二次函數

二次函數

數學公式
二次函數(quadratic function)的基本表示形式為y=ax²+bx+c(a≠0)。二次函數最高次必須為二次, 二次函數的圖像是一條對稱軸與y軸平行或重合于y軸的抛物線。二次函數表達式為y=ax²+bx+c(且a≠0),它的定義是一個二次多項式(或單項式)。如果令y值等于零,則可得一個二次方程。該方程的解稱為方程的根或函數的零點。
    中文名:一元二次函數 外文名:Quadratic function 别名: 簡 稱:二次函數 函數圖像:抛物線 函數表達式:y=ax²+bx+c(a≠0 abc為常數) 對稱軸:直線x=h 交點式:y=a(x-x1)(x-x2) (a≠0) 頂點式:y=a(x-h)²+k(a≠0) 學 科:數學 頂點坐标:(h,k) 頂點坐标公式:(-b/2a,(4ac-b²)/4a)

基本定義

一般地,把形如y=ax²+bx+c(a≠0)(a、b、c是常數)的函數叫做二次函數,其中a稱為二次項系數,b為一次項系數,c為常數項。x為自變量,y為因變量。等号右邊自變量的最高次數是2。

頂點坐标

交點式為 y=a(x-x1)(x-x2)(僅限于與x軸有交點的抛物線),

與x軸的交點坐标是A(X1,0)和B(x2,0)。

注意:“變量”不同于“未知數”,不能說“二次函數是指未知數的最高次數為二次的多項式函數”。“未知數”隻是一個數(具體值未知,但是隻取一個值),“變量”可在一定範圍内任意取值。在方程中适用“未知數”的概念(函數方程、微分方程中是未知函數,但不論是未知數還是未知函數,一般都表示一個數或函數——也會遇到特殊情況),但是函數中的字母表示的是變量,意義已經有所不同。從函數的定義也可看出二者的差别。

曆史

大約在公元前480年,古巴比倫人和中國人已經使用配方法求得了二次方程的正根,但是并沒有提出通用的求解方法。公元前300年左右,歐幾裡得提出了一種更抽象的幾何方法求解二次方程。

7世紀印度的婆羅摩笈多是第一位懂得使用代數方程的人,它同時容許有正負數的根。

11世紀阿拉伯的花拉子密 獨立地發展了一套公式以求方程的正數解。亞伯拉罕·巴希亞(亦以拉丁文名字薩瓦索達著稱)在他的著作Liber embadorum中,首次将完整的一元二次方程解法傳入歐洲。

據說施裡德哈勒是最早給出二次方程的普适解法的數學家之一。但這一點在他的時代存在着争議。這個求解規則是:在方程的兩邊同時乘以二次項未知數的系數的四倍;在方程的兩邊同時加上一次項未知數的系數的平方;然後在方程的兩邊同時開二次方(引自婆什迦羅第二)

函數性質

    二次函數的圖像是抛物線,但抛物線不一定是二次函數。開口向上或者向下的抛物線才是二次函數。抛物線是軸對稱圖形。對稱軸為直線。對稱軸與抛物線唯一的交點為抛物線的頂點P。特别地,當b=0時,抛物線的對稱軸是y軸(即直線x=0)。

2.抛物線有一個頂點P,坐标為P時,P在y軸上;當 時,P在x軸上。

3.二次項系數a決定抛物線的開口方向和大小。當a>0時,抛物線開口向上;當a<0時,抛物線開口向下;|a|越小,則抛物線的開口越大;|a|越大,則抛物線的開口越小

4.一次項系數b和二次項系數a共同決定對稱軸的位置。當a與b同号時(即ab>0),對稱軸在y軸左側;當a與b異号時(即ab<0)(可巧記為:左同右異),對稱軸在y軸右側。

5.常數項c決定抛物線與y軸交點。抛物線與y軸交于(0, c)

6.抛物線與x軸交點個數:時,抛物線與x軸有2個交點。時,抛物線與x軸有1個交點。當時,抛物線與x軸沒有交點。

7.當a>0時,,函數在處取得最小值上是減函數,在上是增函數;抛物線的開口向上;函數的值域是

當a<0時,函數在處取得最大值;在上是增函數,在 上是減函數;抛物線的開口向下;函數的值域是

當b=0時,抛物線的對稱軸是y軸,這時,函數是偶函數,解析式變形為y=ax²+c(a≠0)。

8.定義域:R

9.值域:當a>0時,值域是 ;當a<0時,值域是

奇偶性:當b=0時,此函數是偶函數;當b不等于0時,此函數是非奇非偶函數。

周期性:無

解析式:

①一般式:

⑴a≠0

⑵若a>0,則抛物線開口朝上;若a

⑶頂點:

若Δ>0,則函數圖像與x軸交于兩點:

