Для построения графика функции ( y = \tan\left(\frac{x}{2}\right) ), следуем следующим шагам:
1. Анализ функции
Определение
Функция ( y = \tan\left(\frac{x}{2}\right) ) является тангенциальной функцией, аргумент которой уменьшен в 2 раза по сравнению с классической функцией ( y = \tan(x) ).
Область определения
Тангенс не определен в точках, где аргумент функции равен ( \frac{\pi}{2} + k\pi ) для любого целого числа ( k ). В нашем случае, аргументом является ( \frac{x}{2} ), поэтому:
[
\frac{x}{2} \neq \frac{\pi}{2} + k\pi \Rightarrow x \neq \pi + 2k\pi.
]
Таким образом, функция не определена при ( x = \pi + 2k\pi ).
Периодичность
Период функции ( \tan(x) ) равен ( \pi ). Учитывая, что аргумент у нас ( \frac{x}{2} ), период исходной функции увеличится в 2 раза:
[
T = 2\pi.
]
2. Построение графика
Разбивка по периодам
Для удобства построения графика рассмотрим промежуток от ( -2\pi ) до ( 2\pi ), который содержит два полных периода функции.
Асимптоты
Находим асимптоты в каждом периоде:
[
x = \pi + 2k\pi \Rightarrow x = \pi, 3\pi, -\pi, -3\pi.
]
Ключевые точки внутри периода
Рассмотрим промежуток (-\pi \leq x < \pi):
- При ( x = 0 ):
[
y = \tan(0) = 0.
]
- При ( x = \pm \frac{\pi}{2} ):
[
y = \tan\left(\frac{\pm \pi}{4}\right) = \pm 1.
]
3. Рисуем график
- Начинаем с отрезка (-\pi \leq x < \pi). В этой области функция ( y = \tan\left(\frac{x}{2}\right) ) ведет себя аналогично ( y = \tan(x) ) в интервале (-\frac{\pi}{2} \leq x < \frac{\pi}{2} ), но с более широкими интервалами.
- Проведем вертикальные асимптоты в точках ( x = \pm \pi ).
- Наносим ключевые точки: ( (0, 0) ), ( \left( \frac{\pi}{2}, 1 \right) ), ( \left( -\frac{\pi}{2}, -1 \right) ).
- Отметим, что график проходит через точку ( (0, 0) ) и приближается к асимптотам в точках ( x = \pm \pi ).
Для следующего периода (от (\pi) до (3\pi)) и предыдущего (от (-3\pi) до (-\pi)), график повторяет аналогичную форму.
Пример графика (рисунок)
- Отметьте оси координат.
- Проведите вертикальные линии (асимптоты) в точках ( x = \pm \pi ), ( x = \pm 3\pi ).
- Нанесите ключевые точки:
- ( (0, 0) ),
- ( \left( \frac{\pi}{2}, 1 \right) ),
- ( \left( -\frac{\pi}{2}, -1 \right) ).
- Нарисуйте кривую ( y = \tan\left(\frac{x}{2}\right) ), которая идет от одной асимптоты к другой, проходя через ключевые точки.
Таким образом, у вас получится график функции ( y = \tan\left(\frac{x}{2}\right) ) с учётом всех особенностей.
Если бы я мог представить рисунок от руки, он бы выглядел следующим образом:
y
^
| /| /|
| / | / |
| / | / |
| / | / |
| / | / |
| / | / |
| / | / |
| / | / |
| / | / |
| / | / |
|/ |/ |
-----------------------------> x
Этот рисунок схематично показывает, как график ( y = \tan\left(\frac{x}{2}\right) ) выглядит, проходя через ключевые точки и приближаясь к асимптотам каждые ( \pi ) единиц по оси ( x ).