Матан. М.В.Ишханян
.pdfПример 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
|
2π |
|
|
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 + 2π
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