04.13 坐标系里的三种必备图形

AMC 美国数学竞赛 | 坐标系里的三种必备图形

AMC美国数学竞赛系列将连载12期,根据AMC10/12体系,来讲解其涉及到的各个知识点,并为公立学校和国际学校的学生提供中英文对照。本期为第 6期。

本期要点:

1.坐标系和解析几何来源

2.直线方程

3.抛物线

4.双曲线

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咱们先从坐标系的发明人——笛卡尔讲起。

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有一天,法国数学家笛卡尔生病卧床,但他头脑一直没有休息,在反复思考一个问题:几何图形是直观的,而代数方程则比较抽象,能不能用几何图形来表示方程呢?这里,关键是如何把组成几何的图形的点和满足方程的每一组“数”挂上钩。

他拼命琢磨。通过什么样的办法、才能把“点”和“数”联系起来。后来他把两个有关系的数字 x 和 y ,分别画到平面上水平方向和竖直方向,这样两个数字就能对应一个点了。

至于 x, y 两个数字之间的关系,最常见的是直线、抛物线和双曲线了。下面我们来分别画一下。

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当我们写下 y=mx + c 这个式子。m 和 c 无论取任何数,x 与 y 的关系都是一次的关系。把这个关系画在坐标系中,就形成了直线。

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这条直线的斜率 (slope)受 x 前面这个数——m,影响;

这条直线和 y 轴的交点 (y-intercept) 受常数项 c 影响。

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一次函数较为简单,只有两个 m 和 c 两个影响因素,现在我们来看看有三个影响因素的二次函数。

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a 对于图像的影响是:

a 是正数则开口向上,a 是负数则开口向下。

a 的绝对值大小会影响开口的大小

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b 这个数字会影响抛物线的对称轴 (axis of symmetry),但是准确的说,是 a 与 b 共同影响对称轴,对称轴为: x 等于负 2a 分之 b

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最后,c 就比较简单了,它和直线中的 c 一样,都是控制图像与 y 轴的交点,即使图像产生上下平移的效果。

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一次的和二次的线了解了,咱们再讲一个负一次的——即反比例函数。

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大家仔细观察上图就明白:反比例函数图像为双曲线,只有一个变量 k 影响图像的形状。k 是正数的话,图像在一、三象限;k 是负数的话,图像在二、四象限。

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好,今天你学习了《AMC系列》的第六讲,了解了平面直角坐标系的来源,也会了三种图像和参数之间的联系。

恭喜你,又解锁了AMC数学竞赛的一个新章节。下次我们将学习代数运算。

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