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二次函式

二次函式

二次函式

二次函式(quadratic function)的基本表示形式为y=ax2+bx+c(a≠0)。二次函式最高次必须为二次, 二次函式的图像是一条对称轴与y轴平行或重合于y轴的抛物线。

二次函式表达式为y=ax2+bx+c(且a≠0),它的定义是一个二次多项式(或单项式)。

如果令y值等于零,则可得一个二次方程。该方程的解称为方程的根或函式的零点。

基本介绍

  • 中文名:一元二次函式
  • 外文名:Quadratic function
  • 简称:二次函式
  • 函式图像:抛物线
  • 函式表达式:y=ax2+bx+c(a≠0 abc为常数)
  • 对称轴:直线x=h
  • 交点式:y=a(x-x1)(x-x2) (a≠0)
  • 顶点式:y=a(x-h)2+k(a≠0)
  • 学科:数学
  • 顶点坐标:(h,k)
  • 顶点坐标公式:(-b/2a,4ac-b2/4a)

基本定义

一般地,把形如
(a、b、c是常数)的函式叫做二次函式,其中a称为二次项係数,b为一次项係数,c为常数项。x为自变数,y为因变数。等号右边自变数的最高次数是2。
顶点坐标
交点式
仅限于与x轴有交点的抛物线),
与x轴的交点坐标是
注意:“变数”不同于“未知数”,不能说“二次函式是指未知数的最高次数为二次的多项式函式”。“未知数”只是一个数(具体值未知,但是只取一个值),“变数”可在一定範围内任意取值。在方程中适用“未知数”的概念(函式方程、微分方程中是未知函式,但不论是未知数还是未知函式,一般都表示一个数或函式——也会遇到特殊情况),但是函式中的字母表示的是变数,意义已经有所不同。从函式的定义也可看出二者的差别。。

历史

大约在公元前480年,古巴比伦人和中国人已经使用配方法求得了二次方程的正根,但是并没有提出通用的求解方法。公元前300年左右,欧几里得提出了一种更抽象的几何方法求解二次方程。
7世纪印度的婆罗摩笈多是第一位懂得用使用代数方程的人,它同时容许有正负数的根。
11世纪阿拉伯的花拉子密 独立地发展了一套公式以求方程的正数解。亚伯拉罕·巴希亚(亦以拉丁文名字萨瓦索达着称)在他的着作Liber embadorum中,首次将完整的一元二次方程解法传入欧洲。
据说施里德哈勒是最早给出二次方程的普适解法的数学家之一。但这一点在他的时代存在着争议。这个求解规则是:在方程的两边同时乘以二次项未知数的係数的四倍;在方程的两边同时加上一次项未知数的係数的平方;然后在方程的两边同时开二次方(引自婆什迦罗第二)

函式性质

1.二次函式的图像是抛物线,但抛物线不一定是二次函式。开口向上或者向下的抛物线才是二次函式。抛物线是轴对称图形。对称轴为直线
。对称轴与抛物线唯一的交点为抛物线的顶点P。特别地,当b=0时,抛物线的对称轴是y轴(即直线x=0)。
2.抛物线有一个顶点P,坐标为P
。当
时,P在y轴上;当
时,P在x轴上。
3.二次项係数a决定抛物线的开口方向和大小。当a>0时,抛物线开口向上;当a<0时,抛物线开口向下。|a|越大,则抛物线的开口越小|a|越小,则抛物线的开口越大。
4.一次项係数b和二次项係数a共同决定对称轴的位置。当a与b同号时(即ab>0),对称轴在y轴左侧;当a与b异号时(即ab<0),对称轴在y轴右侧。(可巧记为:左同右异)
5.常数项c决定抛物线与y轴交点。抛物线与y轴交于(0, c)
6.抛物线与x轴交点个数:
时,抛物线与x轴有2个交点。
时,抛物线与x轴有1个交点。当
时,抛物线与x轴没有交点。
7.
时,函式在
处取得最小值
;在
上是减函式,在
上是增函式;抛物线的开口向上;函式的值域是
时,函式在
处取得最大值
;在
上是增函式,在
上是减函式;抛物线的开口向下;函式的值域是
时,抛物线的对称轴是y轴,这时,函式是偶函式,解析式变形为y=ax2+c(a≠0)。
8.定义域:R
值域:当a>0时,值域是
;当a<0时,值域是
奇偶性:当b=0时,此函式是偶函式;当b不等于0时,此函式是非奇非偶函式。
周期性:无
解析式:
①一般式:
⑴a≠0
⑵若a>0,则抛物线开口朝上;若a<0,则抛物线开口朝下;
⑶顶点:
若Δ>0,则函式图像与x轴交于两点:
若Δ=0,则函式图像与x轴交于一点:
若Δ<0,函式图像与x轴无公共点;
②顶点式:
此时顶点为(h,k)
时,对应顶点为
,其中,
③交点式:
函式图像与x轴交于
两点。

