观察
- 只拖 c。抛物线的形状变了吗?图上哪个点一直跟着 c 走?
- 只拖 a:从 2 到 0.5,再到 −1。开口的方向和“胖瘦”怎么变?a 恰好等于 0 时发生了什么?
- 只拖 b,盯着顶点。它走的是一条什么样的路线?对称轴在 y 轴左边时,a 和 b 的符号有什么关系?
- 找一组 a、b、c,让判别式 Δ 恰好等于 0。这时图象和 x 轴是什么关系?
- 图上两个菱形点在 x=1 和 x=−1 的位置。它们的高度为什么正好是 a+b+c 和 a−b+c?
先猜后证
一条抛物线 y=ax2+bx+c:开口向下,对称轴在 y 轴右边,与 y 轴交在原点上方。a、b、c 三个数里有几个是正数?
先选定答案,才能看到结论。
✓ 猜对了!✗ 和你想的不一样——这正是值得停一下的地方。
开口向下:a<0。与 y 轴交在原点上方:c>0。
对称轴 x=−2ab 在右边,说明 −2ab>0,a 与 b 异号,所以 b>0。
正数有两个:b 和 c。
这是其中一条这样的抛物线。把 b 拖成负数,对称轴跑到哪边去了?
为什么:配方把顶点找出来
所有二次函数的图象都和 y=ax2 一样“胖瘦”,只是被挪了位置。挪到哪里?配方告诉我们。
例:y = 2x² − 4x − 1 的顶点在哪里?
第 1 / 5 步 -
从最简单的开始 y=2x2:顶点在原点,对称轴是 y 轴。我们要看 y=2x2−4x−1 和它差在哪里。
y=2x2
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把二次项系数提出来
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括号里配方
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把多出来的拿到括号外
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读出顶点和对称轴
对一般的 y=ax2+bx+c 做同样的事,得到
y=a(x+2ab)2+4a4ac−b2,对称轴 x=−2ab.
公式不必硬背,会配方就能随时推出来。
六个符号,六个看点
考试里常给一张图,问一串式子的正负。每个式子都有图上的“看点”。
读图:y = x² + 3x + 1
第 1 / 6 步 -
a:看开口 开口向上,所以 a>0。∣a∣ 越大,开口越窄。
a>0
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c:看与 y 轴的交点
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b:看对称轴在哪一边
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Δ:看与 x 轴有几个交点
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a + b + c:看 x = 1 处的点
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a − b + c:看 x = −1 处的点
同样的想法还能读出更多:4a+2b+c 是 x=2 处的函数值,2a+b 的符号只要比较对称轴和 x=1 的位置。见到系数的组合,先想“它是哪个 x 的函数值”。
一题多解
求抛物线 y=x2−6x+5 的顶点。
配方
y=x2−6x+9−9+5=(x−3)2−4。顶点 (3,−4)。
代价总能用;要小心符号。
利用对称性
x2−6x+5=(x−1)(x−5),图象与 x 轴交于 x=1 和 x=5。
对称轴在两个交点的正中间:x=21+5=3。
再代入:y=9−18+5=−4。顶点 (3,−4)。
代价最省力,但要求两个交点好求。
套公式
x=−2ab=−2−6=3,代入得 y=−4。顶点 (3,−4)。
代价快;公式记错一个符号就全错。
如果去掉一个条件
结论:y=ax2+bx+c 的图象是抛物线,有一个最高点或最低点 ← 还成立吗?
a=0 时,不管 b、c 怎么变,图象总有一个顶点:开口向上时它是最低点,开口向下时它是最高点。
a=0 时,y=2x+1 只是一条直线:没有顶点,没有对称轴,也没有最大或最小值。
把 a 从 0 往两边各挪一格,看看抛物线是怎么“长出来”的。
所以题目说“二次函数”,就是在悄悄告诉你 a=0;题目只说“函数 y=ax2+bx+c”,那 a=0 的情况要单独讨论。
练一练
求 y=x2−4x+1 的最小值。
提示 · 方法配方,写成 (x−h)2+k 的样子。
提示 · 第一步x2−4x+1=x2−4x+4−4+1。
完整解答y=(x−2)2−3。当 x=2 时平方项为 0,最小值是 −3。
抛物线 y=−2(x−1)2+8 与 x 轴交于两点。写出这两个交点的横坐标。
提示 · 方法令 y=0,把 (x−1)2 当成一个整体解出来。
提示 · 第一步−2(x−1)2+8=0,即 (x−1)2=4。
完整解答x−1=±2,所以 x=3 或 x=−1。注意它们关于对称轴 x=1 对称。
抛物线 y=x2+bx+c 的顶点是 (2,−1)。写出 y= 后面的式子(展开的形式)。
提示 · 方法二次项系数是 1,直接写出顶点式,再展开。
完整解答(x−2)2−1=x2−4x+4−1=x2−4x+3。所以 b=−4,c=3。
一条抛物线经过 (−1,0)、(3,0) 和 (0,6)。写出 y= 后面的式子。
提示 · 方向前两个点有什么特别?它们都在 x 轴上。
提示 · 方法已知与 x 轴的两个交点,设 y=a(x+1)(x−3),只剩一个未知数 a。
提示 · 第一步把 (0,6) 代入:6=a⋅1⋅(−3)。
完整解答a=−2,所以 y=−2(x+1)(x−3)=−2x2+4x+6。
b 取遍所有实数时,抛物线 y=x2+bx+1 的顶点在动。所有这些顶点都落在另一条抛物线上。写出这条抛物线 y= 后面的式子。
提示 · 方向回到上面的图,只拖 b,看顶点走过的路线。它的开口朝哪边?
提示 · 方法用 b 表示顶点的横坐标 h 和纵坐标 k,再想办法消去 b。
完整解答由 h=−2b 得 b=−2h,代入 k=1−44h2=1−h2。顶点 (h,k) 满足 k=−h2+1,即在抛物线 y=−x2+1 上。