若Δ=0,則函數圖像與x軸交于一點:

若Δ

②頂點式:此時頂點為(h,k)

 時,對應頂點為 ,其中,

③交點式:

函數圖像與x軸交于兩點。

表達式

頂點式

y=a(x-h)²+k(a≠0,a、h、k為常數),頂點坐标為(h,k),對稱軸為直線x=h,頂點的位置特征和圖像的開口方向與函數y=ax²的圖像相同,當x=h時,y最大(小)值=k.有時題目會指出讓你用配方法把一般式化成頂點式。

例:已知二次函數y的頂點(1,2)和另一任意點(3,10),求y的解析式。

解:設y=a(x-1)²+2,把(3,10)代入上式,解得y=2(x-1)²+2。

注意:與點在平面直角坐标系中的平移不同,二次函數平移後的頂點式中,h>0時,h越大,圖像的對稱軸離y軸越遠,且在x軸正方向上,不能因h前是負号就簡單地認為是向左平移。

具體可分為下面幾種情況:

當h>0時,y=a(x-h)²的圖像可由抛物線y=ax²向右平行移動h個單位得到;

當h>0時,y=a(x+h)²的圖像可由抛物線y=ax²向左平行移動h個單位得到;

當h>0,k>0時,将抛物線y=ax²向右平行移動h個單位,再向上移動k個單位,就可以得到y=a(x-h)²+k的圖像;

當h>0,k>0時,将抛物線y=ax²向左平行移動h個單位,再向下移動k個單位,就可以得到y=a(x+h)²-k的圖像;

當h<0,k>0時,将抛物線y=ax²向左平行移動|h|個單位,再向上移動k個單位可得到y=a(x-h)²+k的圖像;

當h<0,k<0時,将抛物線y=ax²向左平行移動|h|個單位,再向上移動|k|個單位可得到y=a(x-h)²+k的圖像。

交點式

 [僅限于與x軸即y=0有交點時的抛物線,即b2-4ac≥0] .

已知抛物線與x軸即y=0有交點A(x1, 0)和B(x2, 0),我們可設 ,然後把第三點代入x、y中便可求出a。

由一般式變為交點式的步驟: (韋達定理)

重要概念:a,b,c為常數,a≠0,且a決定函數的開口方向。a>0時,開口方向向上;a絕對值可以決定開口大小。a的絕對值越大開口就越小,a的絕對值越小開口就越大。

f(x)=f[x0]+f[x0,x1](x-x0)+f[x0,x1,x2](x-x0)(x-x1)+...f[x0,...xn](x-x0)...(x-xn-1)+Rn(x)由此可引導出交點式的系數 (y為截距) 二次函數表達式的右邊通常為二次三項式。

歐拉交點式:

若ax²+bx+c=0有兩個實根x1,x2,則 此抛物線的對稱軸為直線

三點式

方法1:

已知二次函數上三個點,(x1, y1)、(x2, y2)、(x3, y3)。把三個點分别代入函數解析式y=a(x-h)²+k(a≠0,a、h、k為常數),有:

得出一個三元一次方程組,就能解出a、b、c的值。

方法2:

已知二次函數上三個點,(x1, y1)、(x2, y2)、(x3, y3)

利用拉格朗日插值法,可以求出該二次函數的解析式為:

與X軸交點的情況:

時,函數圖像與x軸有兩個交點,分别是(x1, 0)和(x2, 0)。

 時,函數圖像與x軸隻有一個切點,即

時,抛物線與x軸沒有公共交點。x的取值範圍是虛數

函數圖像

基本圖像

在平面直角坐标系中作出二次函數y=ax2+bx+c的圖像,可以看出,在沒有特定定義域的二次函數圖像是一條永無止境的抛物線。 如果所畫圖形準确無誤,那麼二次函數圖像将是由平移得到的。

軸對稱

二次函數圖像是軸對稱圖形。對稱軸為直線

對稱軸與二次函數圖像唯一的交點為二次函數圖像的頂點P。

特别地,當b=0時,二次函數圖像的對稱軸是y軸(即直線x=0)。是頂點的橫坐标(即x=?)。

a,b同号,對稱軸在y軸左側;

a,b異号,對稱軸在y軸右側

頂點

二次函數圖像有一個頂點P,坐标為P(h,k)。

當h=0時,P在y軸上;當k=0時,P在x軸上。即可表示為頂點式y=a(x-h)2+k(a≠0)

