9.8: Representar graficamente funções quadráticas usando transformações
- Page ID
- 183531
Ao final desta seção, você poderá:
- Representar graficamente funções quadráticas da forma\(f(x)=x^{2}+k\)
- Representar graficamente funções quadráticas da forma\(f(x)=(x−h)^{2}\)
- Representar graficamente funções quadráticas da forma\(f(x)=ax^{2}\)
- Representar graficamente funções quadráticas usando transformações
- Encontre uma função quadrática em seu gráfico
Antes de começar, faça este teste de prontidão.
- Faça um gráfico da função\(f(x)=x^{2}\) traçando pontos.
Se você perdeu esse problema, consulte o Exemplo 3.54. - Fator completamente:\(y^{2}−14y+49\).
Se você perdeu esse problema, consulte o Exemplo 6.24. - Fator completamente:\(2x^{2}−16x+32\).
Se você perdeu esse problema, consulte o Exemplo 6.26.
Representar graficamente funções quadráticas do formulário\(f(x)=x^{2}+k\)
Na última seção, aprendemos como representar graficamente funções quadráticas usando suas propriedades. Outro método envolve começar com o gráfico básico\(f(x)=x^{2}\) e “movê-lo” de acordo com as informações fornecidas na equação da função. Chamamos isso de representar graficamente funções quadráticas usando transformações.
No primeiro exemplo, representaremos graficamente a função\(f(x)=x^{2}\) quadrática traçando pontos. Em seguida, veremos qual efeito a adição de uma constante\(k\),, à equação terá no gráfico da nova função\(f(x)=x^{2}+k\).
Gráfico\(f(x)=x^{2}\),\(g(x)=x^{2}+2\), e\(h(x)=x^{2}−2\) no mesmo sistema de coordenadas retangulares. Descreva qual efeito a adição de uma constante à função tem na parábola básica.
Solução:
Traçar pontos nos ajudará a ver o efeito das constantes no\(f(x)=x^{2}\) gráfico básico. Preenchemos o gráfico para todas as três funções.
Os\(g(x)\) valores são dois a mais do que os\(f(x)\) valores. Além disso, os\(h(x)\) valores são dois a menos que os\(f(x)\) valores. Agora, representaremos graficamente todas as três funções no mesmo sistema de coordenadas retangulares.
O gráfico de\(g(x)=x^{2}+2\) é o mesmo que o gráfico de\(2\) unidades\(f(x)=x^{2}\), mas deslocadas para cima.
O gráfico de\(h(x)=x^{2}−2\) é o mesmo que o gráfico das\(2\) unidades\(f(x)=x^{2}\), mas deslocadas para baixo.
- Gráfico\(f(x)=x^{2}, g(x)=x^{2}+1,\) e\(h(x)=x^{2}-1\) no mesmo sistema de coordenadas retangulares.
- Descreva qual efeito a adição de uma constante à função tem na parábola básica.
- Responda
-
uma.
b. O gráfico de\(g(x)=x^{2}+1\) é o mesmo que o gráfico da\(1\) unidade\(f(x)=x^{2}\), mas deslocada para cima. O gráfico de\(h(x)=x^{2}−1\) é o mesmo que o gráfico da\(1\) unidade\(f(x)=x^{2}\), mas deslocado para baixo.
- Gráfico\(f(x)=x^{2}, g(x)=x^{2}+6,\) e\(h(x)=x^{2}-6\) no mesmo sistema de coordenadas retangulares.
- Descreva qual efeito a adição de uma constante à função tem na parábola básica.
- Responda
-
uma.
b. O gráfico de\(h(x)=x^{2}+6\) é o mesmo que o gráfico de\(6\) unidades\(f(x)=x^{2}\), mas deslocadas para cima. O gráfico de\(h(x)=x^{2}-6\) é o mesmo que o gráfico das\(6\) unidades\(f(x)=x^{2}\), mas deslocadas para baixo.
O último exemplo nos mostra que, para representar graficamente uma função quadrática da forma\(f(x)=x^{2}+k\), pegamos o gráfico básico da parábola de\(f(x)=x^{2}\) e o deslocamos verticalmente para cima\((k>0)\) ou para baixo\((k<0)\).
Essa transformação é chamada de mudança vertical.