表达式

顶点式

y=a(x-h)2+k(a≠0,a、h、k为常数),顶点坐标为(h,k)对称轴为直线x=h,顶点的位置特徵和图像的开口方向与函式y=ax2的图像相同,当x=h时,y最大(小)值=k.有时题目会指出让你用配方法把一般式化成顶点式。
例:已知二次函式y的顶点(1,2)和另一任意点(3,10),求y的解析式。
解:设y=a(x-1)2+2,把(3,10)代入上式,解得y=2(x-1)2+2。
注意:与点在平面直角坐标系中的平移不同,二次函式平移后的顶点式中,h>0时,h越大,图像的对称轴离y轴越远,且在x轴正方向上,不能因h前是负号就简单地认为是向左平移。
具体可分为下面几种情况:
当h>0时,y=a(x-h)2的图像可由抛物线y=ax2向右平行移动h个单位得到;
当h<0时,y=a(x-h)2的图像可由抛物线y=ax2向左平行移动|h|个单位得到;
当h>0,k>0时,将抛物线y=ax2向右平行移动h个单位,再向上移动k个单位,就可以得到y=a(x-h)2+k的图象;
当h>0,k<0时,将抛物线y=ax2向右平行移动h个单位,再向下移动|k|个单位可得到y=a(x-h)2+k的图象;
当h<0,k>0时,将抛物线y=ax2向左平行移动|h|个单位,再向上移动k个单位可得到y=a(x-h)2+k的图象;
当h<0,k<0时,将抛物线y=ax2向左平行移动|h|个单位,再向下移动|k|个单位可得到y=a(x-h)2+k的图象。

交点式

[仅限于与x轴即y=0有交点时的抛物线,即b2-4ac≥0] .
已知抛物线与x轴即y=0有交点A(x1, 0)和B(x2, 0),我们可设
,然后把第三点代入x、y中便可求出a。
由一般式变为交点式的步骤: (韦达定理)
重要概念:a,b,c为常数,a≠0,且a决定函式的开口方向。a>0时,开口方向向上;a<0时,开口方向向下。a的绝对值可以决定开口大小。a的绝对值越大开口就越小,a的绝对值越小开口就越大。
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)由此可引导出交点式的係数
(y为截距) 二次函式表达式的右边通常为二次三项式
欧拉交点式:
若ax2+bx+c=0有两个实根x1,x2,则
此抛物线的对称轴为直线

三点式

方法1:
已知二次函式上三个点,(x1, y1)、(x2, y2)、(x3, y3)。把三个点分别代入函式解析式y=a(x-h)2+k(a≠0,a、h、k为常数),有:
得出一个三元一次方程组,就能解出a、b、c的值。
方法2:
已知二次函式上三个点,(x1, y1)、(x2, y2)、(x3, y3)
利用拉格朗日插值法,可以求出该二次函式的解析式为:
与X轴交点的情况:
时,函式图像与x轴有两个交点,分别是(x1, 0)和(x2, 0)。
时,函式图像与x轴只有一个切点,即
时,抛物线与x轴没有公共交点。x的取值範围是虚数(