開口

二次項系數a決定二次函數圖像的開口方向和大小。

當a>0時,二次函數圖像向上開口;當a<0時,抛物線向下開口。

|a|越大,則二次函數圖像的開口越小。

決定位置因素

一次項系數b和二次項系數a共同決定對稱軸的位置。

當a>0,與b同号時(即ab>0),對稱軸在y軸左; 因為對稱軸在左邊則對稱軸小于0,也就是- b/2a

當a>0,與b異号時(即ab<0),對稱軸在y軸右。因為對稱軸在右邊則對稱軸要大于0,也就是- b/2a>0, 所以b/2a要小于0,所以a、b要異号

可簡單記憶為左同右異,即當對稱軸在y軸左時,a與b同号(即a>0,b>0或a

事實上,b有其自身的幾何意義:二次函數圖像與y軸的交點處的該二次函數圖像切線的函數解析式(一次函數)的斜率k的值。可通過對二次函數求導得到。

決定交點因素

常數項c決定二次函數圖像與y軸交點。

二次函數圖像與y軸交于(0,C)點

注意:頂點坐标為(h,k), 與y軸交于(0,C)。

與x軸交點數

a0;k>0或a>0;k

k=0時,二次函數圖像與x軸隻有1個交點。

質疑點:a0時,二次函數圖像與x軸無交點。

當a>0時,函數在x=h處取得最小值 =k,在xh範圍内是增函數(即y随x的變大而變大),二次函數圖像的開口向上,函數的值域是y>k

當a =k,在xh範圍内是減函數(即y随x的變大而變小),二次函數圖像的開口向下,函數的值域是y

當h=0時,抛物線的對稱軸是y軸,這時,函數是偶函數

對稱關系

對于一般式:

①y=ax2+bx+c與y=ax2-bx+c兩圖像關于y軸對稱

②y=ax2+bx+c與y=-ax2-bx-c兩圖像關于x軸對稱

③y=ax2+bx+c與y=-ax2-bx+c-b2/2a關于頂點對稱

④y=ax2+bx+c與y=-ax2+bx-c關于原點中心對稱。(即繞原點旋轉180度後得到的圖形)

對于頂點式:

①y=a(x-h)2+k與y=a(x+h)2+k兩圖像關于y軸對稱,即頂點(h, k)和(-h, k)關于y軸對稱,橫坐标相反、縱坐标相同。

②y=a(x-h)2+k與y=-a(x-h)2-k兩圖像關于x軸對稱,即頂點(h, k)和(h, -k)關于x軸對稱,橫坐标相同、縱坐标相反。

③y=a(x-h)2+k與y=-a(x-h)2+k關于頂點對稱,即頂點(h, k)和(h, k)相同,開口方向相反。

④y=a(x-h)2+k與y=-a(x+h)2-k關于原點對稱,即頂點(h, k)和(-h, -k)關于原點對稱,橫坐标、縱坐标都相反。

(其實①③④就是對f(x)來說f(-x),-f(x),-f(-x)的情況)

五點法

五點草圖法又被叫做五點作圖法是二次函數中一種常用的作圖方法。

注明:雖說是草圖,但畫出來絕不是草圖。

五點草圖法中的五個點都是極其重要的五個點,分别為:頂點、與x軸的交點、與y軸的交點及其關于對稱軸的對稱點。

Ps.正規考試也是用這種方法初步确定圖像。但是正規考試的要求在于要列表格,取x、y,再确定總體圖像。五點法是可以用在正規考試中的。

描點法

在初中數學中,要求采用描點法畫出二次函數圖像。

其做法與五點法類似:為例

先取頂點,用虛線畫出對稱軸。取與x軸兩個交點(如果存在)、y軸交點及其對稱點(如果存在)和另外兩點及其對稱點。Ps.原則上相鄰x的差值相等,但遠離頂點的點可以适當減小差值

2、依據表格數據繪制函數圖像,如圖一

方程關系

特别地,二次函數(以下稱函數)

當y=0時,二次函數為關于x的一元二次方程(以下稱方程),即

此時,函數圖像與x軸有無交點即方程有無實數根。

函數與x軸交點的橫坐标即為方程的根。

1.二次函數y=ax2,y=a(x-h)2,y=a(x-h)2+k,y=ax2+bx+c(各式中,a≠0)的圖像形狀相同,隻是位置不同,它們的頂點坐标及對稱軸如下表:

y=ax² (0,0) x=0

y=ax²+K (0,K) x=0

y=a(x-h)² (h,0) x=h

y=a(x-h)²+k (h,k) x=h

y=ax²+bx+c (-b/2a,(4ac-b^2);/4a)x=-b/2a

當h>0時,y=a(x-h)^2的圖像可由抛物線y=ax²向右平行移動h個單位得到,

當h

當h>0,k>0時,将抛物線y=ax^2向右平行移動h個單位,再向上移動k個單位,就可以得到y=a(x-h)²+k(h>0,k>0)的圖像

當h>0,k0,k

當h0時,将抛物線y=ax^2向左平行移動|h|個單位,再向上移動k個單位,就可得到y=a(x+h)²+k(h0)的圖像

當h

在向上或向下。向左或向右平移抛物線時,可以簡記為“上加下減,左加右減”。

因此,研究抛物線 y=ax2+bx+c(a≠0)的圖像,通過配方,将一般式化為y=a(x-h)2+k的形式,可确定其頂點坐标、對稱軸,抛物線的大體位置就很清楚了。這給畫圖像提供了方便。

