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

Матан. М.В.Ишханян

.pdf
Скачиваний:
266
Добавлен:
09.06.2015
Размер:
1.39 Mб
Скачать

Пример 15 Используя элементарные преобразования, построить эскиз графика функции y = arcsin(2x)

Решение Воспользуемся правилом построения графика

функции y = f (kx) . Построим график функции

y1 = arcsin(x)

и

сожмем его

вдоль оси Ox относительно

оси Oy в

2

раза.(см.рис.1.13)

Рис. 1.13.

Пример 16 Используя элементарные преобразования, построить эскиз графика функции y = arctg(0.5x)

Решение Воспользуемся правилом построения графика

функции y = f (kx) . Построим график функции

y1 = arc tg(x)

и

растянем его

вдоль оси Ox относительно

оси Oy в

2

раза.(см.рис.1.14)

30

Рис. 1.14.

1.9.Построение графиков функций с помощью элементарных преобразований

Построение

графика функции y = cf (ax + b) + d сводится к

ряду преобразований графика функции y = f (x) .

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

Представим функцию y в виде y = cf a x +

 

 

+ d . Из такого

 

 

 

a

 

 

 

 

представления

y видно, что для построения графика этой функ-

ции достаточно построить график функции y

= cf

a

x +

b

.

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

31

 

 

 

 

 

 

Для построения графика функции

y1 достаточно построить

график функции

y

= f

a

x +

b

.

В свою очередь для по-

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

строения графика

функции

y2 достаточно построить график

функции y3 = f (ax) .

Итак, для построения графика функции y = cf a x +

b

 

+ d

 

 

a

 

 

необходимо с графиком функции y = f (x) произвести следую-

щие преобразования:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y = f (x)

 

 

 

 

 

1.

Сжать или растянуть график функции

 

 

 

 

вдоль

 

оси

 

Ox , если a > 0 ; симметрично отобразить относи-

 

тельно оси Oy и сжать или растянуть вдоль оси Ox , ес-

 

ли a < 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

Сдвинуть по оси Ox полученный график функции

 

 

 

 

f (ax)

 

 

b

 

 

 

b

 

> 0 и вправо, если

 

 

 

b

 

 

< 0 .

 

на

 

единиц : влево, если

 

 

 

 

a

 

a

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

Сжать

или

растянуть полученный график

функции

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f a x +

 

 

вдоль оси Oy , если c > 0 ; симметрично

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

отобразить относительно оси Oy и сжать или растянуть

 

вдоль оси Ox , если c < 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

4.

Сдвинуть полученный график функции

cf a x +

 

 

 

 

на

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

d единиц вверх, если

d > 0 , и вниз на

 

d

 

единиц, если

 

 

 

 

d < 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Последовательность

этих

преобразований

при построении

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

графика функции

y = cf

a x +

 

 

+ d можно представить сим-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

волически в виде цепочки

32

 

 

 

 

 

b

 

f (x) → f (ax) → f a x +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

f (ax + b) → cf (ax + b) → cf (ax + b) + d

На практике удобно начинать построение графика функции

 

 

b

 

 

 

 

y = cf a x +

 

+ d с написания цепочки

 

 

 

a

 

 

 

 

 

cf (ax + b) + d cf (ax + b) ← f (ax + b) ≡

 

 

 

 

b

 

 

 

f a x +

 

 

f (ax) ← f (x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

Пример 17

Используя

элементарные преобразования, по-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

π

 

 

 

строить эскиз графика функции y =

 

 

 

sin

3x +

 

+ 1 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

4

 

 

 

Решение Напишем цепочку преобразований:

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

π

 

 

1

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

π

 

y =

 

sin

3x

+

 

+ 1

 

sin

3x +

 

← sin 3x +

 

 

2

4

2

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

≡ sin 3 x

+

 

 

← sin 3x ← sin x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

Итак, построение графика функции

 

y =

 

 

sin

3x +

 

+ 1 начина-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

4

 

ется с построения графика функции

y1 = sin(x) , затем сжатия

полученного графика в 3 раза вдоль оси Ox ,

сдвига графика

функции

y

 

= sin(3x) на

 

π

влево

вдоль

оси Ox ,

растяжения

2

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π в 2 раза вдоль оси Oy и сдви-

графика функции y

= sin 3x +

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

гом его на 1 единицу вверх по осиOy (см. рис.1.15).

33

Рис. 1.15.

Пример 18 Используя элементарные преобразования, построить эскиз графика функции y = log3 (2x + 3) .