函式图像

基本图像

在平面直角坐标系中作出二次函式y=ax2+bx+c的图像,可以看出,在没有特定定义域的二次函式图像是一条永无止境的抛物线。 如果所画图形準确无误,那幺二次函式图像将是由
平移得到的。

轴对称

二次函式图像是轴对称图形。对称轴为直线
二次函式图像二次函式图像
对称轴与二次函式图像唯一的交点为二次函式图象的顶点P。
特别地,当b=0时,二次函式图像的对称轴是y轴(即直线x=0)。是顶点的横坐标(即x=?)。
a,b同号,对称轴在y轴左侧;
a,b异号,对称轴在y轴右侧。

顶点

二次函式图像有一个顶点P,坐标为P(h,k)。
当h=0时,P在y轴上;当k=0时,P在x轴上。即可表示为顶点式y=a(x-h)2+k(x≠0)
,

开口

二次项係数a决定二次函式图像的开口方向和大小。
a>0时,二次函式图象向上开口;当a<0时,抛物线向下开口。
|a|越大,则二次函式图像的开口越小

决定位置因素

一次项係数b和二次项係数a共同决定对称轴的位置。
当a>0,与b号时(即ab>0),对称轴在y轴左; 因为对称轴在左边则对称轴小于0,也就是- b/2a<0,所以 b/2a要大于0,所以a、b要同号
当a>0,与b号时(即ab<0),对称轴在y轴右。因为对称轴在右边则对称轴要大于0,也就是- b/2a>0, 所以b/2a要小于0,所以a、b要异号
可简单记忆为左同右异,即当对称轴在y轴左时,a与b同号(即a>0,b>0或a<0,b<0);当对称轴在y轴右时,a与b异号(即a0或a>0,b<0)(ab<0)。
事实上,b有其自身的几何意义:二次函式图象与y轴的交点处的该二次函式图像切线的函式解析式(一次函式)的斜率k的值。可通过对二次函式求导得到。

决定交点因素

常数项c决定二次函式图像与y轴交点。
二次函式图像与y轴交于(0,C)点
注意:顶点坐标为(h,k), 与y轴交于(0,C)。

与x轴交点数

a<0;k>0或a>0;k<0时,二次函式图像与x轴有2个交点。
k=0时,二次函式图像与x轴只有1个交点。
质疑点:a<0;k<0或a>0,k>0时,二次函式图像与x轴无交点。
当a>0时,函式在x=h处取得最小值
=k,在x<h範围内是减函式,在x>h範围内是增函式(即y随x的变大而变大),二次函式图像的开口向上,函式的值域是y>k
当a<0时,函式在x=h处取得最大值
=k,在x<h範围内是增函式,在x>h範围内是减函式(即y随x的变大而变小),二次函式图像的开口向下,函式的值域是y<k
当h=0时,抛物线的对称轴是y轴,这时,函式是偶函式

函式图象

对称关係
对于一般式
①y=ax2+bx+c与y=ax2-bx+c两图像关于y轴对称
②y=ax2+bx+c与y=-ax2-bx-c两图像关于x轴对称
③y=ax2+bx+c与y=-ax2+bx+c-b2/2a关于顶点对称
④y=ax2+bx+c与y=-ax2+bx-c关于原点中心对称。(即绕原点旋转180度后得到的图形)
对于顶点式:
①y=a(x-h)2+k与y=a(x+h)2+k两图像关于y轴对称,即顶点(h, k)和(-h, k)关于y轴对称,横坐标相反、纵坐标相同。
②y=a(x-h)2+k与y=-a(x-h)2-k两图像关于x轴对称,即顶点(h, k)和(h, -k)关于x轴对称,横坐标相同、纵坐标相反。
③y=a(x-h)2+k与y=-a(x-h)2+k关于顶点对称,即顶点(h, k)和(h, k)相同,开口方向相反。
④y=a(x-h)2+k与y=-a(x+h)2-k关于原点对称,即顶点(h, k)和(-h, -k)关于原点对称,横坐标、纵坐标都相反。
(其实①③④就是对f(x)来说f(-x),-f(x),-f(-x)的情况

