二次函数总是学不好 我也不愿多做题目。真是痛苦
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看看知识点吧
1、二次函数的定义
一般地,形如y=ax2+bx+c(a,b,c为常数,a≠0)的函数叫做x的二次函数.如y=3x2,y=3x2-2,y=2x2+x-1等都是二次函数.
注意:(1)二次函数是关于自变量的二次式,二次项系数a必须是非零实数,即a≠0,而b,c是任意实数,二次函数的表达式是一个整式;
(2)二次函数y=ax2+bx+c(a,b,c是常数,a≠0),自变量x的取值范围是全体实数;
(3)当b=c=0时,二次函数y=ax2是最简单的二次函数;
(4)一个函数是否是二次函数,要化简整理后,对照定义才能下结论,例如y=x2-x(x-1)化简后变为y=x,故它不是二次函数.
2、二次函数y=ax2的图象和性质
(1)函数y=ax2的图象是一条关于y轴对称的曲线,这条曲线叫抛物线.实际上所有二次函数的图象都是抛物线.
二次函数y=ax2的图象是一条抛物线,它关于y轴对称,它的顶点坐标是(0,0).
①当a>0时,抛物线y=ax2的开口向上,在对称轴的左边,曲线自左向右下降;在对称轴的右边,曲线自左向右上升,顶点是抛物线上位置最低的点,也就是说,当a>0时,函数y=ax2具有这样的性质:当x<0时,函数y随x的增大而减小;当x>0时,函数y随x的增大而增大;当x=0时,函数y=ax2取最小值,最小值y=0;
②当a<0时,抛物线y=ax2的开口向下,在对称轴的左边,曲线自左向右上升;在对称轴的右边,曲线自左向右下降,顶点是抛物线上位置最高的点.也就是说,当a<0时,函数y=ax2具有这样的性质:当x<0时,函数y随x的增大而增大;当x>0时,函数y随x的增大而减小;当x=0时,函数y=ax2取最大值,最大值y=0;
③当|a|越大时,抛物线的开口越小,当|a|越小时,抛物线的开口越大.
(2)二次函数y=ax2的表达式的确定
因为二次函数y=ax2中只含有一个需待定的系数a,所以只需给出x与y的一对对应值即可求出a的值.
3、二次函数y=ax2+c的图象与性质
(1)抛物线y=ax2+c的形状由a决定,位置由c决定.
(2)二次函数y=ax2+c的图象是一条抛物线,顶点坐标是(0,c),对称轴是y轴.
当a>0时,图象的开口向上,有最低点(即顶点),当x=0时,y最小值=c.在y轴左侧,y随x的增大而减小;在y轴右侧,y随x增大而增大.
当a<0时,图象的开口向下,有最高点(即顶点),当x=0时,y最大值=c.在y轴左侧,y随x的增大而增大;在y轴右侧,y随x增大而减小.
(3)抛物线y=ax2+c与y=ax2的关系.
抛物线y=ax2+c与y=ax2形状相同,只有位置不同.抛物线y=ax2+c可由抛物线y=ax2沿y轴向上或向下平行移动|c|个单位得到.当c>0时,向上平行移动,当c<0时,向下平行移动.
二、重点知识讲解
1、二次函数的基本特征是其函数解析式是关于自变量的二次式,在判断一个函数是否为二次函数时,应抓住这个基本特征,同时应注意a≠0这个条件.
例1、下列函数中,(x,m为自变量),哪些是二次函数?
(1)n=m2-3m+ (2)y=-1+x2
(3) (4)
(5)y=ax2+bx+c (6)
解:
根据二次函数的定义可知
(1)(2)(6)是二次函数,其中(6)式可写成,而(3)的右边不是整式.(4)是m的三次函数,(5)中a应不为0.
