函式圖像

函式圖像

在數學中,函式 f 的圖形(或圖象)指的是所有有序對(x, f(x))組成的集合。具體而言,如果x為實數,則函式圖形在平面直角坐標繫上呈現為一條曲線。如果函式自變數x為兩個實數組成的有序對(x1, x2),則圖形就是所有三重序(x1, x2, f(x1, x2))組成的集合,呈現為曲面(參見三維計算機圖形)。

幾何與方程論

Functions images(函式的圖象)

一次函式圖像一次函式圖像

點集{(x,y)丨y=x}

叫做函式y=x的圖象

一次函式

自變數x和因變數y有如下關係:

y=kx+b(k,b為常數,k≠0)

則稱y是x的一次函式。

特別地,當b=0時,y是x的正比例函式。

若兩個變數x,y間的關係式可以表示為y=kx+b(k,b為常數,k≠0)的形式,則稱y是x的一次函式(x為自變數,y為因變數)。特別地,當b=0時,稱y是x的正比例函式。

圖象性質

1. 作法與圖形:通過如下3個步驟(1)算出該函式圖象與Y軸和X軸的交點的坐標(2)描點;(3)連線,可以作出一次函式的圖象——一條直線。

2. 性質:在一次函式上的任意一點P(x,y),都滿足等式:y=kx+b。

3. k,b與函式圖象所在象限。

當k>0時,直線必通過一、三象限,從左往右,y隨x的增大而增大;

當k<0時,直線必通過二、四象限,從左往右,y隨x的增大而減小;

當b>0時,直線必通過一、二象限;當b<0時,直線必通過三、四象限。

特別地,當b=O時,直線通過原點O(0,0)表示的是正比例函式的圖象。

這時,當k>0時,直線只通過一、三象限;當k<0時,直線只通過二、四 象限。

反比例函式圖像反比例函式圖像

4. (1) 函式關係中自變數可取值的集合叫做函式的定義域。

求用解析式表示的函式的定義域,就是求使函式各個組成部分有意義的集合的交集,對實際問題中函式關係定義域,還需要考慮實際問題的條件。 (2)值域與定義域內的所有x值對應的函式值形成的集合,叫做函式的值域。(3)單調性定義:對於給定區間上的函式f(x)。

例題

已知點A(x1,y1);B(x2,y2),請確定過點A、B的一次函式的表達式。 (1)設一次函式的表達式(也叫解析式)為y=kx+b。如果b=0,則函式解析式為y=kx,所以說正比例函式是特殊的一次函式。 (2)因為在一次函式上的任意一點P(x,y),都滿足等式y=kx+b。所以可以列出2個方程: y1=kx1+b① 和y2=kx2+b②。 (3)解這個二元一次方程,得到k,b的值。 (4)最後得到一次函式的表達式。 (5)在y=kx+b中,使x,y分別等於0,可求出兩個坐標系必定經過的兩點(0,b)和(-b/k,0)。

套用

1.當時間t一定,距離s是速度v的一次函式。s=vt。

2.當水池抽水速度f一定,水池中水量g是抽水時間t的一次函式。設水池中原有水量S。g=S-ft。

分類

反比例函式

形如 y=k/x(k為常數且k≠0) 的函式,叫做反比例函式。

自變數x的取值範圍是不等於0的一切實數。

反比例函式的圖象為雙曲線。

如圖,上面給出了x分別為正和負(2和-2), k=4 時的函式圖象。

雙鉤函式

雙鉤函式圖像雙鉤函式圖像

函式f(x)=ax+b/x,(a>0,b>0)叫做雙鉤函式。

該函式是奇函式,圖象關於原點對稱。位於第一、三象限。

當x>0時,由基本不等式可得:y ≥2√ab

若且唯若ax=b/x,即x=√(b/a)時取等號。

故其頂點坐標為(√(b/a),2√ab),圖象在(0,√(b/a))上是單調遞減的,在(√(b/a),+∝)上是單調遞增

同理:當x<0時,由基本不等式可得:y≤-2√ab

若且唯若ax=b/x,即x=-√(b/a)時取等號。

故其頂點坐標為(-√(b/a),-2√ab),

圖象在(-∝,-√(b/a))上是單調遞增,

在(-√(b/a),0)上是單調遞減的。

當a<0,b<0 時可轉化為a>0,b>0的情況

通常,作圖時,x看做0。代入得y,也就是縱軸坐標(0,y)

有時,通過平移,把形如y=(ax+b)/(cx+d)也看成反比例函式。

特殊位置關係

當平面直角坐標系中兩直線平行時,其函式解析式中K值(即一次項係數)相等

當平面直角坐標系中兩直線垂直時,其函式解析式中K值互為負倒數(即兩個K值的乘積為-1)

二次函式

二次函式圖像二次函式圖像

一般地,自變數x和因變數y之間存在如下關係:

(a,b,c為常數,a≠0,且a決定函式的開口方向,a>0時,開口方向向上,a<0時,開口方向向下,IaI還可以決定開口大小,IaI越大開口就越小,IaI越小開口就越大.)

