|                                         
  ГРАФИКИ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ 
  ФУНКЦИЙ
   | 
  
  
  
   
   
  | 
  
  
  | 
     | 
    Прямая 
    линия - график линейной функции y = ax 
    + b. Функция y монотонно возрастает при 
    a > 0 и убывает при a < 0. При b = 0 прямая 
    линия проходит через начало координат 
    т. 0 (y = ax - прямая пропорциональность) |  
  | 
     | 
    Парабола - график 
    функции квадратного трёхчлена у = 
    ах2 + bх 
    + с. Имеет вертикальную ось симметрии. 
    Если а > 0, имеет минимум, если а < 0 - 
    максимум. Точки пересечения (если они 
    есть) с осью абсцисс - корни соответствующего 
    квадратного уравнения ax2 + 
    bx +с =0 |  
  | 
     | 
    Гипербола - график 
    функции 
    . При а > О расположена в I и III четвертях, 
    при а < 0 - во II и IV. Асимптоты - оси координат. 
    Ось симметрии - прямая у = х(а > 0) или у 
    - - х(а < 0). |  
  | 
     | 
    Экспонента (показательная 
    функция по основанию е) у = 
    еx. (Другое написание у = 
    ехр(х)). Асимптота - ось абсцисс. |  
  | 
     | 
    Логарифмическая 
    функция y = logax (a > 0) |  
  | 
     | 
    у = sinx. 
    Синусоида - периодическая функция с 
    периодом Т = 2π |  
  | 
     | 
    у = 
    а•sin(ωx+φ) - функция гармонических колебаний. 
    Обозначения: а - амплитуда, ω - частота 
    (ω = 2π/Т), φ - фаза (сдвиг). |  
  | 
     | 
    Косинусоида 
    у = cosx (графики у = sinx и у = cosx сдвинуты 
    по оси х на 
    ) |  
  | 
     | 
    Тангенсоида y = tgx. 
    Точки разрыва при х = 
    (2k -1), где k = 0, ±1, ±2,.. Вертикальные асимптоты 
    в этих точках. |  
  | 
     | 
    Гауссиана 
    у = Аe-(ax2). Кривая "нормального" 
    закона распределения ошибок, у которого
     
    , 
    , 
    σ 2 - дисперсия 
    ошибки. Симметрия относительно оси у.  |  
  | 
     | 
    у = secx - кривая "цепной 
    линии", эту форму принимает абсолютно 
    гибкая нить, подвешенная в параллельном 
    поле тяжести. А полная функция периодична, 
    и её асимптоты х = 
    (2k -1), как у функции y = tgx. |  
  | 
     | 
    Круг с центром в 
    точке (xo, yo) 
    радиуса r. (x-xo)2 + 
    (y-yo)2 = r2 |  
  | 
     | 
    Эллипсс центром 
    в точке (xo, yo). 
    Большая полуось а, малая b, эксцинтриситет
     
    , 
      |  
  | 
     | 
    Затухающее 
    колебание y = Ae-ax•sin(ωx+φ) |  
   
   
   
  | 
                                   Элементарные 
функции и их графики
 
 
| 1. | 
  Пропорциональные 
  величины. Если переменные  y  и  x  прямо пропорциональны, то 
  функциональная зависимость между ними  
  выражается уравнением:             
  
   где  k  - постоянная 
  величина ( коэффициент 
  пропорциональности ). 
  График прямой пропорциональности – прямая 
  линия, проходящая через начало координат иобразующая 
  с осью X  угол 
  , тангенс которого равен  k : tan 
   = k  ( рис.8 ). Поэтому,коэффициент пропорциональности называется также угловым коэффициентом. 
  На рис.8 показаны три графика для  k = 
  1/3,  k = 1 и  k = -3 . 
  
