Урок растяжение и сжатие графиков

ЦЕЛИ: 1) рассмотреть графики функций y=f(x), y=kf(x),
y=f(x)+n, y=f(x-m) и y=f(x-m)+n и их свойства, используя ПК и
программу Advanced Grapher;

2)расширить представления о преобразованиях
графиков более сложных функций;

3)способствовать развитию у учащихся навыков
чтения графиков и построения графиков функций.

I. Новый материал – объяснительная лекция.

Графики функций широко используются в
различных областях инженерных знаний, поэтому
умение строить, “читать”, прогнозировать их
“поведение” имеют огромную роль в практической
деятельности инженерных работников, гидро,
метеорологов и людей других “математических”
специальностей.

Выясним, какая связь существует между
графиками функций y = f(x) и y = kf(x), где k-число, не
равное нулю.

Пусть графиком функции y = f(x), область
определения которой- промежуток[-2;4],является
кривая, изображённая на рис.1а f(x) =
x(x-3)(x+1).

Рассмотрим сначала случай, когда k>1.Построим
график функции y = kf(x), где k=2. Для этого расстояние
каждой точки графика функций y = f(x) от оси X
увеличим в 2раза, т.е.умножим её ординату на 2.
Построение выполним с помощью программы Advanced
Grapher, набрав формулу функции F1 с клавиатуры.
Заметим, что точки с абсциссами 0; 3; -1,
принадлежащие оси Х, останутся на месте, т.к.их
ординаты равны нулю (0*2х = 0).Все остальные точки
графиков у1, и у, имеющие одинаковые
абсциссы, будут лежать соответственно на
перпендикулярах к оси Х, причём каждая точка
графика функции у= 2f(x)
будет находиться от оси Х на расстоянии в 2 раза
большем, чем соответственная точка графика
функции y = f(x). (рис. 1б).

Рассмотрим теперь случай, когда О < k < 1,
например k =, и
построим график функции y= kf (x), при k = , используя программу Advanced Grapher.

Опять же заметим, что точки с абсциссами -1; 0 и 3,
принадлежащие оси Х, останутся на месте ( 0* = 0 ), а каждая точка
графика функции y= f (x), будет
находиться от оси Х на расстоянии в 2 раза
меньшем, чем соответственная точка графика
функции y = f(x) (рис.1в).

Делаем вывод о том, что график функции y = f(x) при k
< 1 можно получить из графика функции y = f(x)
растяжением от оси Х исходного графика в k раз, а
при О < k < 1- сжатием к оси Х графика функции y =
f(x) в раз.

И рассмотрим случай, когда k< 0. Ограничимся
значением k = -1, т.е. выясним, как можно построить
график функции y= -f(x),
зная график функции y = f(x).

Задав с клавиатуры формулу графика y = -f(x) и
получив соответствующее изображение на экране (рис. 1г), заметим, что каждой точке
графика y, кроме точек с
абсциссами -1; 0 и 3, соответствует точка графика y =
f(x) с противоположной ординатой.

Соответственно делаем вывод, что график
функции y = -f(x) можно получить с помощью симметрии
относительно оси Х.

Аналогично, графики функций y = kf(x) и y = -kf(x) при
любом k0 симметричны
относительно оси Х.

Иначе говоря, чтобы построить график функции y =
kf(x), где k < 0, можно сначала построить график
функции y = -kf(x), где -k > 0, а затем отобразить его
симметрично относительно оси Х.

Выясним, как связаны между собой графики
функций y = f(x) и y = f(x)+n, где n –произвольное число.

Рассмотрим графики функций y = x, y = x — 4 , y= x-4, y = x+ , y= x- (рис. 2).

Рассматривать будем попарно графики функций у
и у(рис.2а),
у и y(рис.2б),
у и y(рис.2в),
у и y(рис.2г).

Моментальное построение графика каждой из выше
указанных функций даст возможность сделать
вывод, что график функции y = f(x) + n можно получить
из графика функции y = f(x) с помощью сдвига вдоль
оси Y на n единиц вверх, если n>0, или на единиц вниз, если
n<0.

Выясним теперь, как связаны между собой графики
функций y = f(x) и y = f(x-m), где m – произвольное число.