2.抛物線y=ax2+bx+c(a≠0)的圖像:當a>0時,開口向上,當a

3.抛物線y=ax2+bx+c(a≠0),若a>0,當x ≤ -b/2a時,y随x的增大而減小;當x ≥ -b/2a時,y随x的增大而增大。若a

4.抛物線y=ax2+bx+c的圖像與坐标軸的交點:

(1)圖像與y軸一定相交,交點坐标為(0, c);

(2)當時,圖像與x軸交于兩點A(x1, 0)和B(x2, 0),其中的x1,x2是一元二次方程ax2+bx+c=0(a≠0)的兩根.這兩點間的距離 另外,抛物線上任何一對對稱點的距離可以由(A為其中一點的橫坐标的兩倍)

時,圖像與x軸隻有一個切點;

時,圖像與x軸沒有公共點。當a>0時,圖像落在x軸的上方,x為任何實數時,都有y>0;當a

5.抛物線y=ax2+bx+c的最值:如果a>0,則當時,;如果時,

頂點的橫坐标,是取得最值時的自變量值,頂點的縱坐标,是最值的取值。

6.用待定系數法求二次函數的解析式

(1)當題給條件為已知圖像經過三個已知點或已知x、y的三對對應值時,可設解析式(表達式)為一般形式:(a≠0)

(2)當題給條件為已知圖像的頂點坐标或對稱軸或極大(小)值時,可設解析式為頂點式:y=a(x-h)2+k(a≠0)。

(3)當題給條件為已知圖像與x軸的兩個交點坐标時,可設解析式為兩根式:y=a(x-x1)(x-x2)(a≠0)。

學習方法

知識要點

1.要理解函數的意義。

2.要記住函數的幾個表達形式,注意區分。

3.一般式,頂點式,交點式,等,區分對稱軸,頂點,圖像,y随着x的增大而減小(增大)(增減值)等的差異性。

4.聯系實際對函數圖像的理解。

5.計算時,看圖像時切記取值範圍。

6.随圖像理解數字的變化而變化。 二次函數考點及例題

二次函數知識很容易與其他知識綜合應用,而形成較為複雜的綜合題目。因此,以二次函數知識為主的綜合性題目是中考的熱點考題,往往以大題形式出現。

誤區提醒

(1)對二次函數概念理解有誤,漏掉二次項系數不為0這一限制條件;

(2)對二次函數圖像和性質存在思維誤區;

(3)忽略二次函數自變量取值範圍;

(4)平移抛物線時,弄反方向。

定義與表達式

一般地,自變量x和因變量y之間存在如下關系:

y=ax²+bx+c

(a,b,c為常數,a≠0,且a決定函數的開口方向,a>0時,開口方向向上,a

則稱y為x的二次函數。

二次函數表達式的右邊通常為二次三項式。

三種表達式

一般式:y=ax²+bx+c(a,b,c為常數,a≠0)

頂點式:y=a(x-h)²+k[抛物線的頂點P(h, k)]

交點式:y=a(x-x1)(x-x2)[僅限于與x軸有交點A(x1,0)和B(x2,0)的抛物線]

注:在3種形式的互相轉化中,有如下關系:

抛物線的性質

    抛物線是軸對稱圖形。對稱軸為直線

對稱軸與抛物線唯一的交點為抛物線的頂點P。

特别地,當b=0時,抛物線的對稱軸是y軸(即直線x=0)

2.抛物線有一個頂

點P,坐标為 

 時,P在y軸上;當時,P在x軸上。

3.二次項系數a決定抛物線的開口方向,|a|決定抛物線開口大小。

當a>0時,抛物線開口向上;當a

|a|越大,則抛物線的開口越小。

4.一次項系數b和二次項系數a有1個交點。

5.常數項c決定抛物線與y軸交點。

抛物線與y軸交于(0,c)

抛物線與x軸

Δ=b²-4ac>0時,抛物線與x軸有2個交點。

Δ=b²-4ac=0時,抛物線與x軸有1個交點。

Δ=b²-4ac<0時,抛物線與x軸沒有交點。

系數表達的意義

a決定抛物線的開口方向和大小.當a>0時,抛物線向上開口;當a

b和a共同決定對稱軸的位置,當a與b同号時(即ab>0),對稱軸在y軸左;當a與b異号時(即ab<0)

c決定抛物線與y軸交點,抛物線與y軸交于(0,c)

上一篇:托斯卡納小鎮

下一篇:刀劍淚

相關詞條

相關搜索

其它詞條