  
  
   | 
| 2. | 
  Линейная 
  функция. Если переменные  y и x связаны 
  уравнением 1-ой степени:   
  A x + B y = C ,
                             
  
  где по крайней мере 
  одно из чисел  A  или  B  не равно нулю, то 
  графиком этой функциональной зависимости 
  является прямая линия. Если C = 0, 
  то она проходит через начало координат, 
  в противном случае - нет. Графики линейных функций 
  для различных комбинаций A, B, C показаны 
  на рис.9.  
  
  
  
  
   | 
| 3. | 
  Обратная пропорциональность. Если переменные  y  и  x обратно пропорциональны, тофункциональная 
  зависимость между ними выражается уравнением:
     
  
  где  k - постоянная 
  величина. 
  График обратной пропорциональности – гипербола ( рис.10 ). У этой кривой две 
  ветви.Гиперболы получаются при пересечении 
  кругового конуса плоскостью ( о конических 
  сечениях см. раздел «Конус» в главе «Стереометрия» ). 
  Как показано на рис.10, произведение координат 
  точек гиперболы есть величина постоянная, в 
  нашем примере равная 1. Вобщем случае эта 
  величина равна  k, что следует из уравнения 
  гиперболы:  xy = k. 
  
  
  
    
  Основные характеристики 
  и свойства гиперболы:        
   - область определения 
  функции:  x 
   0,  область значений:  y 
   0 ;  
   - функция монотонная 
  ( убывающая ) при  x < 0 и при  x > 0, но 
  не   
  монотонная в целом 
  из-за точки разрыва  x = 0 ( подумайте, 
  почему ? );  
   - функция неограниченная, разрывная 
  в точке x = 0, нечётная, непериодическая;
    
   - нулей функция 
  не имеет.  | 
| 4. | 
  Квадратичная 
  функция. Это функция:  y = ax 2 + bx + c, 
  где  a, b, c - постоянные,  a 
   0. 
  В простейшем случае имеем:  b = c = 0  
  и   y = ax 2. График этой функции квадратная 
  парабола -кривая, проходящая через 
  начало координат ( рис.11 ). Каждая парабола 
  имеет ось симметрииOY, которая называется осью параболы. Точка O пересечения 
  параболы с её осью называетсявершиной параболы.  
  
  
  
    
  График функции  y = ax 2 + bx + c - 
  тоже квадратная парабола того же вида, 
  что и  y = ax 2, ноеё вершина лежит не в 
  начале координат, а в точке с координатами: 
  
  
  
  Форма и расположение 
  квадратной параболы в системе координат 
  полностью зависит от двух параметров: 
  коэффициента  a  при  x2 и дискриминанта D: D = b2 – 4ac. Эти 
  свойства следуют из анализа корней квадратного 
  уравнения (см. соответствующий раздел 
  в главе «Алгебра»). Все возможные различные случаи 
  для квадратной параболы показаны на рис.12.  | 
 
   
  
Изобразите, пожалуйста, 
квадратную параболу для случая  a > 
0, D > 0 .  
Основные характеристики 
и свойства квадратной параболы: 
 - область определения 
функции: - 
 < x < + 
  ( 
т.e.  x 
 R ), а область
    
 значений: … ( 
ответьте, пожалуйста , на этот вопрос 
сами ! ); 
 - функция в целом 
не монотонна, но справа или 
слева от вершины     
ведёт себя, как монотонная;
 
 - функция неограниченная, 
всюду непрерывная, чётная при  b = c = 
0,   
и непериодическая;
- при D < 0 не имеет 
нулей. ( А что при  D 
 0 ? ) .  
| 5. | 
  Степенная 
  функция. Это функция:  y = axn, где  a , n – постоянные. 
  При  n = 1 получаемпрямую 
  пропорциональность:  y = ax; при  n = 
  2 - квадратную параболу; при  n = -1 -обратную 
  пропорциональность или гиперболу. Таким образом, эти функции - частные случаистепенной функции. Мы знаем, что нулевая степень любого числа, отличного от нуля, равна1, cледовательно, при  n = 
  0 степенная функция превращается в постоянную 
  величину:  y = a,т.e. её график - прямая 
  линия, параллельная оси  Х, исключая 
  начало координат ( поясните, пожалуйста, почему ? ). Все 
  эти случаи ( при  a = 1 ) показаны на рис.13  ( n 
   0 ) и рис.14 ( n < 0 
  ). Отрицательные значения  x здесь не 
  рассматриваются, так как тогда некоторые 
  функции:  
  