Representar graficamente uma função quadrática do formulário\(f(x)=x^{2}+k\) usando um deslocamento vertical
O gráfico de\(f(x)=x^{2}+k\) desloca o gráfico das\(k\) unidades\(f(x)=x^{2}\) verticais.
- Se\(k>0\), desloque a parábola verticalmente para cima\(k\) das unidades.
- Se\(k<0\), desloque a parábola verticalmente para baixo em\(|k|\) unidades.
Agora que vimos o efeito da constante\(k\), é fácil representar graficamente as funções da forma\(f(x)=x^{2}+k\). Começamos com a parábola básica de\(f(x)=x^{2}\) e depois a deslocamos para cima ou para baixo.
Pode ser útil praticar esboços\(f(x)=x^{2}\) rapidamente. Conhecemos os valores e podemos esboçar o gráfico a partir daí.
Depois de conhecermos essa parábola, será fácil aplicar as transformações. O próximo exemplo exigirá uma mudança vertical.
Faça um gráfico\(f(x)=x^{2}−3\) usando um deslocamento vertical.
Solução:
Primeiro, desenhamos o gráfico de\(f(x)=x^{2}\) na grade. | |
Determinar\(k\). | |
Desloque o gráfico\(f(x)=x^{2}\) para baixo\(3\). |
Faça um gráfico\(f(x)=x^{2}−5\) usando um deslocamento vertical.
- Responda
Faça um gráfico\(f(x)=x^{2}+7\) usando um deslocamento vertical.
- Responda
Representar graficamente funções quadráticas do formulário\(f(x)=(x-h)^{2}\)
No primeiro exemplo, representamos graficamente a função\(f(x)=x^{2}\) quadrática traçando pontos e depois vimos o efeito da adição de uma constante\(k\) à função no gráfico resultante da nova função\(f(x)=x^{2}+k\).
Agora vamos explorar o efeito de subtrair uma constante\(h\),, de\(x\) has no gráfico resultante da nova função\(f(x)=(x−h)^{2}\).
Gráfico\(f(x)=x^{2}, g(x)=(x-1)^{2},\) e\(h(x)=(x+1)^{2}\) no mesmo sistema de coordenadas retangulares. Descreva qual efeito a adição de uma constante à função tem na parábola básica.
Solução:
Traçar pontos nos ajudará a ver o efeito das constantes no\(f(x)=x^{2}\) gráfico básico. Preenchemos o gráfico para todas as três funções.
Os\(g(x)\) valores e os\(h(x)\) valores compartilham os números comuns\(0, 1, 4, 9\), e\(16\), mas são deslocados.
- Gráfico\(f(x)=x^{2}, g(x)=(x+2)^{2},\) e\(h(x)=(x-2)^{2}\) no mesmo sistema de coordenadas retangulares.
- Descreva qual efeito a adição de uma constante à função tem na parábola básica.
- Responda
-
uma.
b. O gráfico de\(g(x)=(x+2)^{2}\) é o mesmo que o gráfico das\(2\) unidades à esquerda\(f(x)=x^{2}\), mas deslocadas. O gráfico de\(h(x)=(x−2)^{2}\) é o mesmo que o gráfico de,\(f(x)=x^{2}\) mas desloca\(2\) as unidades para a direita.
- Gráfico\(f(x)=x^{2}, g(x)=x^{2}+5,\) e\(h(x)=x^{2}-5\) no mesmo sistema de coordenadas retangulares.
- Descreva qual efeito a adição de uma constante à função tem na parábola básica.
- Responda
-
uma.
b. O gráfico de\(g(x)=(x+5)^{2}\) é o mesmo que o gráfico das\(5\) unidades à esquerda\(f(x)=x^{2}\), mas deslocadas. O gráfico de\(h(x)=(x-5)^{2}\) é o mesmo que o gráfico de\(5\) unidades\(f(x)=x^{2}\), mas deslocadas para a direita.
O último exemplo nos mostra que, para representar graficamente uma função quadrática da forma\(f(x)=(x−h)^{2}\), pegamos o gráfico básico da parábola de\(f(x)=x^{2}\) e o deslocamos para a esquerda\((h>0)\) ou para a direita\((h<0)\).
Essa transformação é chamada de mudança horizontal.