五点法

五点草图法又被叫做五点作图法是二次函式中一种常用的作图方法。
注明:虽说是草图,但画出来绝不是草图。
五点草图法中的五个点都是极其重要的五个点,分别为:顶点、与x轴的交点、与y轴的交点及其关于对称轴的对称点。
Ps.正规考试也是用这种方法初步确定图像。但是正规考试的要求在于要列表格,取x、y,再确定总体图像。五点法是可以用在正规考试中的。

描点法

在国中数学中,要求採用描点法画出二次函式图像。
其做法与五点法类似:【以
为例】
1、列表
x
……
-1
-0.5
0
1
2
2.5
3
……
……
7
3.5
1
-1
1
3.5
7
……
先取顶点,用虚线画出对称轴。取与x轴两个交点(如果存在)、y轴交点及其对称点(如果存在)和另外两点及其对称点。Ps.原则上相邻x的差值相等,但远离顶点的点可以适当减小差值
y=2(x-1)^2-1y=2(x-1)^2-1
2、依据表格数据绘製函式图像,如图

方程关係

特别地,二次函式(以下称函式)
,
y=0时,二次函式为关于x的一元二次方程(以下称方程),即
此时,函式图像与x轴有无交点即方程有无实数根。
函式与x轴交点的横坐标即为方程的根。
1.二次函式y=ax2,y=a(x-h)2,y=a(x-h)2+k,y=ax2+bx+c(各式中,a≠0)的图象形状相同,只是位置不同,它们的顶点坐标及对称轴如下表:
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
当h>0时,y=a(x-h)^2的图象可由抛物线y=ax2向右平行移动h个单位得到,
当h<0时,则向左平行移动|h|个单位得到。
当h>0,k>0时,将抛物线y=ax^2向右平行移动h个单位,再向上移动k个单位,就可以得到y=a(x-h)2+k(h>0,k>0)的图象
当h>0,k<0时,将抛物线y=ax^2向右平行移动h个单位,再向下移动|k|个单位,就可得到y=a(x-h)2+k(h>0,k<0)的图象
当h<0,k>0时,将抛物线y=ax^2向左平行移动|h|个单位,再向上移动k个单位,就可得到y=a(x+h)2+k(h<0,k>0)的图象
当h<0,k<0时,将抛物线y=ax^2向左平行移动|h|个单位,再向下移动|k|个单位,就可得到y=a(x+h)2+k(h<0,k<0)的图象
在向上或向下。向左或向右平移抛物线时,可以简记为“上加下减,左加右减”。
因此,研究抛物线 y=ax2+bx+c(a≠0)的图像,通过配方,将一般式化为y=a(x-h)2+k的形式,可确定其顶点坐标、对称轴,抛物线的大体位置就很清楚了。这给画图像提供了方便。
2.抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)的图像:当a>0时,开口向上,当a<0时开口向下,对称轴是直线x=-b/2a,顶点坐标是(-b/2a,[4ac-b2]/4a)。
3.抛物线y=ax2+bx+c(a≠0),若a>0,当x ≤ -b/2a时,y随x的增大而减小;当x ≥ -b/2a时,y随x的增大而增大。若a<0,当x ≤ -b/2a时,y随x的增大而增大;当x ≥ -b/2a时,y随x的增大而减小。
4.抛物线y=ax2+bx+c的图像与坐标轴的交点:
(1)图像与y轴一定相交,交点坐标为(0, c);
(2)当
时,图像与x轴交于两点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)的两根.这两点间的距离
另外,抛物线上任何一对对称点的距离可以由
(A为其中一点的横坐标的两倍)
时,图像与x轴只有一个切点;
时,图像与x轴没有公共点。当a>0时,图像落在x轴的上方,x为任何实数时,都有y>0;当a<0时,图像落在x轴的下方,x为任何实数时,都有y<0。
5.抛物线y=ax2+bx+c的最值:如果a>0,则当
时,
;如果a<0,则当
时,
顶点的横坐标,是取得最值时的自变数值,顶点的纵坐标,是最值的取值。
6.用待定係数法求二次函式的解析式
(1)当题给条件为已知图象经过三个已知点或已知x、y的三对对应值时,可设解析式(表达式)为一般形式:
(a≠0)
(2)当题给条件为已知图像的顶点坐标或对称轴或极大(小)值时,可设解析式为顶点式:y=a(x-h)2+k(a≠0)。
(3)当题给条件为已知图像与x轴的两个交点坐标时,可设解析式为两根式:y=a(x-x1)(x-x2)(a≠0)。