    
  
  
    
  
  
  
    
  Если  n – целые, 
  степенные функции имеют смысл и при x < 
  0, но их графики имеют различный вид в 
  зависимости от того, является ли  n  чётным 
  числом или нечётным. На рис.15 показаны 
  две такие степенные функции:  для  n = 
  2  и  n = 3. 
  
  
  
    
  При n = 2 функция 
  чётная и её график симметричен относительно оси Y. При n = 
  3 функция нечётная и её график симметричен 
  относительно начала координат. Функция  y = x3 называется кубической 
  параболой. 
  На рис.16 представлена функция 
  . Эта функция является обратной к квадратной 
  параболе  y = x 2, её график получается 
  поворотом графика квадратной параболы 
  вокруг биссектрисы 1-го координатного 
  угла. Это 
  способ получения графика любой обратной 
  функции из графика её исходной функции. 
  Мы видим по графику, что это двузначная 
  функция ( об этом говорит и знак  ±  
  перед квадратным корнем ). Такие функции 
  не изучаются вэлементарной математике, 
  поэтому в качестве функции мы рассматриваем 
  обычно одну из её ветвей:  верхнюю или нижнюю.  | 
| 6. | 
  Показательная функция. Функция   y = ax, где  a - положительное 
  постоянное число,называется показательной 
  функцией. Аргумент  x принимает любые действительные 
  значения;  в качестве значений функции 
  рассматриваются только 
  положительные числа, так как иначе 
  мы имеем многозначную функцию. Так, функция  y = 
  81x имеет при  x = 1/4 четыре различных 
  значения:  y = 3,  y = -3,  y = 3 i  и  y = -3 i (проверьте, пожалуйста !). Но 
  мы рассматриваем в качестве значения 
  функции только  y = 3. Графики показательной 
  функции для  a = 2  и  a = 1/2  представлены 
  на рис.17. Они проходят через точку  ( 0, 1 ). При  a = 1 мы 
  имеем график прямой линии, параллельной оси Х, 
  т.e. функция превращается в постоянную 
  величину, равную 1. При  a > 1 показательная 
  функция возрастает, a при  0 
  < a < 1 – убывает.
  
  
  
     
  Основные характеристики 
  и свойства показательной функции: 
  - область определения 
  функции: - 
   < x < + 
    ( т.e. x 
   R );    
  область значений:  y > 
  0 ;   
   - функция монотонна: 
  возрастает при  a > 1 и убывает при  
  0 < a < 1;   
   - функция неограниченная, 
  всюду непрерывная, непериодическая;
     
   - нулей функция 
  не имеет. 
   | 
| 7. | 
  Логарифмическая 
  функция. Функция  y = log a x, где  a – постоянное положительное 
  число,не равное 1, называется логарифмической. 
  Эта функция является обратной к показательной 
  функции; её график ( рис.18 ) может быть 
  получен поворотом графика показательной 
  функции вокруг биссектрисы 1-го координатного 
  угла. 
  
  
  
   Основные характеристики 
  и свойства логарифмической функции: 
  - область определения 
  функции: x > 0, а область значений: - 
   < y < + 
      
   ( т.e.  y 
   R );     
  - это монотонная 
  функция: она возрастает при  a > 
  1 и убывает при 0 <   a < 1;    
   - функция неограниченная, 
  всюду непрерывная, непериодическая;
       
  - у функции есть 
  один ноль:  x = 1.  | 
| 8. | 
  Тригонометрические 
  функции. При построении тригонометрических 
  функций мы используемрадианную меру измерения 
  углов. Тогда функция  y = sin x представляется 
  графиком ( рис.19 ). Эта кривая называется синусоидой.
     