Representar graficamente uma função quadrática do formulário\(f(x)=(x-h)^{2}\) usando um deslocamento horizontal
O gráfico de\(f(x)=(x-h)^{2}\) desloca o gráfico das\(h\) unidades\(f(x)=x^{2}\) horizontais.
- Se\(h>0\), desloque a parábola horizontalmente para a\(h\) esquerda.
- Se\(h<0\), desloque a parábola horizontalmente para a\(|h|\) direita.
Agora que vimos o efeito da constante\(h\), é fácil representar graficamente as funções da forma\(f(x)=(x−h)^{2}\). Começamos com a parábola básica de\(f(x)=x^{2}\) e depois a deslocamos para a esquerda ou para a direita.
O próximo exemplo exigirá uma mudança horizontal.
Faça um gráfico\(f(x)=(x−6)^{2}\) usando um deslocamento horizontal.
Solução:
Primeiro, desenhamos o gráfico de\(f(x)=x^{2}\) na grade. | |
Determinar\(h\). | |
Desloque o gráfico\(f(x)=x^{2}\) para as\(6\) unidades certas. |
Faça um gráfico\(f(x)=(x−4)^{2}\) usando um deslocamento horizontal.
- Responda
Faça um gráfico\(f(x)=(x+6)^{2}\) usando um deslocamento horizontal.
- Responda
Agora que sabemos o efeito das constantes\(h\) e\(k\), representaremos graficamente uma função quadrática da forma\(f(x)=(x-h)^{2}+k\) desenhando primeiro a parábola básica e depois fazendo um deslocamento horizontal seguido por um deslocamento vertical. Poderíamos fazer o deslocamento vertical seguido pelo deslocamento horizontal, mas a maioria dos estudantes prefere o deslocamento horizontal seguido pelo vertical.
Gráfico\(f(x)=(x+1)^{2}-2\) usando transformações.
Solução:
Essa função envolverá duas transformações e precisamos de um plano.
Primeiro, vamos identificar as constantes\(h, k\).
A\(h\) constante nos dá uma mudança horizontal e a nos\(k\) dá uma mudança vertical.
Primeiro, desenhamos o gráfico de\(f(x)=x^{2}\) na grade.
Gráfico\(f(x)=(x+2)^{2}-3\) usando transformações.
- Responda
Gráfico\(f(x)=(x-3)^{2}+1\) usando transformações.
- Responda
Representar graficamente funções quadráticas do formulário\(f(x)=ax^{2}\)
Até agora, representamos graficamente a função quadrática\(f(x)=x^{2}\) e,\(k\) em seguida, vimos o efeito de incluir uma constante\(h\) ou na equação no gráfico resultante da nova função. Agora vamos explorar o efeito do coeficiente\(a\) no gráfico resultante da nova função\(f(x)=ax^{2}\).
Se representarmos graficamente essas funções, podemos ver o efeito da constante\(a\), supondo\(a>0\).
Para representar graficamente uma função com constante,\(a\) é mais fácil escolher alguns pontos\(f(x)=x^{2}\) e multiplicar os\(y\) valores -por\(a\).
Gráfico de uma função quadrática da forma\(f(x)=ax^{2}\)
O coeficiente\(a\) na função\(f(x)=ax^{2}\) afeta o gráfico de\(f(x)=x^{2}\) esticando-o ou comprimindo-o.
- Se\(0<|a|<1\), o gráfico de\(f(x)=ax^{2}\) será “mais largo” do que o gráfico de\(f(x)=x^{2}\).
- Se\(|a|>1\), o gráfico de\(f(x)=ax^{2}\) será “mais fino” do que o gráfico de\(f(x)=x^{2}\).
Gráfico\(f(x)=3x^{2}\).
Solução:
Vamos representar graficamente as funções\(f(x)=x^{2}\) e\(g(x)=3x^{2}\) na mesma grade. Escolheremos alguns pontos\(f(x)=x^{2}\) e, em seguida, multiplicaremos\(y\) os valores -por\(3\) para obter os pontos\(g(x)=3x^{2}\).
Gráfico\(f(x)=-3x^{2}\).
- Responda
Gráfico\(f(x)=2x^{2}\).
- Responda
Representar graficamente funções quadráticas usando transformações
Aprendemos como as constantes\(a, h\) e\(k\) nas funções\(f(x)=ax^{2}\) afetam seus gráficos.\(f(x)=x^{2}+k, f(x)=(x−h)^{2}\) Agora podemos juntar isso e representar graficamente funções\(f(x)=ax^{2}+bx+c\) quadráticas colocando-as primeiro no formulário\(f(x)=a(x−h)^{2}+k\) completando o quadrado. Essa forma às vezes é conhecida como forma de vértice ou forma padrão.
Devemos ter o cuidado de somar e subtrair o número no MESMO lado da função para completar o quadrado. Não podemos somar o número nos dois lados, como fizemos quando completamos o quadrado com equações quadráticas.
Quando completamos o quadrado em uma função com um coeficiente de\(x^{2}\) que não é um, temos que fatorar esse coeficiente apenas a partir dos\(x\) termos -. Não consideramos isso a partir do termo constante. Muitas vezes, é útil mover o termo constante um pouco para a direita para facilitar o foco apenas nos\(x\) termos.
Depois de obtermos a constante que queremos completar o quadrado, devemos nos lembrar de multiplicá-la por esse coeficiente antes de subtraí-la.
Reescreva\(f(x)=−3x^{2}−6x−1\) no\(f(x)=a(x−h)^{2}+k\) formulário preenchendo o quadrado.
Solução:
Separe os\(x\) termos da constante. | |
Fator o coeficiente de\(x^{2}, -3\). | |
Prepare-se para completar o quadrado. | |
Pegue a metade\(2\) e, em seguida, quadre-a para completar o quadrado\((\frac{1}{2}\cdot 2)^{2}=1\) | |
A constante\(1\) completa o quadrado entre parênteses, mas os parênteses são multiplicados por\(-3\). Então, estamos realmente adicionando\(-3\). Devemos então adicionar\(3\) para não alterar o valor da função. | |
Reescreva o trinômio como um quadrado e subtraia as constantes. | |
A função agora está no\(f(x)=a(x-h)^{2}+k\) formulário. |
Reescreva\(f(x)=−4x^{2}−8x+1\) no\(f(x)=a(x−h)^{2}+k\) formulário preenchendo o quadrado.
- Responda
-
\(f(x)=-4(x+1)^{2}+5\)
Reescreva\(f(x)=2x^{2}−8x+3\) no\(f(x)=a(x−h)^{2}+k\) formulário preenchendo o quadrado.
- Responda
-
\(f(x)=2(x-2)^{2}-5\)
Depois de colocar a função no\(f(x)=(x−h)^{2}+k\) formulário, podemos usar as transformações como fizemos nos últimos problemas. O próximo exemplo nos mostrará como fazer isso.
Faça gráficos\(f(x)=x^{2}+6x+5\) usando transformações.
Solução:
Etapa 1: reescreva a função na forma de\(f(x)=a(x-h)^{2}+k\) vértice completando o quadrado.
Separe os\(x\) termos da constante. | |
Pegue a metade\(6\) e, em seguida, enquadre-a para completar o quadrado. \((\frac{1}{2}\cdot 6)^{2}=9\) | |
Nós dois adicionamos\(9\) e subtraímos\(9\) para não alterar o valor da função. | |
Reescreva o trinômio como um quadrado e subtraia as constantes. | |
A função agora está no\(f(x)=(x-h)^{2}+k\) formulário. |
Etapa 2: Faça um gráfico da função usando transformações.
Observando os\(h, k\) valores, vemos que o gráfico pegará o gráfico\(f(x)=x^{2}\) e o mudará para as\(3\) unidades da esquerda e para baixo\(4\).
Primeiro, desenhamos o gráfico de\(f(x)=x^{2}\) na grade.
Faça gráficos\(f(x)=x^{2}+2x-3\) usando transformações.
- Responda
Faça gráficos\(f(x)=x^{2}-8x+12\) usando transformações.
- Responda
Listamos as etapas para criar um gráfico de uma função quadrática usando transformações aqui.
Representar graficamente uma função quadrática usando transformações
- Reescreva a função na\(f(x)=a(x-h)^{2}+k\) forma completando o quadrado.
- Faça um gráfico da função usando transformações.
Faça gráficos\(f(x)=-2x^{2}-4x+2\) usando transformações.
Solução:
Etapa 1: reescreva a função na forma de\(f(x)=a(x-h)^{2}+k\) vértice completando o quadrado.
