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  • 图像和曲线的平移变换

    前言

    点的平移、函数的平移、曲线的平移,向量的平移是不一样的。

    点的平移

    点的平移口诀: “向左为 (-) 向右为 (+),向上为 (+) 向下为 (-) ”[和坐标轴方向一致];

    ➊引例,如将点 (P(x,y)) 向左 (3) 个单位,再向上 (2) 个单位后得到的点 (P'(x-3,y+2))

    ➋引例,再如将点 (P(x,y)) 沿向量 (vec{a}=(2,-3)) 平移后得到 (P'(x+2,y-3))

    图像平移

    函数图像的平移口诀: “向左为 (+) 向右为 (-),向上为 (+) 向下为 (-) ”;

    ➊引例,如函数 (f(x)=2^x) 的图象左移 (2) 个单位且下移 (3) 个单位得到的图象的解析式为(g(x)=2^{x+2}-3)

    [原因分析]:采用点的坐标平移法则和相关点法可以解释;

    设函数 (f(x)) 上的任意一点的坐标为 (P(x,y)) ,变化后对应的点的坐标为 (P'(x',y'))

    则对应的变换为 (phi:egin{cases}x'=x-2\y'=y-3end{cases}) ,其对应的逆变换为 (phi':egin{cases}x=x'+2\y=y'+3end{cases})

    将其代入函数 (f(x)),得到 (y'+3=f(x'+2)=2^{x'+2})

    (y'=2^{x'+2}-3),故 (g(x)=2^{x+2}-3)

    ➋引例,将抽象函数 (h(x)) 向右平移 (3) 个单位,再向上平移 (2) 个单位,得到函数 (g(x)=h(x-3)+2)

    ➌引例,将抽象函数 (g(x)) 沿向量 (vec{a}=(2,-3)) 平移后得到 函数 (m(x)=g(x-2)-3)

    曲线平移

    函数图像的平移口诀: “向左为 (+) 向右为 (-),向上为 (-) 向下为 (+) ”[和坐标轴方向相反];

    ➊引例,如曲线 (C:x^2+y^2=1) 向左平移 (2) 个单位,再向下平移 (3) 个单位得到新曲线方程为(C':(x+2)^2+(y+3)^2=1)

    [原因分析]:采用点的坐标平移法则和相关点法可以解释;

    设曲线 (C) 上的任意一点的坐标为 (P(x,y)) ,变换后对应的曲线 (C') 上的对应点的坐标为 (P'(x',y'))

    则对应的变换为 (psi:egin{cases}x'=x-2\y'=y-3end{cases}) ,其对应的逆变换为 (psi':egin{cases}x=x'+2\y=y'+3end{cases})

    将其代入曲线 (C),得到 ((x'+2)^2+(y'+3)^2=1)

    即新曲线方程为 (C':(x+2)^2+(y+3)^2=1) .

    ➋引例,曲线 (C:f(x,y)=0) 向右平移 (2) 个单位,再向上平移 (3) 个单位得到新曲线方程为(C':f(x-2,y-3)=0).

    ➌引例,曲线 (C:f(x,y)=0) 沿向量 (vec{a}=(2,-3)) 平移后得到新曲线方程为(C':f(x-2,y+3)=0).

    按向量平移

    • (P(x,y)) 按向量 (vec{a}=(h,k)) 平移后得到点 (P'(x+h,y+k))

    • 函数 (y=f(x)) 的图像 (C) 按向量 (vec{a}=(h,k)) 平移后得到图像 (C') ,则 (C') 的函数解析式为 (y=f(x-h)+k)

    • 曲线 (C:f(x,y)=0) 按向量 (vec{a}=(h,k)) 平移后得到图像 (C') ,则 (C') 的方程为 (f(x-h,y-k)=0)

    • 向量 (vec{m}=(x,y)) 按向量 (vec{a}=(h,k)) 平移后得到的向量仍然为向量 (vec{m}=(x,y))

    典例剖析

    【2020 (cdot) 陕西西安师大附中模拟】若函数 (y=sin(2x+cfrac{pi}{6})) 的图象向右平移 (cfrac{pi}{3}) 个单位长度,再向上平移 (1) 个单位长度,得到 (g(x)) 的图象.