  
  
  
  График функции  y = cos x представлен 
  на рис.20; это также синусоида, полученная 
  в результате перемещения графика  y = sin x  вдоль 
  оси Х  влево на 
  /2.
  
  
  
  Из этих графиков 
  очевидны характеристики и свойства 
  этих функций: 
  - область определения: - 
   < x < + 
   ; область значений:  -1 
    y 
   +1;    
   - эти функции 
  периодические: их период 2
   ; 
  - функции ограниченные  ( | y | 
   1 ), всюду непрерывные, не монотонные, но 
     
   имеющие так называемые интервалы монотонности, внутри которых они  
     
   ведут себя, как 
  монотонные функции ( см. графики 
  рис.19 и рис.20 ); 
  - функции имеют 
  бесчисленное множество нулей 
  ( подробнее см. раздел     
  «Тригонометрические 
  уравнения» ).  
  
  Графики функций  y = tan x  
  и  y = cot x  показаны соответственно 
  на рис.21 и рис.22 
  
  
               
  Из графиков видно, 
  что эти функции: периодические ( их 
  период 
   ),       
  неограниченные, в 
  целом не монотонные, но имеют интервалы 
  монотонности       
  ( какие? ), разрывные ( какие 
  точки разрыва имеют эти функции? ). Область      
         
  определения и область 
  значений этих функций: 
  
    | 
| 9. | 
  Обратные 
  тригонометрические 
  функции. Определения обратных  
   тригонометрических 
  функций и их основные свойства приведены 
  в  
  одноимённом разделе в 
  главе «Тригонометрия». Поэтому здесь мы ограничимся
    
  лишь короткими комметариями, 
  касающимися их графиков, полученных   
  поворотом графиков тригонометрических 
  функций вокруг биссектрисы 1-го  
  координатного угла.  
   
  
  
   | 
 
 
Функции  y = Arcsin x ( 
рис.23 ) и  y = Arccos x ( рис.24 ) многозначные, неограниченные; их 
область определения и область значений 
соответственно:  -1 
  x 
 +1  и - 
 < y < + 
 . Поскольку эти функции 
многозначные, не
рассматриваемые в элементарной математике, 
в качестве обратных тригонометрическихфункций рассматриваются их 
главные значения:  y = arcsin x  и   y = arccos x; 
их графики выделены на рис.23 и рис.24 жирными 
линиями.  
Функции  y = arcsin x  
и  y = arccos x обладают следующими характеристиками 
и свойствами:
- у обеих функций 
одна и та же область определения:  -1 
  x 
 +1 ;  
их области значений:  -
/2 
  y 
 
/2  для  y = arcsin x  и  
0 
  y 
 
 для  y = arccos x;
- функции ограниченные, 
непериодические, непрерывные и 
монотонные   
( y = arcsin x – возрастающая 
функция;  y = arccos x – убывающая );
- каждая функция 
имеет по одному нулю ( x = 0  у 
функции  y = arcsin x и   
x = 1  у функции  y = arccos x).
  
Функции  y = Arctan x ( рис.25 ) и  y = Arccot x ( рис.26 ) - многозначные, 
неограниченные функции; их область определения: - 
 
 x 
 + 
 . Их главные значения  y = arctan x  и  y = arccot xрассматриваются 
в качестве обратных тригонометрических 
функций; их графики выделены на рис.25 
и рис.26 жирными ветвями.  
Функции  y = arctan x и  y = arccot x имеют следующие характеристики 
и свойства:
- у обеих функций 
одна и та же область определения:  - 
 
 x 
 + 
;  
их области значений:  -
/2 < y < 
/2  для  y = arctan x  и  0 
< y < 
  для  y = arccos x;
- функции ограниченные, 
непериодические, непрерывные и 
монотонные  
( y = arctan x – возрастающая 
функция;  y = arccot x – убывающая );
- только функция  y = arctan x имеет 
единственный ноль ( x = 0 );  
функция  y = arccot x нулей 
не имеет.