Separe os\(x\) termos da constante. | |
Precisamos que o coeficiente\(x^{2}\) de seja um. Nós consideramos a\(-2\) partir dos\(x\) termos. | |
Pegue a metade\(2\) e, em seguida, enquadre-a para completar o quadrado. \((\frac{1}{2}\cdot 2)^{2}=1\) | |
Nós adicionamos\(1\) para completar o quadrado entre parênteses, mas os parênteses são multiplicados por\(-2\). Então, estamos realmente adicionando\(-2\). Para não alterar o valor da função, adicionamos\(2\). | |
Reescreva o trinômio como um quadrado e subtraia as constantes. | |
A função agora está no\(f(x)=a(x-h)^{2}+k\) formulário. |
Etapa 2: Faça um gráfico da função usando transformações.
Primeiro, desenhamos o gráfico de\(f(x)=x^{2}\) na grade.
Faça gráficos\(f(x)=-3x^{2}+12x-4\) usando transformações.
- Responda
Faça gráficos\(f(x)=−2x^{2}+12x−9\) usando transformações.
- Responda
Agora que concluímos o quadrado para colocar uma função quadrática em\(f(x)=a(x−h)^{2}+k\) forma, também podemos usar essa técnica para representar graficamente a função usando suas propriedades, como na seção anterior.
Se olharmos para os últimos exemplos, veremos que o vértice está relacionado às constantes\(h\)\(k\) e.
Em cada caso, o vértice é\((h,k)\). Além disso, o eixo de simetria é a linha\(x=h\).
Reescrevemos nossas etapas para representar graficamente uma função quadrática usando propriedades para quando a função está em\(f(x)=a(x−h)^{2}+k\) forma.
Representar graficamente uma função quadrática no formulário\(f(x)=a(x-h)^{2}+k\) usando propriedades
- Reescreva o\(f(x)=a(x-h)^{2}+k\) formulário da função.
- Determine se a parábola se abre para cima ou para baixo\(a<0\).\(a>0\)
- Encontre o eixo de simetria,\(x=h\).
- Encontre o vértice,\((h,k\).
- Encontre o\(y\) intercepto -. Encontre o ponto simétrico ao\(y\) intercepto -no eixo de simetria.
- Encontre as\(x\) interceptações -.
- Faça um gráfico da parábola.
- Reescrever\(f(x)=2 x^{2}+4 x+5\) no\(f(x)=a(x-h)^{2}+k\) formulário
- Faça um gráfico da função usando propriedades
Solução:
Reescreva a função na\(f(x)=a(x-h)^{2}+k\) forma completando o quadrado. | \(f(x)=2 x^{2}+4 x+5\) |
\(f(x)=2\left(x^{2}+2 x\right)+5\) | |
\(f(x)=2\left(x^{2}+2 x+1\right)+5-2\) | |
\(f(x)=2(x+1)^{2}+3\) | |
Identifique as constantes\(a, h, k\). | \(a=2 h=-1 k=3\) |
Desde então\(a=2\), a parábola se abre para cima. | |
O eixo de simetria é\(x=h\). | O eixo de simetria é\(x=-1\). |
O vértice é\((h,k)\). | O vértice é\((-1,3)\). |
Encontre o\(y\) -intercept encontrando\(f(0)\). | \(f(0)=2 \cdot 0^{2}+4 \cdot 0+5\) |
\(f(0)=5\) | |
\(y\)-interceptar\((0,5)\) | |
Encontre o ponto simétrico ao\((0,5)\) outro lado do eixo de simetria. | \((-2,5)\) |
Encontre as\(x\) interceptações -. | O discriminante é negativo, então não há\(x\) interceptações. Faça um gráfico da parábola. |
- Reescrever\(f(x)=3 x^{2}-6 x+5\) no\(f(x)=a(x-h)^{2}+k\) formulário
- Faça um gráfico da função usando propriedades
- Responda
-
- \(f(x)=3(x-1)^{2}+2\)
Figura 9.7.66
- Reescrever\(f(x)=-2 x^{2}+8 x-7\) no\(f(x)=a(x-h)^{2}+k\) formulário
- Faça um gráfico da função usando propriedades
- Responda
-
- \(f(x)=-2(x-2)^{2}+1\)
Figura 9.7.67
Encontre uma função quadrática a partir de seu gráfico
Até agora, começamos com uma função e depois encontramos seu gráfico.
