

x

0

 

x

X

0

x

 

 

X

 

 

 

k

 

 

 

 

k

 

 

Рис. 3.7

 

 

 

Рис. 3.8

Правило 2. Пусть k > 1. Тогда график функции

f(kx) получается из графика

функции f(x) путем его сжатия вдоль оси OX в k раз (иначе: его сжатием к оси OY в k раз).

Пусть 0 < k < 1. Тогда график f(kx) получается из графика f(x) путем его

растяжения вдоль оси OX в

1

раз.

k

 

 

 

 

 

x

 

Примеры.

Построить графики функций: 1) y = arccos 2x и y = arccos

;

 

 

 

x

 

 

2

 

2) y = sin 2x и

y = sin

.

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

20

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]