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在数学中,函数图像关于某点中心对称是一种常见的性质,这种性质在几何学、物理学等领域有着广泛的应用,本文旨在证明函数图像关于某点中心对称的公式,并探讨其应用。
证明
设函数f(x)的定义域为D,点P(a, b)是函数图像上的一个点,即f(a) = b,若函数图像关于点P中心对称,则对于任意x∈D,存在点Q(x, y)满足f(x) = y,且点Q关于点P中心对称,即P是线段QQ'的中点,其中Q'是点Q关于点P中心对称的点。
证明:
(1)证明点Q'存在
由于点Q关于点P中心对称,故有:
x - a = a - x'
y - b = b - y'
解得:
x' = 2a - x
y' = 2b - y
点Q'的坐标为(2a - x, 2b - y)。
(2)证明f(x) = y
由于点Q'在函数图像上,故有:
f(x') = y'
代入x'和y'的表达式,得:
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f(2a - x) = 2b - y
由于f(a) = b,故有:
f(2a - x) = f(a)
f(x) = y。
若函数图像关于点P(a, b)中心对称,则对于任意x∈D,有f(x) = y,其中y = 2b - f(2a - x)。
应用
1、几何学
(1)求函数图像关于某点中心对称的点
设函数f(x)的图像关于点P(a, b)中心对称,则对于任意x∈D,有f(x) = y,其中y = 2b - f(2a - x),若要求函数图像关于点P中心对称的点Q(x, y),只需解方程组:
x = 2a - x'
y = 2b - y'
即可得到点Q的坐标。
(2)求函数图像关于某点旋转一定角度后的图像
设函数f(x)的图像关于点P(a, b)中心对称,且旋转角度为θ,则旋转后的函数图像为g(x),满足g(x) = f(2a - x),若要求g(x)关于点P中心对称的点Q(x, y),只需解方程组:
x = 2a - x'
y = 2b - y'
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即可得到点Q的坐标。
2、物理学
(1)求某物理量的周期函数图像关于某点中心对称
设某物理量x(t)的周期为T,且x(t)的图像关于点P(a, b)中心对称,则x(t)的周期函数为g(t),满足g(t) = x(t - T/2),若要求g(t)关于点P中心对称的点Q(t, y),只需解方程组:
t = 2a - t'
y = 2b - y'
即可得到点Q的坐标。
(2)求某物理量的振动图像关于某点中心对称
设某物理量x(t)的振动图像关于点P(a, b)中心对称,且振动周期为T,则x(t)的振动函数为g(t),满足g(t) = x(t - T/2),若要求g(t)关于点P中心对称的点Q(t, y),只需解方程组:
t = 2a - t'
y = 2b - y'
即可得到点Q的坐标。
本文证明了函数图像关于某点中心对称的公式,并探讨了其在几何学、物理学等领域的应用,该公式为解决相关问题提供了有力的工具,有助于我们更好地理解和掌握函数图像的性质。
标签: #证明函数图像关于某点中心对称
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