log / ln / e 与三次函数图像怎么画
画图题(sketch)不用精确描点,但必须标出:渐近线、截距、关键点、增减趋势、三次函数的根与两端趋势。缺一个就可能扣分。
图 1 · y = eˣ 与 y = ln x:关于 y = x 对称
怎么画,一步步来
- y = eˣ:定义域全体实数,值域 y > 0,渐近线 y = 0(x 轴),过 (0,1),递增,永远碰不到 x 轴。
- y = ln x:定义域 x > 0,值域全体实数,渐近线 x = 0(y 轴),过 (1,0),递增,永远碰不到 y 轴。
- 互为反函数:把 eˣ 上的点 (a,b) 对换成 (b,a) 就得到 ln x 上的点:(0,1) ↔ (1,0),(1,e) ↔ (e,1),渐近线 y=0 ↔ x=0。画的时候把虚线 y = x 也画出来。
- 变式:y = ln(x−2):渐近线移到 x=2,定义域 x>2,过 (3,0)。y = eˣ+2:渐近线移到 y=2,值域 y>2,过 (0,3)。y = e^(−x):递减,但渐近线还是 y=0。
常见错误:把 ln x 画到 y 轴左侧(定义域错了);把 eˣ 画成碰到 x 轴;把反函数画成上下翻转(那是 y = −f(x),不是反函数)。
图 2 · 三次函数:先找根,再看两端
例:y = (x−1)(x−3)(x+2) = x³ − 2x² − 5x + 6
画三次函数的四步
- 1. 找根(x 截距):令每个括号等于 0,得 x = −2,1,3。单根都要穿过 x 轴。
- 2. 找 y 截距:令 x = 0,得 y = (−1)(−3)(2) = 6,过 (0,6)。
- 3. 看两端趋势:首系数 a > 0,次数 3 是奇数,所以左端向下(x→−∞,y→−∞),右端向上(x→+∞,y→+∞)。如果 a < 0,就反过来:左端向上,右端向下。
- 4. 连线:按从左到右的顺序穿过三个根,中间起伏一下,不用算极值点(0606 期中考这个阶段不要求用导数求极值),只要根、截距、两端趋势对了,草图就对了。
如果三次式没有分解成因式,先因式分解(试根 + 综合除),再按上面四步画。Δ 在这里不直接决定图像形状,根的个数和重数才决定。
图 3 · 三次函数有重根:相切不穿过
例:y = (x−1)²(x+2) = x³ − 3x + 2
- 单根 x = −2:穿过 x 轴,图像在该点两侧变号。
- 二重根 x = 1:在 (1,0) 处与 x 轴相切,只碰一下不穿过,图像在该点两侧不变号。
- y 截距:x = 0 时 y = 2,过 (0,2)。两端趋势和图 2 一样:左下右上。
重根只算一个交点位置,但画图时一定要画成“碰一下就回去”,画成穿过就错了。三重根则会穿过,但比单根“平”一些,期中考一般只考单根和二重根的区分。
三类图像的检查清单
- log / ln:渐近线是竖直的吗?定义域在渐近线哪一侧?x 截距是真数等于 1 的点吗?有 y 截距吗?(ln x 没有)
- eˣ:渐近线是水平的吗?y 截距是 (0,1) 平移后的点吗?有 x 截距吗?(eˣ 本身没有,平移后可能有)
- 三次:根都标了吗?重根画成相切了吗?y 截距算了吗?左端和右端方向和首系数、奇偶次数对得上吗?
logₐ x(a>1)形状和 ln x 一样,只是过 (a,1) 而不是 (e,1),渐近线同样是 x=0;0<a<1 时递减,考试里一般只画 a>1 的情况。