2、学习y=ax2的图象及性质时应着重掌握对称轴、顶点、性质;在学习性质时,应当注意a的作用,它的符号决定了抛物线的开口方向,它的绝对值决定了抛物线的开口大小。
例2、在同一直角坐标系中,
(1)画出下列函数的图象.①;②y=2x2;③;④y=-2x2;
(2)说出四个图象的区别与联系.
分析:
列表时,应在顶点的左右两侧对称地选取自变量x的值,并把函数放在一起,把y=2x2和y=-2x2放在一起列表时要方便些.一般情况下,包括顶点,描出5至7个点即可.连线时要注意平滑,图象的两边要伸展出去.
解:(1)①列表:
x
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
84.5
2
0.5
0
0.5
2
4.5
8
-8
-4.5
-2
-0.5
0
-0.5
-2
-4.5
-8
x
-2
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
y=2x2
8
4.5
2
0.5
0
0.5
2
4.5
8
y=-2x2
-8
-4.5
-2
-0.5
0
-0.5
-2
-4.5
-8
②描点;
③连线.如图所示.
(2)四个图象的区别与联系,如下表:
函数
区别 联系
图象开口方向
抛物线位置
开口大小
y=2x2
a>0,开口向上
抛物线除顶点在x轴上外,其余在x轴上方,并向上无限延伸
当|a|变大时,抛物线开口变窄,当|a|变小时,抛物线开口变宽
四个图象的顶点都是原点,对称轴都是y轴
y=-2x2a<0,开口向下
抛物线除顶点在x轴上外,其余在x轴下方,并向下无限延伸
当|a|变大时,抛物线开口变窄,当|a|变小时,抛物线开口变宽
反思:①对于y=2x2和y=-2x2,|a|>1,在选取x的值时,每两点相隔半个单位比每两点相隔一个单位画图方便.
②一定要对图象仔细观察,常误认为|a|越大,开口越大,|a|越小,开口越小.而实际上恰好相反,即|a|越大,开口越小,|a|越小,开口越大.
③用平滑曲线连接各点时,两点间不能出现直线的情况.
例3、已知抛物线y=ax2经过点A(-2,-8).
(1)判断点B(-1,-4)是否在此抛物线上:
(2)求出此抛物线上纵坐标为-6的点的坐标.
分析:
先把点A(-2,-8)代入抛物线的表达式y=ax2中,确定a的值,从而确定抛物线y=ax2的表达式,再把B点坐标代入验证是否满足抛物线的表达式,最后将y=-6代入表达式,即通过解方程求出横坐标.
解:
(1)把(-2,-8)代入y=ax2得-8=a(-2)2.
∴a=-2.∴抛物线的关系式为y=-2x2.
∵-4≠-2×(-1)2,∴点B(-l,-4)不在此抛物线上.2)由-6=-2x2,得,
∴抛物线上纵坐标为-6的点有两个,即(,-6)和(,-6).
反思:由于抛物线是轴对称图形,所以除顶点外,每一个y值都对应着两个x值.注意不要漏掉一个.
例4、在同一直角坐标系中,作出二次函数y=2x2-2和y=2x2+3的图象,观察图象,可得出哪些结论?
解析:
按作二次函数图象的三个步骤,列表,描点,连接可分别作出它们的图象,再由它们的形状,开口方向,对称轴,顶点坐标及平移等可得.
解:(1)列表:
x
-2
-1
0
1
2
……
y=2x2-2
10.5 6
0
-2
0
6
10.5
……
y=2x2+3
15.5
11
5
3
5
11
15.5
……
(2)描点;
(3)用光滑曲线连接,得两支抛物线.
设y=2x2+3 ①和y=2x2-2 ②
观察两函数图象可知:
1)①、②的图象形状相同;
2)开口方向相同,都向上;
3)对称轴都是y轴;
4)①的图象顶点坐标是(0,3),②的图象顶点坐标是(0,-2),其中①的图象可以看成是②的图象向上平移5个单位得到,反之②的图象也可以看成是①的图象向下平移5个单位得到.
