坐標系裡的三種必備圖形

AMC 美國數學競賽 | 座標系裡的三種必備圖形

文:浣熊老師

AMC美國數學競賽系列將連載12期,根據AMC10/12體系,來講解其涉及到的各個知識點,併為公立學校和國際學校的學生提供中英文對照。本期為第 6期。

本期要點:

1.座標系和解析幾何來源

2.直線方程

3.拋物線

4.雙曲線

AMC 美國數學競賽 | 座標系裡的三種必備圖形

咱們先從座標系的發明人——笛卡爾講起。

AMC 美國數學競賽 | 座標系裡的三種必備圖形

有一天,法國數學家笛卡爾生病臥床,但他頭腦一直沒有休息,在反覆思考一個問題:幾何圖形是直觀的,而代數方程則比較抽象,能不能用幾何圖形來表示方程呢?這裡,關鍵是如何把組成幾何的圖形的點和滿足方程的每一組“數”掛上鉤。

他拼命琢磨。通過什麼樣的辦法、才能把“點”和“數”聯繫起來。後來他把兩個有關係的數字 x 和 y ,分別畫到平面上水平方向和豎直方向,這樣兩個數字就能對應一個點了。

至於 x, y 兩個數字之間的關係,最常見的是直線、拋物線和雙曲線了。下面我們來分別畫一下。

AMC 美國數學競賽 | 座標系裡的三種必備圖形

當我們寫下 y=mx + c 這個式子。m 和 c 無論取任何數,x 與 y 的關係都是一次的關係。把這個關係畫在座標系中,就形成了直線。

AMC 美國數學競賽 | 座標系裡的三種必備圖形

這條直線的斜率 (slope)受 x 前面這個數——m,影響;

這條直線和 y 軸的交點 (y-intercept) 受常數項 c 影響。

AMC 美國數學競賽 | 座標系裡的三種必備圖形

一次函數較為簡單,只有兩個 m 和 c 兩個影響因素,現在我們來看看有三個影響因素的二次函數。

AMC 美國數學競賽 | 座標系裡的三種必備圖形

a 對於圖像的影響是:

a 是正數則開口向上,a 是負數則開口向下。

a 的絕對值大小會影響開口的大小

AMC 美國數學競賽 | 座標系裡的三種必備圖形

b 這個數字會影響拋物線的對稱軸 (axis of symmetry),但是準確的說,是 a 與 b 共同影響對稱軸,對稱軸為: x 等於負 2a 分之 b

AMC 美國數學競賽 | 座標系裡的三種必備圖形

最後,c 就比較簡單了,它和直線中的 c 一樣,都是控制圖像與 y 軸的交點,即使圖像產生上下平移的效果。

AMC 美國數學競賽 | 座標系裡的三種必備圖形

一次的和二次的線瞭解了,咱們再講一個負一次的——即反比例函數。

AMC 美國數學競賽 | 座標系裡的三種必備圖形

大家仔細觀察上圖就明白:反比例函數圖像為雙曲線,只有一個變量 k 影響圖像的形狀。k 是正數的話,圖像在一、三象限;k 是負數的話,圖像在二、四象限。

AMC 美國數學競賽 | 座標系裡的三種必備圖形

好,今天你學習了《AMC系列》的第六講,瞭解了平面直角座標系的來源,也會了三種圖像和參數之間的聯繫。

恭喜你,又解鎖了AMC數學競賽的一個新章節。下次我們將學習代數運算。

關注史蒂文愛學習,獲取更多數學系列的文章。


分享到:


相關文章: