logo

Przekształcenia wykresu funkcji

Analiza wykresów funkcji to jedno z kluczowych zagadnień matematyki, które pozwala lepiej zrozumieć zależności między zmiennymi i przewidywać ich zachowanie. Szczególną rolę odgrywają przekształcenia wykresów, takie jak przesunięcia oraz symetrie względem osi układu współrzędnych. Dzięki nim możemy w prosty sposób modyfikować kształt wykresu bez konieczności jego ponownego rysowania punkt po punkcie. W tym artykule omówimy, jak przesunięcia w poziomie i w pionie oraz odbicia względem osi OXOX i OYOY wpływają na wygląd wykresu funkcji i jak możemy połączyć ze sobą poszczególne przekształcenia aby otrzymać wykresy wybranych funkcji.

Twierdzenie 1

Obrazem wykresu funkcji y=f(x)y=f(x) w przesunięciu równoległym o wektor [0,q][0,q] (wzdłuż osi OYOY) jest wykres funkcji y=f(x)+qy=f(x)+q.

Uwaga 1

Innymi słowy, wykres funkcji y=f(x)+qy=f(x)+q, gdzie q>0q>0, powstaje przez przesunięcie wykresu funkcji y=f(x)y=f(x) o qq jednostek w górę wzdłuż osi OYOY.

Analogicznie, wykres funkcji y=f(x)qy=f(x)-q, gdzie q>0q>0, otrzymujemy poprzez przesunięcie wykresu funkcji y=f(x)y=f(x) o qq jednostek w dół wzdłuż osi OYOY.

Twierdzenie 2

Obrazem wykresu funkcji y=f(x)y=f(x) w przesunięciu równoległym o wektor [p,0][p,0] (wzdłuż osi OXOX) jest wykres funkcji y=f(xp)y=f(x-p).

Uwaga 2

Innymi słowy, wykres funkcji y=f(xp)y=f(x-p), gdzie p>0p>0, powstaje przez przesunięcie wykresu funkcji funkcji y=f(x)y=f(x) o pp jednostek w prawo wzdłuż osi OXOX.

Analogicznie, wykres funkcji y=f(x+p)y=f(x+p), gdzie p>0p>0, powstaje poprzez przesunięcie wykresu funkcji y=f(x)y=f(x) o pp jednostek w lewo wzdłuż osi OXOX.

Twierdzenie 3

Obrazem wykresu funkcji y=f(x)y=f(x) w przesunięciu równoległym o wektor [p,q][p,q] jest wykres funkcji y=f(xp)+qy=f(x-p)+q.

Twierdzenie 4

Obrazem wykresu funkcji y=f(x)y=f(x) w symetrii osiowej względem osi OXOX jest wykres funkcji y=f(x)y=-f(x).

Twierdzenie 5

Obrazem wykresu funkcji y=f(x)y=f(x) w symetrii osiowej względem osi OYOY jest wykres funkcji y=f(x)y=f(-x).

Twierdzenie 6

Obrazem wykresu funkcji y=f(x)y=f(x) w symetrii środkowej względem punktu O=(0,0)O=(0,0) jest wykres funkcji y=f(x)y=-f(-x).

Uwaga 3

Symetria środkowa względem początku układu współrzędnych to złożenie symetrii względem osi OXOX oraz osi OYOY.

Uwaga 4

Jeżeli dziedziną funkcji oraz jej zbiorem wartości nie jest cały zbiór liczb rzeczywistych R\mathbb{R}, to:

  • przesunięcie funkcji wzdłuż osi OXOX zmienia dziedzinę funkcji,

  • przesunięcie funkcji wzdłuż osi OYOY zmienia zbiór wartości funkcji.

  • odbicie funkcji względem osi OXOX zmienia zbiór wartości funkcji,

  • odbicie funkcji względem osi OYOY zmienia dziedzinę funkcji.

Twierdzenie 7

Obrazem wykresu funkcji y=f(x)y=f(x) w powinowactwie prostokątnym o osi OXOX i skali k0k\neq0 jest wykres funkcji g(x)=kf(x)g(x)=k \cdot f(x). Dodatkowo,

  • dziedzina funkcji g(x)=kf(x)g(x)=k \cdot f( x) jest taka sama co dziedzina funkcji y=f(x)y=f(x).

  • zbiór wartości funkcji g(x)=kf(x)g(x)=k \cdot f( x) to zbiór

    ZWg={ky, yZWf}=kZWf\text{ZW}_g=\left\{ky,\ y\in \text{ZW}_f \right\}= k\text{ZW}_f
    (0)

Przykład 1
Twierdzenie 8

Obrazem wykresu funkcji y=f(x)y=f(x) w powinowactwie prostokątnym o osi OXOX i skali 1k\displaystyle \frac{1}{k}, k0k\neq0 jest wykres funkcji y=f(kx)y= f(k \cdot x). Dodatkowo,

  • dziedziną funkcji y=f(kx)y=f(k \cdot x) jest zbiór

    Dg={xR:kxDf}=1kDfD_g=\left\{x\in\mathbb{R}:kx\in D_f \right\}= \frac{1}{k}D_f
    (0)

  • zbiór wartości funkcji y=f(kx)y=f\left(k \cdot x\right) jest identyczny co zbiór wartości funkcji y=f(x)y=f(x).

Przykład 2
Przykład 3

W przypadku funkcji złożonych, najczęściej najpierw rysujemy w kilku etapach zaczynając od tej najbardziej wewnętrznej, a kończąc na zewnętrznej. W tym celu używamy poznanych wyżej przekształceń.