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认识图像反射的效果

两个方程只差一个负号,画出来的图像却往完全不同的方向翻转。

本页内容
  1. 怎样区分这两种反射?
  2. 例题详解
  3. 要留意的错误
  4. 自我检测
  5. 接下来学什么

反射(reflection) 是把图像沿一条线翻转,就像照镜子。方程 y = −f(x) 使图像对 x 轴反射,y = f(−x) 使图像对 y 轴反射。形状保持不变,但每个点的位置都会改变。

这一课接在平移简单的图像之后,属于图像与变换。两者合起来,就是函数图像的基本变换。

怎样区分这两种反射?

问一问:负号作用在哪个坐标上。

负号作用在整个函数: y = −f(x)。输出取负,每个 y 值改变符号。图像沿 x 轴上下翻转。

负号作用在输入: y = f(−x)。输入取负,每个 x 值改变符号。图像沿 y 轴左右翻转。

一个好习惯是在原图像上选一个点,算出它落在哪里。一个测试点就能确定方向。

例题详解

设 f(x) = x² + 2x。求 y = −f(x) 和 y = f(−x) 的方程与顶点。

第一步,原图像: f(x) = x² + 2x = (x + 1)² − 1。顶点是 (−1, −1)。根是 x = 0 和 x = −2,因为 x(x + 2) = 0。

第二步,y = −f(x): y = −x² − 2x。每个 y 改变符号,所以顶点是 (−1, 1)。根仍是 0 和 −2。曲线现在开口向下。

第三步,y = f(−x): 把 x 换成 −x:y = (−x)² + 2(−x) = x² − 2x。每个 x 改变符号,所以顶点是 (1, −1)。根变成 x = 0 和 x = 2,因为 x(x − 2) = 0。

第四步,用一个点检验: 在原图像上,f(1) = 1 + 2 = 3。在 y = −f(x) 上,x = 1 时的值是 −3。在 y = f(−x) 上,值 3 出现在 x = −1 处,因为 (−1)² − 2(−1) = 3。

f(x) = x² + 2x 关于两条轴的反射按比例绘制(1 格 = 1 单位)。f(x) = x² + 2x 的顶点在 (−1, −1),根为 0 和 −2。y = −f(x) 是关于 x 轴的反射,顶点 (−1, 1)。y = f(−x) 是关于 y 轴的反射,顶点 (1, −1),根为 0 和 2。f 上的测试点 (1, 3) 变成 (1, −3) 和 (−1, 3)。 −4 −3 −2 −1 1 2 3 4 −5 −4 −3 −2 −1 1 2 3 4 5 xy y = f(x),顶点 (−1, −1) y = −f(x),顶点 (−1, 1) y = f(−x),顶点 (1, −1) f(x) 上的测试点 (1, 3) 在 −f(x) 上变为 (1, −3) 在 f(−x) 上变为 (−1, 3)
整个函数前加负号,图像关于 x 轴翻转;只在 x 前加负号,图像关于 y 轴翻转。

要留意的错误

常见的失误是以为 f(−x) 会把图像上下翻转。

错误的答案: “y = f(−x) 是对 x 轴反射,因为有一个负号。”

学生注意到负号,就凭感觉选了轴。

用一个点测试就能纠正。如果 (1, 3) 在 y = f(x) 上,那么对 y = f(−x) 来说,输出 3 现在出现在 x = −1,得到 (−1, 3)。高度仍是 3,只有 x 改变了符号,这是对 y 轴的反射。

自我检测

不用计算器试做这些题,然后打开答案。

1. 点 (3, 5) 在 y = f(x) 上。它在 y = −f(x) 和 y = f(−x) 上对应的点在哪里?

显示答案

在 y = −f(x) 上,y 值改变符号:(3, −5)。在 y = f(−x) 上,x 值改变符号:(−3, 5)。

2. 图像 y = x² − 4 对 x 轴反射。写出新方程和 y 截距。

显示答案

新方程:y = −(x² − 4) = y = 4 − x²。y 截距是 4,即 (0, 4)。原来的截距是 −4。

3. 直线 y = 3x − 6 对 y 轴反射。求方程并检验。

显示答案

把 x 换成 −x:y = 3(−x) − 6 = y = −3x − 6。检验:原来的 x 截距 (2, 0) 变成 (−2, 0),而 −3 × (−2) − 6 = 0。y 截距仍是 −6。

接下来学什么

现在到图像与变换练习里同时尝试两种变换,再继续学习用交点估算方程的解。二次函数结构探索器把二次函数和它的镜像并排显示,图像模型探索器则提供其他形状的额外练习。

有些学生看得懂反射,一加上平移就乱了。一对一线上数学补习的老师会陪你一步一步变换,每一步都用一个点检验。

常见问题

y = −f(x) 对图像做了什么?

它使图像对 x 轴反射。每个 y 值的符号改变,所以点 (3, 5) 变成 (3, −5)。在 x 轴上的点保持不动,因为零没有符号可以改变。

y = f(−x) 对图像做了什么?

它使图像对 y 轴反射。每个 x 值的符号改变,所以点 (3, 5) 变成 (−3, 5)。在 y 轴上的点保持不动,包括 y 截距。

反射可以让图像保持不变吗?

可以。y = x² 的图像关于 y 轴对称,所以对 y 轴反射会得到同一条曲线。对 x 轴反射则会改变它,使它上下颠倒。

更新于:

下一步

如果你总是分不清哪个负号翻哪条轴,一对一的老师可以给你一套快速测试的做法,让答案来自检验,而不是记忆。

一小时付费试听课,按所安排老师确认的收费,RM80 起。

补习由家长或监护人安排。用 WhatsApp 把这页发给他们,他们就可以替你咨询。

家长:在这里咨询

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