СДЕЛАЙТЕ СВОИ УРОКИ ЕЩЁ ЭФФЕКТИВНЕЕ, А ЖИЗНЬ СВОБОДНЕЕ

Благодаря готовым учебным материалам для работы в классе и дистанционно

Скидки до 50 % на комплекты
только до 11.05.2025

Готовые ключевые этапы урока всегда будут у вас под рукой

Организационный момент

Проверка знаний

Объяснение материала

Закрепление изученного

Итоги урока

Графики кусочно-линейных функций

Категория: Математика

Нажмите, чтобы узнать подробности

Графики кусочно-заданных функций (функций, содержащих знак модуля) удобно строить методом линейного сплайна. Презентацию можно использовать на элективном курсе.

Просмотр содержимого документа
«Графики кусочно-линейных функций»

Графики  кусочно – заданных  функций Мурзалиева Т.А. учитель математики МБОУ «Борская средняя общеобразовательная школа» Бокситогорский район Ленинградская область

Графики кусочно – заданных функций

Мурзалиева Т.А. учитель математики МБОУ «Борская средняя общеобразовательная школа» Бокситогорский район Ленинградская область

Цель:  освоить метод линейного сплайна для построения графиков, содержащих модуль; научиться применять его в простых ситуациях.

Цель:

  • освоить метод линейного сплайна для построения графиков, содержащих модуль;
  • научиться применять его в простых ситуациях.
Под сплайном (от англ. spline — планка, рейка) обычно понимают кусочно-заданную функцию. Такие функции были известны математикам давно, начиная еще с Эйлера (1707-1783г.,швейцарский, немецкий и российский математик), но их интенсивное изучение началось, фактически, только в середине XX века.   В 1946 году Исаак Шёнберг (1903- 1990г., румынский и американский математик) впервые употребил этот термин.  С 1960 года с развитием вычислительной техники началось использование сплайнов в компьютерной графике и моделировании.

Под сплайном (от англ. spline — планка, рейка) обычно понимают кусочно-заданную функцию.

Такие функции были известны математикам давно, начиная еще с Эйлера (1707-1783г.,швейцарский, немецкий и российский математик), но их интенсивное изучение началось, фактически, только в середине XX века.

В 1946 году Исаак Шёнберг (1903- 1990г., румынский и американский математик) впервые употребил этот термин. С 1960 года с развитием вычислительной техники началось использование сплайнов в компьютерной графике и моделировании.

1 . Введение 2. Определение линейного сплайна 3. Определение модуля 4. Построение графиков 5. Практическая работа

1 . Введение

2. Определение линейного сплайна

3. Определение модуля

4. Построение графиков

5. Практическая работа

Графики функций широко используются в различных областях инженерных знаний, поэтому умение строить, “читать”, прогнозировать их “поведение” имеют огромную роль в практической деятельности инженерных работников, метеорологов и людей других “математических” специальностей

Графики функций широко используются в различных областях инженерных знаний, поэтому умение строить, “читать”, прогнозировать их “поведение” имеют огромную роль в практической деятельности инженерных работников, метеорологов и людей других “математических” специальностей

 Одно из основных назначений функций – описание реальных процессов, происходящих в природе.  Но издавна ученые – философы и естествоиспытатели выделяли два типа протекания процессов: постепенное ( непрерывное ) и скачкообразное.

Одно из основных назначений функций – описание реальных процессов, происходящих в природе.

Но издавна ученые – философы и естествоиспытатели выделяли два типа протекания процессов: постепенное ( непрерывное ) и скачкообразное.

При падении тела на землю сначала происходит непрерывное нарастание  скорости движения , а в момент столкновения с поверхностью земли скорость изменяется скачкообразно , становясь равной нулю или меняя направление (знак) при «отскоке» тела от земли (например, если тело – мяч). Но раз есть разрывные процессы, то необходимы средства их описаний. С этой целью вводятся в действие функции, имеющие  разрывы .

При падении тела на землю сначала происходит непрерывное нарастание скорости движения , а в момент столкновения с поверхностью земли скорость изменяется скачкообразно , становясь равной нулю или меняя направление (знак) при «отскоке» тела от земли (например, если тело – мяч).

