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1. 平移变换

直线、圆与圆锥曲线 · 高三
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 在平面直角坐标系中,将图形上所有点沿同一方向移动相同距离,形状大小不变,仅位置改变。

从哪来 本知识点建立在类型二:基本不等式应用之上。在高三复习中,平移变换常与函数最值问题结合,利用基本不等式求解平移后函数与坐标轴交点或极值点的相关参数范围,体现了代数变形与几何变换的综合应用。

为什么 平移的本质是坐标系的相对运动。根据向量加法原理,若点 $P(x,y)$ 沿向量 $\vec{a}=(h,k)$ 平移得到 $P'(x',y')$,则 $\vec{OP'} = \vec{OP} + \vec{a}$,即 $x'=x+h, y'=y+k$。 对于函数 $y=f(x)$,图像上任意一点 $(x,y)$ 变为 $(x+h, y+k)$。设新坐标为 $(X,Y)$,则 $X=x+h, Y=y+k$,反解得 $x=X-h, y=Y-k$。代入原方程得 $Y-k=f(X-h)$,即 $y-k=f(x-h)$。 这解释了“左加右减,上加下减”的口诀:$x$ 变成 $x-h$ 意味着图像向右移 $h$(因为 $x$ 需要更大才能取到原来的值),$y$ 变成 $y-k$ 意味着图像向上移 $k$(因为 $y$ 需要更大才能取到原来的值)。

适合:空间想象力强、喜欢直观演示的学生** **核心逻辑:整体移动法** 1. **动作模拟
让学生用手指在纸上画一个点,然后向右移动3格,向上移动2格。 2. 规律总结:告诉学生,函数图像就像这个点,整体向右移3,就是 $x$ 减3;整体向上移2,就是 $y$ 加2。 3. 口诀强化:强调“左加右减”是针对 $x$ 的,“上加下减”是针对 $y$ 的。 4. 验证:取原函数顶点 $(0,0)$,平移后顶点应为 $(3,2)$。代入 $y=f(x-3)+2$,当 $x=3$ 时 $y=2$,符合预期。
适合:逻辑严密、偏好代数推导的学生** **核心逻辑:坐标代换法** 1. **定义变量
设原图像上任意一点为 $P(x,y)$,平移后对应点为 $P'(X,Y)$。 2. 建立关系:根据平移向量 $(h,k)$,得出 $X=x+h, Y=y+k$。 3. 逆向代换:将 $x=X-h, y=Y-k$ 代入原函数方程 $y=f(x)$。 4. 得出新方程:得到 $Y-k=f(X-h)$,即新函数解析式为 $y-k=f(x-h)$。 5. 强调本质:这种方法不依赖记忆口诀,而是通过坐标变换的代数逻辑推导,适用于复杂复合函数的平移。
适合:基础薄弱、容易混淆方向的学生** **核心逻辑:特值验证法** 1. **选取关键点
找出原函数图像上最容易确定的点(如顶点、零点、截距)。 2. 手动平移:在草稿纸上画出该点,按照题目要求(如右移2,上移1)画出新点。 3. 代入检验:将新点的坐标代入各个选项或推导出的解析式中,看是否成立。 4. 排除错误:如果代入不成立,说明解析式推导错误。例如,若误将右移写成 $x+2$,代入新点 $(x_0+2, y_0+1)$ 会发现等式不成立,从而纠正为 $x-2$。
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练一道
基础题
将函数 $y = 2x + 1$ 的图像向右平移 3 个单位,再向上平移 2 个单位,求所得图像的解析式。
变式
已知函数 $f(x) = x^2 - 2x + 3$,将其图像向左平移 1 个单位,再向下平移 4 个单位,得到函数 $g(x)$ 的图像。求 $g(x)$ 的解析式,并求 $g(x)$ 的最小值。
试试手自己判
检测题
将函数 $y = \sin(2x + \frac{\pi}{3})$ 的图像向右平移 $\frac{\pi}{6}$ 个单位长度,所得图像对应的函数解析式为?
看答案和判分标准
答案:$y = \sin(2x)$
判对标准:
1. 学生能正确识别平移对象是 $x$,而非整个括号内的表达式。
2. 正确执行 $x$ 替换为 $x - \frac{\pi}{6}$。
3. 展开计算:$2(x - \frac{\pi}{6}) + \frac{\pi}{3} = 2x - \frac{\pi}{3} + \frac{\pi}{3} = 2x$。
4. 最终解析式为 $y = \sin(2x)$。若答案为 $y = \sin(2x + \frac{\pi}{6})$ 或 $y = \sin(2x - \frac{\pi}{6})$ 均判错。
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