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二次函数

 天才唐 2015-07-22

二次函数一般地,把形如y=ax^2+bx+c(其中a,b,c是常数,a≠0,bc可以为0)的函数叫做二次函数(quadratic function),其中a称为二次项系数,b为一次项系数,c为常数项。x为自变量,y为因变量。等号右边自变量的最高次数是2。二次函数图像是轴对称图形。对称轴为直线x=-b/2a。顶点坐标[-b/2a,(4ac-b^2)/4a]交点式为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]

注意:“变量”不同于“自变量”,不能说“二次函数是指自变量的最高次数为二次的多项式函数”。“未知数”只是一个数(具体值未知,但是只取一个值),“变量”可在实数范围内任意取值。在方程中适用“未知数”的概念(函数方程微分方程中是未知函数,但不论是未知数还是未知函数,一般都表示一个数或函数——也会遇到特殊情况),但是函数中的字母表示的是变量,意义已经有所不同。从函数的定义也可看出二者的差别.如同函数不等于函数的关系。

1.二次函数是抛物线,但抛物线不一定是二次函数。开口向上或者向下的抛物线才是二次函数。抛物线是轴对称图形。对称轴为直线x = -b/2a。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)[1]

2.抛物线有一个顶点P,坐标为P ( -b/2a ,(4ac-b^2)/4a )当-b/2a=0时,P在y轴上;当Δ= b^2-4ac=0时,P在x轴上。

3.二次项系数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。|a|越大,则抛物线的开口越小。

4.一次项系数b和二次项系数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;当a与b异号时(即ab<0),对称轴在y轴右。

二次函数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:Δ= b^2-4ac>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。当Δ= b2-4ac<0时,抛物线与x轴没有交点。X的取值是虚数(x= -b±√b2-4ac 的值的相反数,乘上虚数i,整个式子除以2a)

当a>0时,函数在x= -b/2a处取得最小值f(-b/2a)=4ac-b^2/4a;在{x|x<-b/2a}上是减函数,在{x|x>-b/2a}上是增函数;抛物线的开口向上;函数的值域是{y|y≥4ac-b^2/4a}相反不变;

当b=0时,抛物线的对称轴是y轴,这时,函数是偶函数解析式变形为y=ax^2+c(a≠0).

7.定义域:R

值域:(对应解析式,且只讨论a大于0的情况,a小于0的情况请读者自行推断)

①[(4ac-b^2)/4a,正无穷);

②[t,正无穷)

  奇偶性:偶函数

  周期性:无

  解析式:

①y=ax^2+bx+c[一般式]

  ⑴a≠0

  ⑵a>0,则抛物线开口朝上;a<0,则抛物线开口朝下;

  ⑶极值点:(-b/2a,(4ac-b^2)/4a);

  ⑷Δ=b^2-4ac,

  Δ>0,图象与x轴交于两点:

  ([-b+√Δ]/2a,0)和([-b-√Δ]/2a,0);

  Δ=0,图象与x轴交于一点:

  (-b/2a,0);

  Δ<0,图象与x轴无交点;

  ②y=a(x-h)^2+t[配方式]

  此时,对应极值点为(h,t),其中h=-b/2a,t=(4ac-b^2)/4a);

一般式

y=ax2+bx+c(a≠0,a、b、c为常数),顶点坐标为 [-b/2a,(4ac-b2)/4a]

把三个点代入函数解析式得出一个三元一次方程组,就能解出a、b、c的值。

顶点式

y=a(x-h)2+k(a≠0,a、h、k为常数),顶点坐标为对称轴为直线x=h,顶点的位置特征和图像的开口方向与函数y=ax2的图像相同,当x=h时,y最值=k.有时题目会指出让你用配方法把一般式化成顶点式。

例:已知二次函数y的顶点(1,2)和另一任意点(3,10),求y的解析式。

二次函数解: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,二次函数平移后的顶点式中,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的图象可由抛物线y=ax2向右平行移动h个单位得到;

当h<0时,y=a(x-h)2的图象可由抛物线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

y=a(x-x1)(x-x2) (a≠0) [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y=a(x-x1)(x-x2),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步骤

二次函数(16张)

∵x1+x2=-b/a, x1·x2=c/a(由韦达定理得),

∴y=ax2+bx+c

=a(x2+b/ax+c/a)

=a[x2-(x1+x2)x+x1·x2]=a(x-x1)(x-x2).

重要概念:a,b,c为常数,a≠0,且a决定函数的开口方向。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。

其他知识介绍:牛顿插值公式

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系数a=y/(x·x)(y为截距) 二次函数表达式的右边通常为二次三项式

双根式

y=a(x-x1)*(x-x2)

若ax2+bx+c=0有两个实根x1,x2,则y=a(x-x1)(x-x2)此抛物线的对称轴为直线x=(x1+x2)/2。

三点式

已知二次函数上三个点,(x1,f(x1))(x2,f(x2))(x3,f(x3))

则f(x)=f(x3)(x-x1)(x-x2)/(x3-x1)(x3-x2)+f(x2)(x-x1)*(x-x3)/(x2-x1)(x2-x3)+f(x1)(x-x2)(x-x3)/(x1-x2)(x1-x3)[3]

与X轴交点的情况

当△=b2-4ac>0时,函数图像与x轴有两个交点。(X1,0), (X2,0).