5)当x<0时,①、②中y的值随x增大而减小,当x=0,①、②中y=0,当x>0时,①、②中y的值随x增大而增大.
三、难点知识突破
1、对二次函数概念的理解
例5、已知函数(m是常数).当m为何值时,此函数为二次函数?
分析:
根据二次函数的定义知m2-3m-2=2且m+1≠0.即当m=4(m=-1不合题意,舍去)时,y=5x2+3x是二次函数.
解:
由题知m2-3m-2=2,m+1≠0,解得m=4.∴当m=4时,此函数为二次函数.
误区警示:
在求解本题时,既要考虑x的最高次项的指数为2,又要考虑它的系数不为0,缺一不可,否则容易犯顾此失彼的错误.
2、数形结合是数学的重要思想之一,二次函数y=ax2的图象是一条抛物线,它的顶点的纵坐标对应着Y的最值;它的图象与X轴的位置关系对应着Y的符号。下面以两道简单的例题进行说明。例6、求下列函数的最值:
(1)y=3x2 (2)y=-3x2
解析:
(1)由y=3x2的图象可知,当x<0时,y随x增大而减小,当x>0时,y随x增大而增大,因此,顶点为图象的最低点,顶点的纵坐标为y的最小值。
(2)同理由y=-3x2的图象可知当x<0时,y随x增大而增大,当x>0时,y随x增大而减小,因此,顶点为图象的最高点,顶点的纵坐标为y的最大值。
3、二次函数Y=ax2+c的表达式的确定
二次函数y=ax2+c的表达式中含有a、c两个字母系数,一般需要两个独立的条件并用待定系数法确定a、c即可.有时在实际问题中,还需要根据抛物线的位置和形状来设出函数表达式,再利用待定系数法来确定函数表达式.
例7、已知抛物线y=ax2+c与直线y=x+l交于两点A(1,m)和B(n,-1),求抛物线的解析式.
分析:
先由两点A、B在直线y=x+1上,分别求得m,n的值,从而得A、B两点的坐标,又抛物线过A、B两点,代入表达式中,解方程组得出结论.
解:
∵抛物线y=ax2+c与直线y=x+l交于两点A(1,m),B(n,-1),
∴A(1,2),B(-2,-1).代入抛物线的表达式中,得
解这个方程组,得a=-1,c=3.
故抛物线的表达式为y=-x2+3.
反思:解题次序很重要,本题应该先由A、B在直线上,求得m,n的值,然后再用待定系数法求a、c的值,从而得到抛物线的表达式.另外,点在直线或抛物线上,则点的坐标适合直线或抛物线对应的表达式.
1、二次函数y=a(x-h)2的图象与性质
①抛物线y=a(x-h)2的对称轴为x=h,顶点为(h,0).
②y=a(x-h)2的形状与y=ax2的图象的形状相同,只是位置不同,它们彼此可以通过平移而得到.
③把y=ax2的图象向左(或向右)平移|h|个单位,即得y=a(x-h)2的图象,由实践可知,当h>0时,向右平移,当h<0时,向左平移.
2、二次函数y=a(x-h)2+k的图象与性质:
一般地,抛物线y=a(x-h)2+k与y=ax2的形状相同,只是位置不同.抛物线y=a(x-h)2+k有如下特点:
①a>0时,开口向上;a<0时,开口向下;
②对称轴是平行于y轴的直线x=h;
③顶点坐标是(h,k).
二次函数y=a(x-h)2+k的图象可由抛物线y=ax2向左(或向右)平移|h|个单位,再向上(或向下)平移|k|个单位而得到.
3、二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的图象和性质
二次函数y=ax2+bx+c的图象是一条抛物线,对二次函数y=ax2+bx+c可通过配方求其顶点坐标与对称轴.
