【質問】数学(高校):関数の対称移動

〔質問〕
関数を対称移動する際に、x軸に関しての場合はyの符号を逆にし、y軸に関しての場合はxの符号を逆にすることでその式が得られる理由を教えてください。

 

回答

元の関数上の点を(x, y)、これに対応する新しい関数(対称移動後の関数)上の点を(X, Y)とします。
最終的に欲しいのは後者の(X, Y)の対応関係ですが、これを元の(x, y)の対応関係である y=f(x) を用いて求めようとしていることに注意してください。
 
さて、これを踏まえて今回の対称移動ですが、「新しい方から元の方に戻す」という捉え方をしてもらうと、
 
① x軸に関して対称(上下対称)
新しい関数上の点(X, Y)に対して、y座標だけを-1倍した(X, -Y)は、元の点に戻っているはずです。
この戻った点はもちろん元の関数 y=f(x) 上にありますので、-Y=f(X) という対応関係が成り立っているはず、ということです。
 
※ 別の捉え方
元の関数を使って得られた f(x) を-1倍したものが、新しい Y であると捉えると、Y=-f(x) ということになります
 
② y軸に関して対称(左右対称)
考え方としては同様ですが、新しい関数上の点(X, Y)に対して、x座標だけを-1倍した(-X, Y)は、元の点に戻っているはずです。
この戻った点は元の関数 y=f(x) 上にありますので、今度は、Y=f(-X) という対応関係が成り立っているはず、ということです。
( X を-1倍した上で元の関数に放り込めば、y(=Y)が得られる)
 
 
 
同様の考えをすれば、x軸方向の平行移動で、符号が感覚と逆になる理由も説明することができます。
これも、新しい(X, Y)を、元の関数を使って求めているためです。

例えば、x軸方向に+3平行移動したグラフを考える場合、新しい X は、元の x を用いて、X=x+3 となります。ただ、分かっているのは元の関数の方なので、x=X-3 とした上で(元の関数に)代入しないといけないのです。

 

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