当△=b2-4ac=0时,函数图像与x轴只有一个交点。(-b/2a,0)。

Δ=b2-4ac<0时,抛物线与x轴没有交点。X的取值是虚数(x=-b±√b2-4ac的值的相反数,乘上虚数i,整个式子除以2a)

特别地,二次函数(以下称函数)

当y=0时,二次函数为关于x的一元二次方程(以下称方程),即

此时,函数图像与x轴有无交点即方程有无实数根。

函数与x轴交点的横坐标即为方程的根。

1.二次函数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,它们的顶点坐标对称轴如下表:

二次函数y=ax2(0,0) x=0

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)的图象,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。这给画图象提供了方便。

2.抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)的图象: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-b^2]/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的图象与坐标轴的交点:

(1)图象与y轴一定相交,交点坐标为(0,c);

(2)当△=b2-4ac>0,图象与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AB=|x1-x2| =√△/∣a∣(a绝对值分之根号下△)另外,抛物线上任何一对对称点的距离可以由|2×(-b/2a)-A |(A为其中一点的横坐标)

当△=0.图象与x轴只有一个交点;

当△<0.图象与x轴没有交点.当a>0时,图象落在x轴的上方,x为任何实数时,都有y>0;当a<0时,图象落在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(a<0),则当x= -b/2a时,y最小(大)值=(4ac-b2)/4a。

顶点的横坐标,是取得最值时的自变量值,顶点的纵坐标,是最值的取值。

6.用待定系数法求二次函数的解析式

(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,可设解析式为一般形式:

(a≠0)

(2)当题给条件为已知图象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象与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)。

基本图象

在平面直角坐标系中作出二次函数y=ax^2+bx+c的图像,可以看出,在没有特定定义域的二次函数图像是一条永无止境的抛物线。 如果所画图形准确无误,那么二次函数图像将是由一般式平移得到的。

轴对称

二次函数图像是轴对称图形。对称轴为直线x=-b/2a

对称轴与二次函数图像唯一的交点为二次函数图像的顶点P。

特别地,当b=0时,二次函数图像的对称轴是y轴(即直线x=0)。

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

二次函数图像有一个顶点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。

h=-b/2a, k=(4ac-b^2)/4a。

开口

二次项系数a决定二次函数图像的开口方向和大小。

当a>0时,二次函数图像向上开口;当a<0时,抛物线向下开口。

|a|越大,则二次函数图像的开口越小。

决定位置的因素

二次函数一次项系数b和二次项系数a共同决定对称轴的位置。

当a>0,与b同号时(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异号时(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。

事实上,b有其自身的几何意义:二次函数图像与y轴的交点处的该二次函数图像切线的函数解析式(一次函数)的斜率k的值。可通过对二次函数求导得到。

决定交点的因素

常数项c决定二次函数图像与y轴交点。

二次函数图像与y轴交于(0,C)

注意:顶点坐标为(-h,k), 与y轴交于(0,C)。

与x轴交点个数

a<0;k>0或a>0;k<0时,二次函数图像与x轴有2个交点。

k=0时,二次函数图像与x轴只有1个交点。

质疑点:a<0;k<0或a>0,k>0时,二次函数图像与X轴无交点。

当a>0时,函数在x=h处取得最小值ymin=k,在x减函数,在x>h范围内是增函数(即y随x的变大而变小),二次函数图像的开口向上,函数的值域是y>k

当a<0时,函数在x=h处取得最大值ymax=k,在x<h范围内是增函数,在x>h范围内是减函数(即y随x的变大而变大),二次函数图像的开口向下,函数的值域是y<k

当h=0时,抛物线的对称轴是y轴,这时,函数是偶函数

图像要点

对称关系

对于一般式:

①y=ax^2+bx+c与y=ax^2-bx+c两图像关于y轴对称

②y=ax^2+bx+c与y=-ax^2-bx-c两图像关于x轴对称

③y=ax^2+bx+c与y=-ax^2-bx+c-2b^2*|a|/4a^2关于顶点对称[2]

④y=ax^2+bx+c与y=-ax^2+bx-c关于原点对称。

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y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)

知识要点

1.要理解函数的意义。

二次函数

2.要记住函数的几个表达形式,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)等的差异性。

4.联系实际对函数图像的理解。

5.计算时,看图像时切记取值范围。

6.随图像理解数字的变化而变化。 二次函数考点及例题

二次函数知识很容易与其它知识综合应用,而形成较为复杂的综合题目。因此,以二次函数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)对二次函数概念理解有误,漏掉二次项系数不为0这一限制条件;

(2)对二次函数图象和性质存在思维误区;

(3)忽略二次函数自变量取值范围;

(4)平移抛物线时,弄反方向

定义表达

一般地,自变量x和因变量y之间存在如下关系:

y=ax2+bx+c

(a,b,c为常数,a≠0,且a决定函数的开口方向,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的二次函数。

二次函数表达式的右边通常为二次三项式

表达方式

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,有如下关系:

h=-b/2ak=(4ac-b2)/4ax?,x?=(-b±√b2-4ac)/2a

性质相关

1.抛物线是轴对称图形。对称轴为直线

x=-b/2a。

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(-b/2a,(4ac-b^2)/4a)

当-b/2a=0时,P在y轴上;当Δ=b2-4ac=0时,P在x轴上。

3.二次项系数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。

4.一次项系数b和二次项系数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)

6.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。X的取值是虚数(x=-b±√b2-4ac的值的相反数,乘上虚数i,整个式子除以2a)

几何画板——基础代数几何必备.注意:左增右减

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