Agora vamos reverter o processo. Começando com o gráfico, encontraremos a função.
Determine a função quadrática cujo gráfico é mostrado.
Solução:
Como é quadrático, começamos com o\(f(x)=a(x−h)^{2}+k\) formulário.
O vértice\((h,k)\),, é\((−2,−1)\) assim\(h=−2\)\(k=−1\) e.
\(f(x)=a(x-(-2))^{2}-1\)
Para encontrar\(a\), usamos o\(y\) -intercept,\((0,7)\).
Então\(f(0)=7\).
\(7=a(0+2)^{2}-1\)
Resolver para\(a\).
\(\begin{array}{l}{7=4 a-1} \\ {8=4 a} \\ {2=a}\end{array}\)
Escreva a função.
\(f(x)=a(x-h)^{2}+k\)
\(h=-2, k=-1\)Substitua\(a=2\) e.
\(f(x)=2(x+2)^{2}-1\)
Escreva a função quadrática na\(f(x)=a(x−h)^{2}+k\) forma cujo gráfico é mostrado.
- Responda
-
\(f(x)=(x-3)^{2}-4\)
Determine a função quadrática cujo gráfico é mostrado.
- Responda
-
\(f(x)=(x+3)^{2}-1\)
Acesse esses recursos on-line para obter instruções e práticas adicionais com a representação gráfica de funções quadráticas usando transformações.
Conceitos-chave
- Representar graficamente uma função quadrática do formulário\(f(x)=x^{2}+k\) usando um deslocamento vertical
- O gráfico de\(f(x)=x^{2}+k\) desloca o gráfico das\(k\) unidades\(f(x)=x^{2}\) verticais.
- Se\(k>0\), desloque a parábola verticalmente para cima\(k\) das unidades.
- Se\(k<0\), desloque a parábola verticalmente para baixo em\(|k|\) unidades.
- O gráfico de\(f(x)=x^{2}+k\) desloca o gráfico das\(k\) unidades\(f(x)=x^{2}\) verticais.
- Representar graficamente uma função quadrática do formulário\(f(x)=(x−h)^{2}\) usando um deslocamento horizontal
- O gráfico de\(f(x)=(x−h)^{2}\) desloca o gráfico das\(h\) unidades\(f(x)=x^{2}\) horizontais.
- Se\(h>0\), desloque a parábola horizontalmente para a\(h\) esquerda.
- Se\(h<0\), desloque a parábola horizontalmente para a\(|h|\) direita.
- O gráfico de\(f(x)=(x−h)^{2}\) desloca o gráfico das\(h\) unidades\(f(x)=x^{2}\) horizontais.
- Gráfico de uma função quadrática da forma\(f(x)=ax^{2}\)
- O coeficiente\(a\) na função\(f(x)=ax^{2}\) afeta o gráfico de\(f(x)=x^{2}\) esticando-o ou comprimindo-o.
Se\(0<|a|<1\), então o gráfico de\(f(x)=ax^{2}\) será “mais largo” do que o gráfico de\(f(x)=x^{2}\).
Se\(|a|>1\), então o gráfico de\(f(x)=ax^{2}\) será “mais fino” do que o gráfico de\(f(x)=x^{2}\).
- O coeficiente\(a\) na função\(f(x)=ax^{2}\) afeta o gráfico de\(f(x)=x^{2}\) esticando-o ou comprimindo-o.
- Como representar graficamente uma função quadrática usando transformações
- Reescreva a função na\(f(x)=a(x−h)^{2}+k\) forma completando o quadrado.
- Faça um gráfico da função usando transformações.
- Representar graficamente uma função quadrática na forma de vértice\(f(x)=a(x−h)^{2}+k\) usando propriedades
- Reescreva a função no\(f(x)=a(x−h)^{2}+k\) formulário.
- Determine se a parábola se abre para cima ou para baixo\(a<0\).\(a>0\)
- Encontre o eixo de simetria,\(x=h\).
- Encontre o vértice,\((h,k)\).
- Encontre o\(y\) intercepto -. Encontre o ponto simétrico ao\(y\) intercepto -no eixo de simetria.
- Encontre os\(x\) -intercepts, se possível.
- Faça um gráfico da parábola.