第一節 平移變換
數學實驗:函數 \(\displaystyle{f\left( x \right) }\) 與函數 \(\displaystyle{f\left( x \right) + k }\)、函數 \(\displaystyle{f\left( x+h \right) }\) 之間的關係
函數的平移變換

該實驗以常見的四個函數 \(f(x)\) 為例,包括線性函數、二次函數、三次函數和指數函數,展示了函數 \(f(x)\)、\(f(x)+k\) 與 \(f(x+h)\) 的圖像。請選擇不同的函數,改變 \(k\) 與 \(h\) 的數值,比較三條曲線在直角坐標系中的位置關係。

如模擬程式所示,任意一條鉛垂線與函數 \(f(x)\) 和函數 \(f(x)+k\) 分別交於 \(A\) 點和 \(B\) 點,任意一條水平線與函數 \(f(x)\) 和函數 \(f(x+h)\) 分別交於 \(C\) 點和 \(D\) 點。選擇不同的函數,改變 \(\displaystyle{ k }\) 和 \(\displaystyle{ h }\) 的值,移動各曲線上的點,觀察 \(A\) 點和 \(B\) 點之間的垂直距離的變化,以及 \(C\) 點和 \(D\) 點之間的水平距離的變化。

  1. 函數 \(f(x)\)、\(f(x)+k\) 與 \(f(x+h)\) 三者圖像的形狀是否相同?

    • 完全相同
    • 不相同
  2. 當 \(k=4\) 時,\(B\) 點位於 \(A\) 點的
    • 上方
    • 下方
    ,\( AB \) 的距離為
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    。如改變鉛垂線的位置,\(A\) 和 \(B\) 兩點間的距離
    • 隨之改變
    • 不改變
     
  3. 當 \(h=-2\) 時,\(D\) 點位於 \(C\) 點的
    • 左側
    • 右側
    ,\( CD \) 的距離為
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    。如改變水平線的位置,\(C\) 和 \(D\) 兩點間的距離
    • 隨之改變
    • 不改變
     
  4. 當 \(k \lt 0\) 時,函數 \(f(x)+k\) 的圖像可由函數 \(f(x)\) 的圖像沿
    • 鉛垂方向向上
    • 鉛垂方向向下
    • 水平方向向左
    • 水平方向向右
    平移
    • \(k\)
    • \(2\,k\)
    • \(k\,/\,2\)
    • \(k+1\)
    個單位而得。 
  5. 當 \(h>0\) 時,函數 \(f(x+h)\) 的圖像可由函數 \(f(x)\) 的圖像沿
    • 鉛垂方向向上
    • 鉛垂方向向下
    • 水平方向向左
    • 水平方向向右
    平移
    • \(h\)
    • \(2\,h\)
    • \(h\,/\,2\)
    • \(h+1\)
    個單位而得。 

根據以上數學實驗的實驗結果,我們可總結出函數的平移法則:

鉛垂方向平移

函數 \(f(x)+k\) 的圖像可由函數 \(f(x)\) 的圖像沿鉛垂方向平移 \(k\) 個單位而得。其中 \(k>0\) 表示向上平移,\(k \lt 0\) 表示向下平移。

鉛垂方向平移

水平方向平移

函數 \(f(x+h)\) 的圖像可由函數 \(f(x)\) 的圖像沿水平方向平移 \(h\) 個單位而得。其中 \(h>0\) 表示向左平移,\(h \lt 0\) 表示向右平移。

水平方向平移
例題
函數 \(\displaystyle{ f\left( x \right)={{x}^{2}} }\) 的圖像變換至函數 \(\displaystyle{g\left( x \right)={{\left( x-1 \right)}^{2}}+2 }\) 的圖像:將函數 \(\displaystyle{ f\left( x \right) }\) 的圖像先向  
  平移 \(\displaystyle{ 2 }\) 個單位,再向  
  平移 \(\displaystyle{ 1 }\) 個單位,即可得到函數 \(\displaystyle{ g\left( x \right) }\) 的圖像。 

思考:調換函數 \(\displaystyle{ f\left( x \right) }\) 沿水平方向平移和鉛垂方向平移的順序,即將函數 \(\displaystyle{ f\left( x \right) }\) 的圖像先向右平移 \(\displaystyle{ 1 }\) 個單位, 再向上平移 \(\displaystyle{ 2 }\) 個單位,是否也可得到函數 \(\displaystyle{ g\left( x \right) }\) 的圖像?

  • A. 可以
  • B. 不可以

返回