学习方法

知识要点

1.要理解函式的意义。
2.要记住函式的几个表达形式,注意区分。
3.一般式,顶点式,交点式,等,区分对称轴,顶点,图像,y随着x的增大而减小(增大)(增减值)等的差异性。
4.联繫实际对函式图象的理解。
5.计算时,看图像时切记取值範围。
6.随图象理解数字的变化而变化。 二次函式考点及例题
二次函式知识很容易与其他知识综合套用,而形成较为複杂的综合题目。因此,以二次函式知识为主的综合性题目是中考的热点考题,往往以大题形式出现。

误区提醒

(1)对二次函式概念理解有误,漏掉二次项係数不为0这一限制条件;
(2)对二次函式图像和性质存在思维误区;
(3)忽略二次函式自变数取值範围;
(4)平移抛物线时,弄反方向

定义与表达式

一般地,自变数x和因变数y之间存在如下关係:
y=ax2+bx+c
(a,b,c为常数,a≠0,且a决定函式的开口方向,a>0时,开口方向向上,a<0时,开口方向向下,IaI还可以决定开口大小,IaI越大开口就越小,IaI越小开口就越大.)
则称y为x的二次函式。
二次函式表达式的右边通常为二次三项式。

三种表达式

一般式:y=ax2+bx+c(a,b,c为常数,a≠0)
顶点式:y=a(x-h)2+k[抛物线的顶点P(h, k)]
交点式:y=a(x-x1)(x-x2)[仅限于与x轴有交点A(x1,0)和B(x2,0)的抛物线]
注:在3种形式的互相转化中,有如下关係:
,

抛物线的性质

1.抛物线是轴对称图形。对称轴为直线
二次函式
对称轴与抛物线唯一的交点为抛物线的顶点P。
特别地,当b=0时,抛物线的对称轴是y轴(即直线x=0)
2.抛物线有一个顶
点P,坐标为
时,P在y轴上;当
时,P在x轴上。
3.二次项係数a决定抛物线的开口方向,|a|决定抛物线开口大小。
当a>0时,抛物线开口向上;当a<0时,抛物线开口向下
|a|越大,则抛物线的开口越小。
4.一次项係数b和二次项係数a有1个交点。
5.常数项c决定抛物线与y轴交点。
抛物线与y轴交于(0,c)

抛物线与x轴

交点个数
Δ=b2-4ac>0时,抛物线与x轴有2个交点。
Δ=b2-4ac=0时,抛物线与x轴有1个交点。
Δ=b2-4ac<0时,抛物线与x轴没有交点。

係数表达的意义

a决定抛物线的开口方向和大小.当a>0时,抛物线向上开口;当a<0时,抛物线向下开口.
b和a共同决定对称轴的位置.当a与b同号时(即ab>0),对称轴在y轴左;当a与b异号时(即ab<0),对称轴在y轴右.
c决定抛物线与y轴交点.抛物线与y轴交于(0,c)

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