Но раз есть разрывные процессы, то необходимы средства их описаний. С этой целью вводятся в действие функции, имеющие разрывы .

a - формулой y = h(x), причем будем считать , что каждая из функций g(x) и h(x) определена для всех значений х и разрывов не имеет. Тогда , если g(a) = h(a), то функция f(x) имеет при х=а скачок; если же g(a) = h(a) = f(a), то «комбинированная» функция f разрывов не имеет. Если обе функции g и h элементарные, то f называется кусочно–элементарной. " width="640"
  • Один из способов введения таких разрывов следующий:

Пусть функция y = f(x)

при x определена формулой y = g(x),

а при xa - формулой y = h(x), причем будем считать , что каждая из функций g(x) и h(x) определена для всех значений х и разрывов не имеет.

Тогда , если g(a) = h(a), то функция f(x) имеет при х=а скачок;

если же g(a) = h(a) = f(a), то «комбинированная» функция f разрывов не имеет. Если обе функции g и h элементарные, то f называется кусочно–элементарной.

Графики разрывных функций

Графики разрывных функций

Графики непрерывных функций y=cos x

Графики непрерывных функций

y=cos x

Построить график функции: У=2-х У= х 1 У = |X-1| + 1 0 1 Х=1 –точка смены формул

Построить график функции:

У=2-х

У= х

1

У = |X-1| + 1

0

1

Х=1 –точка смены формул

Слово «модуль» произошло от латинского слова «modulus», что в переводе означает «мера». Модулем числа а  называется расстояние ( в единичных отрезках ) от начала координат до точки А ( а) .  Это определение раскрывает геометрический смысл модуля. Модулем ( абсолютной величиной ) действительного числа а называется то самое число а  ≥  0, и противоположное число –а , если аА а х 0

Слово «модуль» произошло от латинского слова «modulus», что в переводе означает «мера».

Модулем числа а называется расстояние ( в единичных отрезках ) от начала координат до точки А ( а) .

Это определение раскрывает геометрический смысл модуля.

Модулем ( абсолютной величиной ) действительного числа а называется то самое число а ≥ 0, и противоположное число –а , если а

А

а

х

0

0 или х=0 у = -3х -2 при х " width="640"

у

У=-3х-2

У=3х-2

х

-1

у

-2

1

4

х

0

у

1

-2

1

1

1

х

0

-2

Построить график функции у = 3|х|-2.

По определению модуля, имеем: 3х – 2 при х0 или х=0

у =

-3х -2 при х

x n ) " width="640"

. Пусть заданы х 1 х 2 х n – точки смены формул в кусочно-элементарных функциях.

Функция f, определенная при всех х, называется кусочно-линейной, если она линейна на каждом интервале

и к тому же выполнены условия согласования, то есть в точках смены формул функция не терпит разрыв.

Непрерывная кусочно-линейная функция называется линейным сплайном . Её график есть ломаная с двумя бесконечными крайними звеньями – левым (отвечающим значениям x n ) и правым ( отвечающим значениям x x n )

Кусочно-элементарная функция может быть определена более чем двумя формулами у У = 1 0 х 1 -1 График – ломаная с двумя бесконечными крайними звеньями – левым (х1). У=|x| - |x – 1| Точки смены формул: х=0 и х=1. У(0)=-1, у(1)=1.

Кусочно-элементарная функция может быть определена более чем двумя формулами

у

У =

1

0

х

1

-1

График – ломаная с двумя бесконечными крайними звеньями – левым (х1).

У=|x| - |x – 1|

Точки смены формул: х=0 и х=1.

У(0)=-1, у(1)=1.

График кусочно-линейной функции удобно строить, указывая на координатной плоскости вершины ломаной.  Кроме построения n вершин следует построить также две точки : одну левее вершины A 1 ( x 1;  y  ( x 1)), другую – правее вершины An  ( xn ;  y  ( xn )). Заметим, что разрывную кусочно-линейную функцию нельзя представить в виде линейной комбинации модулей двучленов .

График кусочно-линейной функции удобно строить, указывая на координатной плоскости вершины ломаной.