Рассмотрим графики функций y = (x-3), y = (x+2), y = (x), y = (x+).

Получаем рис.3 и делаем вывод, что
график функции y = f(x) можно получить с помощью
сдвига вдоль оси Х на m единиц вправо, если m>0,
или на единиц
влево, если m<0.

Из курса алгебры VII класса известно, что график
функции y = x (парабола)
симметричен относительно ось У. Точку
пересечения параболы с осью симметрии называют
вершиной параболы.

Построим, используя программу Advanced Grapher, в одной
системе координат графики функций y = x, у== x+2, y= (х-3) и y= (х-3) +2 ( рис.4).

Учащимся наглядно видно, что у параболы у== x+2 осью симметрии является ось У, а у
параболы y= (х-3) — прямая х = 3. Графиком же
функции y= (х-3) +2 является парабола с
вершиной в точке (3;2) и осью симметрии её является
прямая х = 3.

Из наглядного наблюдения учащиеся видят, что
при построении графика функции у = (х-3) +2 нужно последовательно
выполнить два параллельных переноса: один в
направлении оси У на 2 единицы вверх, а другой в
направлении оси Х на 3 единицы вправо.

Делаем вывод, что графиком функции вида у = (х-m) +n является парабола с
вершиной в точке А(m;n) .А также обобщаем выше
рассмотренные преобразования графиков и делаем
вывод, что график функции y = f(x-m)+n может быть
получен из графика функции y=f(x) в результате
последовательно выполненных двух параллельных
переносов: сдвига вдоль оси Х на m единиц и сдвига
графика функции у = (х-m)
вдоль оси У на n единиц.

II. Закрепление

.

У: Изобразите на координатной плоскости
заданные точки и определите, используя обороты
“выше на…” и “ниже…”, взаимное расположение
соответствующих точек:

а) А(-1;7) и А1(-1;10) б) В(2;7) и В1(2;5) в) С (0;-6)
и С1(0;-5) г) Д (3;-4) и Д1(3;-7) .

У: Как найти расстояние между точками, имеющими
одинаковые ординаты? Закончите предложение:
“Если точки имеют одинаковые ординаты, то
расстояние между ними равно…”

Обучающая исследовательская работа.
(карточки-распечатки см. Приложение 1)

I вариант.

1. Заданы функции y = f(x) и y = f(x) + 2. заполните таблицу значений этих
функций и сделайте вывод о взаимном расположении
точек данных функций и их графиков:

Д: Любая точка графика y = f(x)+2 с абсциссой X находится на 2 единицы
“выше”, чем точка графика y = f(x) с той же самой
абсциссой; а график функции y = f(x)+2 можно получить из графика y = f(x)
параллельным переносом вдоль оси ординат на 2
единицы “вверх”.

II вариант.

1. Заданы функции y = f(x) и y = f(x) – 3. заполните
таблицу значений этих функций и сделайте вывод о
взаимном расположении точек данных функций и их
графиков:

Д: Любая точка графика y = f(x)-3 с абсциссой X находится на 3 единицы
“ниже”, чем точка графика y = f(x) с той же самой
абсциссой; а график функции y=f(x)-3 можно получить из графика y = f(x)
параллельным переносом вдоль оси ординат на 3
единицы “вниз”.

У: С помощью какого преобразования можно
получить график функции y = f(x)+a, а0 из графика функции y = f(x).

Д: Обобщённый вывод (записать в тетрадь): График
функции y1= f(x)+a, а0 можно получить из графика функции y = f(x)
параллельным переносом вдоль оси ординат на единиц “вниз”,
если а<0, и на
единиц “вверх”, если а>0.

У: Пусть даны графики функций y = f(x) и y = f(x)+7. Известно, что один из
них проходит через начало координат. Определите
точку пересечения другого графика с осью
ординат.

Д: A (0;7) или А (0;-7).

У: Пусть даны графики функций y = f(x) и y = f(x)+c. Известно, что один из
них проходит через точку А(-11;231) и другой через
точку А (-11;132). Найдите
все возможные значения С.

Д: 99 или -99.

I вариант.

2. Постройте графики функций, используя
известный график y = kx:

a) y = x-4 ; б) у = x+1;
в) у = 2 x-1.

3.

II вариант.