    解析: (y=sin(2x+cfrac{pi}{6})) 的图象向右平移 (cfrac{pi}{3}) 个单位长度,

    其实质是用 (x-cfrac{pi}{3}) 替换解析式中的 (x)

    代入整理得到, (y=sin[2(x-cfrac{pi}{3})+cfrac{pi}{6}]=sin(2x-cfrac{pi}{2})=-cos2x)

    再将其图像向上平移 (1) 个单位长度,其实质是用 (y-1) 替换解析式中的 (y)

    代入整理得到,(y-1=-cos2x),即(y=-cos2x+1),则 (g(x)=-cos2x+1).

    【2019 (cdot) 天津】已知函数 (f(x)=Asin(omega x+varphi)) ((A>0)(omega>0)(|varphi|<pi)) 是奇函数,将 (y=f(x)) 的图象上所有点的横坐标伸长到原来的 (2) 倍(纵坐标不变),所得图象对应的函数为 (g(x)), 若 (g(x)) 的最小正周期为 (2pi), 且 (g(cfrac{pi}{4})=sqrt{2}), 则 (f(cfrac{3pi}{8})) 等于 【(quad)

    $A.-2$ $B.-sqrt{2}$ $C.sqrt{2}$ $D.2$

    解析: 由 (f(x)) 为奇函数,则(omega imes 0+varphi=kpi),可得 (varphi=kpi(k in Z))

    (|varphi|<pi), 所以 (varphi=0), 则 (f(x)=asin(omega x))

    (y=f(x)) 的图象上所有点的横坐标伸长到原来的 (2) 倍(纵坐标不变),其实质是用 (cfrac{x}{2}) 替换 (x)

    整理得到, (g(x)=Asincfrac{omega x}{2}).

    (g(x))的最小正周期为 (2pi), 可得 (cfrac{2pi}{omega}=2pi), 故 (omega=2)

    (g(x)=Asin x)(g(cfrac{pi}{4})=Asincfrac{pi}{4}=sqrt{2}), 所以 (A=2)

    所以 (f(x)=2sin2x), 故 (f(cfrac{3pi}{8})=2sincfrac{3pi}{4}=sqrt{2}). 故选 (C).

    【2021届高三文数三轮模拟训练题】函数 (f(x)=left{egin{array}{l}2x,&xgeqslant 0\-x^2-2x,&x<0end{array} ight.),将 (f(x)) 的图像向右平移 (1) 个单位长度,得到函数 (g(x)) ,则不等式 (|g(x)-2|leqslant 1) 的解集为【(quad)

    $A.[cfrac{3}{2},cfrac{5}{2}]cup {0}$ $B.[cfrac{3}{2},cfrac{5}{2}]$ $C.[cfrac{5}{2},+infty)cup{0}$ $D.(-infty,cfrac{3}{2}]$

    提示:(g(x)=f(x-1)=left{egin{array}{l}2(x-1),&x-1geqslant 0\-(x-1)^2-2(x-1),&x-1<0end{array} ight.)

    (g(x)=left{egin{array}{l}2(x-1),&xgeqslant 1\-(x-1)^2-2(x-1),&x<1end{array} ight.)

    不等式 (|g(x)-2|leqslant 1) 等价于 (1leqslant g(x)leqslant 3)

    做出图像如图,

    利用图像可得,解集为 ([cfrac{3}{2},cfrac{5}{2}]cup {0}),故选 (A) .

    本文来自博客园,作者:静雅斋数学,转载请注明原文链接:https://www.cnblogs.com/wanghai0666/p/14618866.html

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