本例通过二次函数证明函数图像关于某点中心对称。通过函数表达式及对称点坐标,建立方程组,求出对称点坐标。利用对称性,证明函数在关于对称点的对应点处取相同值,从而证明函数图像关于该点中心对称。
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函数图像的对称性是函数的一个重要性质,它反映了函数在坐标系中的几何特征,中心对称是函数图像对称性的一种,即存在一个点,使得函数图像关于该点中心对称,本文以二次函数为例,证明函数图像关于某点中心对称。
二次函数图像中心对称性证明
设二次函数f(x) = ax^2 + bx + c(a ≠ 0),我们需要证明函数图像关于点P(p, q)中心对称。
1、设点A(x1, y1)是函数图像上任意一点,点B(x2, y2)是点A关于点P中心对称的点。
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根据中心对称的定义,有:
x1 + x2 = 2p
y1 + y2 = 2q
2、由于点A在函数图像上,因此有y1 = f(x1) = ax1^2 + bx1 + c。
同理,点B也在函数图像上,因此有y2 = f(x2) = ax2^2 + bx2 + c。
3、将y1和y2代入y1 + y2 = 2q中,得到:
ax1^2 + bx1 + c + ax2^2 + bx2 + c = 2q
4、根据x1 + x2 = 2p,可以将x2表示为x2 = 2p - x1,代入上式中,得到:
ax1^2 + bx1 + c + a(2p - x1)^2 + b(2p - x1) + c = 2q
5、展开并化简上式,得到:
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a(5x1^2 - 4px1 + p^2) + b(2p - x1) + 2c = 2q
6、因为点A是函数图像上任意一点,所以上式对于任意的x1都成立,我们可以将上式中的a、b、c视为常数,设为k1、k2、k3,得到:
5k1x1^2 - 4pk1x1 + p^2k1 + 2pk2 - k2x1 + 2k3 = 2q
7、由于上式对于任意的x1都成立,因此系数必须相等,即:
5k1 = 0
-4pk1 + 2pk2 - k2 = 0
p^2k1 + 2k3 = 2q
8、由5k1 = 0,得到k1 = 0,代入第二个等式,得到:
-4pk2 + 2pk2 - k2 = 0
-2pk2 - k2 = 0
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k2(2p + 1) = 0
由于k2 ≠ 0(否则f(x)为常数函数,不存在对称性),因此得到2p + 1 = 0,即p = -1/2。
9、将p = -1/2代入第三个等式,得到:
p^2k1 + 2k3 = 2q
(-1/2)^2 * 0 + 2k3 = 2q
2k3 = 2q
k3 = q
10、我们得到p = -1/2,q = k3,二次函数f(x) = ax^2 + bx + c的图像关于点P(-1/2, q)中心对称。
本文以二次函数为例,证明了函数图像关于某点中心对称的结论,该方法可以推广到其他类型的函数,具有一定的普适性,函数图像的对称性在数学、物理、工程等领域具有广泛的应用,对于理解函数的性质具有重要意义。
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