Решение Напишем цепочку преобразований:

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y =

log3 (2x + 3)

← log3

(2x + 3) ≡ log3

2

x +

 

 

← log3 (2x) ← log3

(x)

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

Итак, построение графика функции

y =

 

log3 (2x + 3)

 

начинается

 

 

 

 

с построения графика функции y1 = log3 (x) , затем сжатия полученного графика в 2 раза вдоль оси Ox , сдвига графика функ-

34

ции y2 = log3 (2x) на 3/2 влево вдоль оси Ox , и симметричного

отображения части графика, расположенной ниже осиOx наверх

(см. рис. 1.16).

Рис. 1.16.

1.10. График дробно-линейной функции

Дробно-линейной называется функция вида

y = ax + b ,c ¹ 0 cx + d

35

Если числитель и знаменатель дробно-линейной функции имеют общий множитель x − α , то функция всюду, кроме точки x = -d / c , есть постоянная a / c и график ее имеет вид, изображенный на рис.1.17.

Рис. 1.17.

Если же рассматриваемая дробь несократима (т.е. bc ¹ ad ), то имеют место следующие преобразования

 

ax + b

 

 

 

bc ad

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

=

a

+

k

 

 

 

=

+

c2

 

 

 

 

 

cx + d c

x +

d

 

 

 

c

x +

d

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

 

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Итак, график дробно-линейной функции –

гипербола y = k / x ,

сдвинутая по осиOx на | d / c | единиц вправо или влево в зависимости от знака d / c и по оси Oy на | a / c | единиц вверх или

вниз в зависимости от знака a / c . Таким образом, чтобы построить эскиз графика дробно-линейной функции, достаточно знать ее асимптоты и расположение относительно них одной из ветви гиперболы.

Асимптотами являются прямые x = −

d

и y =

a

, а положение

 

c

 

c

одной из ветви определяется точкой пересечения гиперболы с осью абсцисс или осью ординат.

Пример 19 Построить эскиз графика функции y = 3x + 1 . 5x + 2

36

Решение Асимптотами являются прямые x = −

2

, y =

3

.

5

 

5

 

Точкой пересечения гиперболы с осью ординат есть

точка

A(0, 1 ) . Эскиз графика функции изображен на рис.1.18. 2

Рис. 1.18.

Задачи для самостоятельного решения

Задание 2

Используя элементарные преобразования, построить эскизы графиков функций:

 

 

 

π

 

1

 

π

2.1.

y = 2sin

x

 

2.2. y =

 

cos x +

 

 

 

 

 

6

 

2

 

3

 

 

 

 

37

 

 

 

 

1

π

 

2.3. y =

 

sin

 

x

 

 

 

3

 

3

 

2.4.y = 2cos π x

6

2.5.y = tg 2x + π

3

 

 

2.6.

y = tg

 

− 2x

 

 

 

3

 

2.7.y = 3cos π x

6

2.8.y = cos 2x + π

3

2.9.y = − sin 2x + π

3

2.10.y = sin 3x + π

3

2.11.y = 2cos 3x π

4

2.12.y = 4cos 2x π

3

2.13.y = cos 2x + π

4

2.14.y = 4sin π − 2x

6

2.15.y = cos 2x +

3

2.16.y = sin x π

3

2.17.y = ctg 2x + π

4

2.18.y = −2cos x + π

3

2.19.y = 2cos − x + π

2 3

2.20.y = 1 + ctg x

2

2.21.y = 1 − sin 3x π

4

2.22.y = 1 − sin x + π

2 3

2.23.y = 1 ctg x π

2 4

2.24.y = 2 cos x + π

4

2.25.y = 2cos 3x π

6

2.26.y = cos 2x + π

3

2.27.y = −tg 2x + π

3

2.28.y = − 3ctg x + π

2 6

2.29.y = 2cos − x + π

2 3

2.30.y = − sin 2x + π

3

38

Используя элементарные графиков функций:

3.1.y = 3x + 7

x+ 1

3.2.y = 2x + 1

x−1

3.3.y = 2 − 3x 2 − x

3.4.y = x −1

x− 3

3.5.y = 2 − 3x 2 + x

3.6.y = 4 x −1

x−1

3.7.y = 2 x + 3

x+ 3

3.8.y = x − 2

x+ 2

3.9.y = 3x + 7

x+ 1

3.10.y = 4x + 6

x+ 3

3.11.y = 2x + 1

x−1

3.12.y = 6 − 4x

x−1

Задание 3

преобразования, построить эскизы

3.13.y = 3 x −11

x− 2

3.14.y = 3 x + 7

x+ 1

3.15.y = 8 − x

x− 2

3.16.y = 5 − 3x

x−1

3.17.y = 2 − 3x x2

3.18.y = 2x + 3

x+ 3

3.19.y = x − 2

x+ 2

=3x −11

3.20.y

x− 2

3.21.y = 4x −1

x−1

3.22.y = 5 − 3x

x−1

3.23.y = 7x + 5

+65x

3.24. y = 4 − x 5 + 2x

39