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高考数学图像变换题是综合考查函数性质与几何直观的题型,主要涉及平移、伸缩、对称等基本变换。以下是解题的关键方法和注意事项:
一、基本变换类型及规律
- 水平平移:
将函数$y = f(x)$的图像沿$x$轴方向平移$a$个单位,得到$y = f(x pm a)$(向右平移$a>0$,向左平移$a<0$)。 - 竖直平移:将函数图像沿$y$轴方向平移$b$个单位,得到$y = f(x) pm b$(向上平移$b>0$,向下平移$b<0$)。
- 水平伸缩:
将函数图像的横坐标伸长或压缩为原来的$a$倍($a neq 1$),得到$y = f(frac{x}{a})$($a>1$时压缩,$0 < a < 1$时伸长)。 - 竖直伸缩:将函数图像的纵坐标伸长或压缩为原来的$a$倍($a neq 1$),得到$y = a cdot f(x)$($a>1$时伸长,$0 < a < 1$时压缩)。
- 关于$y$轴对称:
得到$y = f(-x)$。 - 关于$x$轴对称:得到$y = -f(x)$。 - 关于原点对称:得到$y = -f(-x)$。 - 关于直线$y = x$对称:得到$x = f(y)$(需交换$x$与$y$后解出$y$)。 - 关于直线$x = a$对称:得到$y = f(2a - x)$。
- 相位平移:
$y = sin(omega x + varphi)$中,$varphi$决定左右平移(如$sin(x - frac{pi}{6})$向右平移$frac{pi}{6}$)。 - 周期调整:$y = sin(omega x)$的周期为$T = frac{2pi}{omega}$,$omega > 1$时周期缩短,$0 < omega < 1$时周期延长。
二、解题步骤与注意事项
- 先相位:
通过平移变换调整相位(如$sin(x - frac{pi}{3})$)。 - 后周期:调整$omega$实现周期变化(如$sin(3x)$横坐标压缩为原来的$frac{1}{3}$)。 - 最后振幅上下移:通过$A$调整振幅,$B$实现上下平移。 - 易错点:注意初相符号(如$sin(x - frac{pi}{4})$向右平移$frac{pi}{4}$,而非$frac{pi}{6}$)。
- 若同时存在相位和周期变换,需先进行相位平移,再调整周期(遵循“先左右,后压扁拉伸”原则)。
快速画图技巧
- 标出关键点(最高点、最低点、零点),按步骤平移缩放,辅助验证结果。
三、典型题型示例
题目: 将$y = sin(2x - frac{pi}{3})$的图像向左平移$frac{pi}{4}$个单位,再向上平移2个单位,得到目标函数。 解答
1. 先平移:$y = sin(2(x + frac{pi}{4}) - frac{pi}{3}) = sin(2x + frac{pi}{6})$。2. 再平移