2. Постройте графики функций, используя
известный график y = kx:

а) у = -x+3; б) у = -0,5x+2; в) у = -2x-3.

3.

У: Изобразите на координатной плоскости
заданные точки и определите, используя обороты
“левее на …” и “правее на …” взаимное
расположение следующих точек:

а) А (-1;7) и А (6;7) б) С (8;-6)
и С (14;-6) в) В (2;3) и В (-2;3) г) Д (-13;_4) и Д (-3;-4).

У: Как найти расстояние между точками, имеющими
одинаковые абсциссы? Закончите предложение:
“Если точки имеют одинаковые абсциссы, то
расстояние между ними равно…”

I, II вариант.

4. Заданы функции y=f(x), y=
f(x+2) и y= f(x-3). Заполните
таблицу значений этих функций:

У: Как взаимно расположены точки графиков
функций y = f(x) и y = f(x+2)?

Каким образом можно получить график функции y= f(x+2) из графика функции y =
f(x)?

Д: Любая точка графика y=
f(x+2) с абсциссой х-2
находится на 2 единицы “левее”, чем точка
графика y=f(x) с абсциссой х, а график функции y= f(x+2) можно получить из графика y = f(x),
“сдвинув” его на 2 единицы влево вдоль оси
абсцисс.

У: Как взаимно расположены точки графиков
функций y = f(x) и y= f(x-3)?

Каким образом можно получить график функции y= f(x-3) из графика функции y =
f(x)?

Д: Любая точка графика y= f(x-3) с абсциссой х+3
находится на 3 единицы “правее”, чем точка
графика y = f(x) с абсциссой х, а график функции y= f(x-3) можно получить из графика функции y =
f(x) “сдвинув” его на 3 единицы вправо вдоль оси
абсцисс.

У: Попытайтесь сделать вывод о том как можно
получить график функции y= f(x+а) из графика функции y = f(x)?

Д: График функции y=
f(x+а) можно получить из графика функции y = f(x),
“сдвинув” его на единиц вправо вдоль оси абсцисс, если
а<0, и на
единиц влево вдоль оси абсцисс, если а>0.

У: Пусть даны графики функций y = f(x) и y= f(x+7). Известно, что один из
них проходит через начало координат. Какую точку
пересечения графика с осью абсцисс можно указать
наверняка?

Д: А(-7;0) и А (7;0).

У: Опишите как расположены относительно друг
друга графики функций (задания 5-9 выполнены на
карточках-распечатках, ответы в устной форме):

5. y = f(x-2) и y = f(x+7).

6. y = f(2x) и y = f(2x-4).

7. y = f(2x) и y = f(2x+1).

8. y = f(0,5x) и y = f(0,5x-4).

9. y = f() и . y = f(-1).

III . Лабораторно-исследовательская работа.

(все задания выполнены на
карточках-распечатках, ответы см. в приложении
2)

I вариант.

10. Постройте графики функций, используя
программу Advanced Grapher :

а) у = (x-4). б) у = (x+2).

11. Пусть дан график функции y=f(x). Как получить
график функции y = f(x+3)-4?

12. Постройте графики функций, используя
программу Advanced Grapher:

а) у = -4; б) у =
(x+3)-4.

II вариант.

10. Постройте графики функций, используя
программу Advanced Grapher :

а) у = 2(x-1), б) у = -(x+3).

11. Пусть дан график функции y=f(x). Как получить
график функции y = f(x-5)+2?

12. Постройте графики функций, используя
программу Advanced Grapher:

а) у =+2; б) у =(x-5)+2.

III вариант.

10. Постройте графики функций, используя
программу Advanced Grapher :

а) у = -0,5(x-4); б) у = (2x-3).

11. Пусть дан график функции y = f(x). Как получить
график функции y = f(x+1)+3?

12. Постройте графики функций, используя
программу Advanced Grapher:

а) у =+3; б) у =
(x+1)+3.

IV вариант.

10. Постройте графики функций, используя
программу Advanced Grapher :

а) у = 4x+4х+1; б) у = —х-1.

11. Пусть дан график функции y=f(x). Как получить
график функции y = f(x-2)-1?

12. Постройте графики функций, используя
программу Advanced Grapher:

а) у =-1; б) у =
(x-2)-1.