則稱y為x的二次函式。

二次函式表達式的右邊通常為二次三項式。

表達式

一般式:y=ax^2+bx+c(a,b,c為常數,a≠0)

頂點式:y=a(x-h)^2+k [拋物線的頂點P(h,k)]

交點式:y=a(x-x₁)(x-x ₂) [僅限於與x軸有交點A(x₁ ,0)和 B(x₂,0)的拋物線]

註:在3種形式的互相轉化中,有如下關係:

h=-b/2a k=(4ac-b^2)/4a x₁,x₂=(-b±√b^2-4ac)/2a

圖象

在平面直角坐標系中作出二次函式y=x^2的圖象,

可以看出,二次函式的圖象是一條拋物線。

性質

1.拋物線是軸對稱圖形。對稱軸為直線x = -b/2a。

對稱軸與拋物線唯一的交點為拋物線的頂點P。

特別地,當b=0時,拋物線的對稱軸是y軸(即直線x=0)

2.拋物線有一個頂點P,坐標為P ( -b/2a ,(4ac-b^2)/4a )

當-b/2a=0時,P在y軸上;當Δ= b^2-4ac=0時,P在x軸上。

3.二次項係數a決定拋物線的開口方向和大小。

當a>0時,拋物線向上開口;當a<0時,拋物線向下開口。

|a|越大,則拋物線的開口越小。

4.一次項係數b和二次項係數a共同決定對稱軸的位置。

當a與b同號時(即ab>0),對稱軸在y軸左;

當a與b異號時(即ab<0),對稱軸在y軸右。

5.常數項c決定拋物線與y軸交點。

拋物線與y軸交於(0,c)

6.拋物線與x軸交點個數

Δ= b方-4ac>0時,拋物線與x軸有2個交點。

Δ= b方-4ac=0時,拋物線與x軸有1個交點。

Δ= b方-4ac<0時,拋物線與x軸沒有交點。X的取值是虛數(x= -b±√b^2-4ac 的值的相反數,乘上虛數i,整個式子除以2a)

位置關係

二次函式y=ax^2,y=a(x-h)^2,y=a(x-h)^2 +k,y=ax^2+bx+c(各式中,a≠0)的圖象形狀相同,只是位置不同,它們的頂點坐標及對稱軸如下表:

解析式 頂點坐標 對 稱 軸

y=ax^2 (0,0) x=0

y=a(x-h)^2 (h,0) x=h

y=a(x-h)^2+k (h,k) x=h

y=ax^2+bx+c (-b/2a,[4ac-b^2]/4a) x=-b/2a

當h>0時,y=a(x-h)^2的圖象可由拋物線y=ax^2向右平行移動h個單位得到,

當h<0時,則向左平行移動|h|個單位得到.

當h>0,k>0時,將拋物線y=ax^2向右平行移動h個單位,再向上移動k個單位,就可以得到y=a(x-h)^2 +k的圖象;

當h>0,k<0時,將拋物線y=ax^2向右平行移動h個單位,再向下移動|k|個單位可得到y=a(x-h)^2+k的圖象;

當h<0,k>0時,將拋物線向左平行移動|h|個單位,再向上移動k個單位可得到y=a(x-h)^2+k的圖象;

當h<0,k<0時,將拋物線向左平行移動|h|個單位,再向下移動|k|個單位可得到y=a(x-h)^2+k的圖象;

因此,研究拋物線 y=ax^2+bx+c(a≠0)的圖象,通過配方,將一般式化為y=a(x-h)^2+k的形式,可確定其頂點坐標、對稱軸,拋物線的大體位置就很清楚了.這給畫圖象提供了方便.

2.拋物線y=ax^2+bx+c(a≠0)的圖象:當a>0時,開口向上,當a<0時開口向下,對稱軸是直線x=-b/2a,頂點坐標是(-b/2a,[4ac-b^2]/4a).

3.拋物線y=ax^2+bx+c(a≠0),若a>0,當x ≤ -b/2a時,y隨x的增大而減小;當x ≥ -b/2a時,y隨x的增大而增大.若a<0,當x ≤ -b/2a時,y隨x的增大而增大;當x ≥ -b/2a時,y隨x的增大而減小.

4.拋物線y=ax^2+bx+c的圖象與坐標軸的交點:

(1)圖象與y軸一定相交,交點坐標為(0,c);

(2)當△=b^2-4ac>0,圖象與x軸交於兩點A(x₁,0)和B(x₂,0),其中的x1,x2是一元二次方程ax^2+bx+c=0

(a≠0)的兩根.這兩點間的距離AB=|x₂-x₁|

當△=0.圖象與x軸只有一個交點;

當△<0.圖象與x軸沒有交點.當a>0時,圖象落在x軸的上方,x為任何實數時,都有y>0;當a<0時,圖象落在x軸的下方,x為任何實數時,都有y<0.

5.拋物線y=ax^2+bx+c的最值:如果a>0(a<0),則當x= -b/2a時,y最小(大)值=(4ac-b^2)/4a.

頂點的橫坐標,是取得最值時的自變數值,頂點的縱坐標,是最值的取值.

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