Кроме построения n вершин следует построить также две точки : одну левее вершины A 1 ( x 1;  y  ( x 1)), другую – правее вершины An  ( xn y  ( xn )).

Заметим, что разрывную кусочно-линейную функцию нельзя представить в виде линейной комбинации модулей двучленов .

Построить график функции  у = х+ |x -2| - |X|. Непрерывная кусочно-линейная функция называется линейным сплайном  1.Точки смены формул: Х-2=0, Х=2 ;  Х=0 у 2 2.Составим таблицу: 0 3 2 -1 х 1 0 2 1 у 0 х 2 У( 0 )= 0+|0-2|-|0|=0+2-0= 2 ;  у( 2 )=2+|2-2|-|2|=2+0-2= 0 ;  у (-1 )= -1+|-1-2| - |-1|= -1+3-1= 1 ;  у( 3 )=3+|3-2| - |3|=3+1-3= 1 .

Построить график функции у = х+ |x -2| - |X|.

Непрерывная кусочно-линейная функция называется линейным сплайном

1.Точки смены формул: Х-2=0, Х=2 ; Х=0

у

2

2.Составим таблицу:

0

3

2

-1

х

1

0

2

1

у

0

х

2

У( 0 )= 0+|0-2|-|0|=0+2-0= 2 ;

у( 2 )=2+|2-2|-|2|=2+0-2= 0 ;

у (-1 )= -1+|-1-2| - |-1|= -1+3-1= 1 ;

у( 3 )=3+|3-2| - |3|=3+1-3= 1 .

Построить график функции у = |х+1| +|х| – |х -2|. у 1 .Точки смены формул:  х+1=0, х=-1 ;  х=0 ; х-2=0, х=2.  2 . Составим таблицу:  1 3 x 0 2 -2 -1 -1 0 2 1 x у -1 -2 -1 5 6 y(-2)=|-2+1|+|-2|-|-2-2|=1+2-4=-1; y(-1)=|-1+1|+|-1|-|-1-2|=0+1-3=-2; y(0)=1+0-2=-1; y(2)=|2+1|+|2|-|2-2|=3+2-0=5; y(3)=|3+1|+|3|-|3-2|=4+3-1=6.

Построить график функции у = |х+1| +|х| – |х -2|.

у

1 .Точки смены формул:

х+1=0, х=-1 ;

х=0 ; х-2=0, х=2.

2 . Составим таблицу:

1

3

x

0

2

-2

-1

-1

0

2

1

x

у

-1

-2

-1

5

6

y(-2)=|-2+1|+|-2|-|-2-2|=1+2-4=-1;

y(-1)=|-1+1|+|-1|-|-1-2|=0+1-3=-2;

y(0)=1+0-2=-1;

y(2)=|2+1|+|2|-|2-2|=3+2-0=5;

y(3)=|3+1|+|3|-|3-2|=4+3-1=6.

|x – 1| = |x + 3| Решите уравнение: Решение. Рассмотрим функцию y = |x -1| - |x +3| Построим график функции /методом линейного сплайна/ Точки смены формул: х -1 = 0, х = 1; х + 3 =0, х = - 3. y 2. Составим таблицу:   - 4 х -3 2 1 1 - 4 4 4 у - 4 0 x 1 y(- 4) =|- 4–1| - |- 4+3| =|- 5| - | -1| = 5-1=4; y( -3 )=|- 3-1| - |-3+3|=|-4| = 4; y( 1 )=|1-1| - |1+3| = - 4 ; y(-1) = 0. y(2)=|2-1| - |2+3|=1 – 5 = - 4. Ответ: -1.

|x – 1| = |x + 3|

Решите уравнение:

Решение. Рассмотрим функцию y = |x -1| - |x +3|

Построим график функции /методом линейного сплайна/

  • Точки смены формул:

х -1 = 0, х = 1; х + 3 =0, х = - 3.

y

2. Составим таблицу:

- 4

х

-3

2

1

1

- 4

4

4

у

- 4

0

x

1

y(- 4) =|- 4–1| - |- 4+3| =|- 5| - | -1| = 5-1=4;

y( -3 )=|- 3-1| - |-3+3|=|-4| = 4;

y( 1 )=|1-1| - |1+3| = - 4 ;

y(-1) = 0.

y(2)=|2-1| - |2+3|=1 – 5 = - 4.

