11º ano

11º anoFunções e gráficosConversão de funções


Esticar e esticar


Em matemática, particularmente funções e gráficos, transformações são operações que mudam a forma geral ou posição de um gráfico. Essas transformações incluem dilatação e alongamento, que são importantes para entender como os gráficos podem ser manipulados. Este guia explorará os conceitos de dilatação e alongamento, dando a você um entendimento mais profundo de como eles funcionam, como diferem e como podem ser aplicados às funções. Vamos nos aprofundar nas transformações verticais e horizontais e apoiar essas explicações com exemplos e recursos visuais.

Entendendo o básico

Uma função pode frequentemente ser representada graficamente como uma curva em uma grade de coordenadas. As transformações modificam essa curva. Os tipos de transformações que afetam a forma do gráfico são conhecidos como alongamento e extensão.

Em termos simples:

  • Escalonamento refere-se a expandir ou comprimir um gráfico por um fator de escala, afetando sua largura, altura ou ambos.
  • Alongamento é um caso especial de dilatação onde a dimensão vertical ou horizontal é alterada enquanto a outra dimensão é mantida constante.

A principal diferença entre dilatação e alongamento é que a dilatação pode afetar igualmente ambas as dimensões do gráfico, enquanto o alongamento modifica o gráfico apenas em uma dimensão específica.

Estiramento e puxamento vertical

Quando nos referimos ao alongamento e dilatação vertical, estamos falando sobre a mudança na coordenada y enquanto a coordenada x permanece inalterada. Considerando a função base f(x), a equação para a transformação vertical é dada como:

f(x) → a * f(x)

Aqui, a é uma constante que atua como um fator de escala. Vamos detalhar:

  • Se a > 1, o gráfico de f(x) é esticado verticalmente. Isso significa que os valores y de todos os pontos são multiplicados por a, tornando o gráfico mais longo.
  • Se 0 < a < 1, o gráfico é comprimido verticalmente, fazendo com que todos os valores y diminuam, tornando o gráfico menor.
  • Se a = 1, então nenhuma alteração ocorre e o gráfico permanece inalterado.
  • Se a = -1, o gráfico é refletido sobre o eixo x.

Exemplo

Considere a função original f(x) = x^2, que é uma parábola simples. Aplicando dilatação vertical com a = 3, obtemos a função:

f(x) = 3 * x^2

Esta transformação alonga a parábola, tornando-a mais estreita. Por outro lado, usando a = 0.5, o gráfico é comprimido:

f(x) = 0.5 * x^2

Visualmente, a parábola parece mais larga quando o valor de y é reduzido pela metade.

y = x^2 y = 3x^2

Estiramento e extensão horizontal

Enquanto as mudanças verticais alteram os valores de y, as mudanças horizontais afetam os valores de x. A fórmula geral é:

f(x) → f(b * x)

A constante b determina a extensão da transformação horizontal:

  • Se b > 1, o gráfico é comprimido horizontalmente. Isso significa que os valores de x são reduzidos e o gráfico parece comprimido para dentro.
  • Se 0 < b < 1, então multiplicar os valores de x por um fator maior que um estende o gráfico horizontalmente.
  • Se b = 1, o gráfico permanece inalterado.

Exemplo

Tomando a mesma função base f(x) = x^2 e aplicando expansão horizontal com b = 2, obtemos:

f(x) = (0.5x)^2 = 0.25x^2

O resultado é uma parábola esticada horizontalmente. Por outro lado, usando b = 0.5, ela é comprimida:

f(x) = (2x)^2 = 4x^2

Visualmente, a parábola parece mais estreita porque o valor de x é quadrado quando dividido por 2.

y = x^2 y = (0.5x)^2

Conversão combinada

As transformações, muitas vezes, não são singulares na natureza. Um gráfico pode ser submetido a transformações verticais e horizontais simultaneamente. Ajustando ambos os fatores de escala, a para vertical e b para horizontal, podemos obter uma combinação de alongamento e dilatação:

f(x) → a * f(b * x)

Usando esta transformação combinada, vários aspectos do gráfico podem ser alterados ao mesmo tempo. É importante lembrar a sequência das operações:

  • Primeiro, aplique a transformação horizontal.
  • Em seguida, prossiga com a transformação vertical.

Exemplo

Aplicando a função dada f(x) = x^2, a = 3 e b = 0.5 obtemos:

f(x) = 3 * (0.5x)^2 = 3 * 0.25x^2 = 0.75x^2

Esta combinação resulta em um gráfico que é esticado verticalmente e comprimido horizontalmente.

Implicações práticas e usos

Entender a dispersão e dispersão tem muitas implicações práticas, especialmente em engenharia e física. As transformações gráficas podem ser usadas para modelar fenômenos do mundo real ou ajustar uma função para alinhar com os dados observados. Considere seus usos:

  • Modelagem de sistemas mecânicos e suas respostas.
  • Design gráfico, onde as imagens podem ser redimensionadas para diferentes telas ou mídias impressas.
  • Análise de dados, onde as transformações ajudam a generalizar resultados.

Conclusão

Esticar e esticar são ferramentas poderosas no conjunto de ferramentas do matemático, proporcionando uma ampla variedade de maneiras de transformar e entender funções graficamente. Através de prática consistente e aplicação, essas transformações tornam-se operações intuitivas, tornando possíveis ajustes gráficos mais sofisticados e proporcionando um maior entendimento sobre o comportamento de várias funções.

Como muitos conceitos matemáticos, a chave para dominar a dilatação e o alongamento é a prática. Trabalhar com diferentes funções, aplicar várias transformações e visualizar os resultados pode aprofundar esse entendimento. Prática combinada com conhecimento teórico garante que esses conceitos se tornem automáticos.


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