Ответ: -1.

1. Построить графики кусочно-линейных функций методом линейного сплайна:   у = |x – 3| + |x|;  1). Точки смены формул:  у 2). Составим таблицу:  х у 1 х  у( ) = у( ) = у( ) = У( )=

1. Построить графики кусочно-линейных функций методом линейного сплайна:

у = |x – 3| + |x|;

1). Точки смены формул:

у

2). Составим таблицу:

х

у

1

х

у( ) =

у( ) =

у( ) =

У( )=

2. Построить графики функций, используя УМК «Живая математика » А) у = |2x – 4| + |x +1| 1) Точки смены формул: 2) y( ) =  y( ) =  y( ) =  у( ) =  Б) Постройте графики функций, установите закономерность :  a) у = |х – 4| б) y = |x| +1  y = |x + 3| y = |x| - 3  y = |x – 3| y = |x| - 5  y = |x + 4| y = |x| + 4   х у Используйте инструменты «Точка», «Отрезок», «Стрелка» на панели инструментов. 1. Меню «Графики». 2. Вкладка «Построить график». .3. В окне «Калькулятор» задать формулу.

2. Построить графики функций, используя УМК «Живая математика »

А) у = |2x – 4| + |x +1|

1) Точки смены формул:

2) y( ) =

y( ) =

y( ) =

у( ) =

Б) Постройте графики функций, установите закономерность :

a) у = |х – 4| б) y = |x| +1

y = |x + 3| y = |x| - 3

y = |x – 3| y = |x| - 5

y = |x + 4| y = |x| + 4

х

у

Используйте инструменты «Точка», «Отрезок», «Стрелка» на панели инструментов.

1. Меню «Графики».

2. Вкладка «Построить график».

.3. В окне «Калькулятор» задать формулу.

Постройте график функции: 1) У = 2х + 4  х у 3)   У =  х у 2 4

Постройте график функции:

1) У = 2х + 4

х

у

3) У =

х

у

2

4

1. Козина М.Е. Математика. 8-9 классы: сборник элективных курсов. – Волгоград: Учитель, 2006. 2. Ю. Н. Макарычев, Н. Г. Миндюк, К. И. Нешков, С. Б. Суворова. Алгебра: учеб. Для 7 кл. общеобразоват. учреждений/ под ред. С. А. Теляковского. – 17-е изд. – М. : Просвещение, 2011 3.  Ю. Н. Макарычев, Н. Г. Миндюк, К. И. Нешков, С. Б. Суворова. Алгебра: учеб. Для 8 кл. общеобразоват. учреждений/ под ред. С. А. Теляковского. – 17-е изд. – М. : Просвещение , 2011 4. ВикипедиЯ свободная энциклопедия  http://ru.wikipedia.org/wiki/Spline

1. Козина М.Е. Математика. 8-9 классы: сборник элективных курсов. – Волгоград: Учитель, 2006.

2. Ю. Н. Макарычев, Н. Г. Миндюк, К. И. Нешков, С. Б. Суворова. Алгебра: учеб. Для 7 кл. общеобразоват. учреждений/ под ред. С. А. Теляковского. – 17-е изд. – М. : Просвещение, 2011

3. Ю. Н. Макарычев, Н. Г. Миндюк, К. И. Нешков, С. Б. Суворова. Алгебра: учеб. Для 8 кл. общеобразоват. учреждений/ под ред. С. А. Теляковского. – 17-е изд. – М. : Просвещение , 2011

4. ВикипедиЯ свободная энциклопедия

http://ru.wikipedia.org/wiki/Spline


Скачать

Рекомендуем курсы ПК и ППК для учителей

04.08.2017 16:57
Шуринова Елена Кадырбулатовна @rauza7006-gmail-com
спасибо за презентацию

Вебинар для учителей

Свидетельство об участии БЕСПЛАТНО!

Закрыть через 4 секунд
Комплекты для работы учителя