二次函数y=ax2+bx+c总可通过配方得
即可化为y=a(x-h)2+k的形式,因此y=ax2+bx+c与y=a(x-h)2+k的图象具有一致性,即y=ax2+bx+c的图象是一条抛物线,它的顶点坐标为,对称轴是直线.
当a>0时,抛物线开口向上,有最低点(即顶点),当时,,在对称轴的左侧,y随x的增大而减小;在对称轴的右侧,y随x的增大而增大.
当a<0时,抛物线开口向下,有最高点(即顶点),当时,.在对称轴的左侧,y随x的增大而增大;在对称轴的右侧,y随x的增大而减小,同时由于y=ax2+bx+c可化为的形式,所以抛物线y=ax2+bx+c可由抛物线y=ax2平移得到.
第一步:若时,把y=ax2的图象向右平移个单位;若时,把y=ax2的图象向左平移个单位;
第二步:若时,再把第一次平移后的图象向上平移个单位;若时,再把第一步平移后的图象向下平移个单位.
抛物线y=ax2+bx+c与抛物线y=ax2的形状相同,只是位置不同.
4、二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的图象的画法
根据二次函数图象的基本特征,通常采用五点法.
步聚:(1)先根据函数的解析式,求出顶点坐标和对称轴,在直角坐标系中描出顶点M,并用虚线画出对称轴;
(2)求出抛物线y=ax2+bx+c与坐标轴的交点;
当抛物线与x轴有两个交点时,描出这两个交点A、B及抛物线与y轴的交点C,再找到点C的对称点D,将这五个点按从左到右的顺序连接起来.
当抛物线与x轴只有一个交点或无交点时,描出抛物线与y轴的交点C及对称点D,由C、M、D三点可粗略地画出二次函数图象的草图,如果需要画出比较精确的图象,可再描出一对对称点A、B,然后顺次连接起来,画出二次函数的图象.
5、抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)与系数a、b、c的关系
a、b、c的代数式
作用
字母的符号
图象的特征
a
1.决定抛物线的开口方向;
2.决定增减性
a>0
开口向上
a<0
开口向下
c
决定抛物线与y轴交点的位置,交点坐标为(0,c)
c>0
交点在x轴上方
c=0
抛物线过原点
c<0
交点在x轴下方
决定对称轴的位置,对称轴是
ab>0
对称轴在y轴左侧
ab<0
对称轴在y轴右侧
二、重难点知识讲解
1、二次函数的三种形式:
(1)一般式:y=ax2+bx+c(a、b、c是常数,a≠0);
(2)顶点式:y=a(x-h)2+k(h,k)为函数图象的顶点;
(3)交点式:y=a(x-x1)(x-x2)(x1,0),(x2,0)为函数图象与x轴的交点.
2、图象的变换
(1)平移的方向的确定是一个难点,对此,我们可以通过顶点的变化情况来决定。例如:y=x2+2x+3顶点坐标为(-1,2),y=x2顶点坐标为(0,0),将(0,0)向左平移1个单位,向上平移2个单位,就得到(-1,2),因此,将y=x2向左平移1个单位,向上平移2个单位,就得到y=x2+2x+3。
(2)左右平移改变的是x的值,上下平移改变的是y的值,一般地,左加右减,上加下减。例如:y=x2+2x+3向右平移1个单位,得到y=(x-1)2+2(x-1)+3,向下平移2个单位,就得到y=(x-1)2+2(x-1)+3-2,整理后就得到y=x2。
3、根据已知条件正确求出二次函数的关系式
用待定系数法求函数解析式时,应当根据已知条件选择适当的二次函数的形式。如果知道函数图象与x轴的交点,那么选择交点式;如果知道函数图象的顶点,那么选择顶点式;如果知道函数图象上三个一般的点,那么选择一般式。
三、典型例题讲解
例1、已知抛物线,求:
(1)函数图象的开口方向,对称轴和顶点坐标;
(2)作出草图;
(3)根据图象指出x为何值时,y>0,y=0,y<0;
(4)根据图象指出函数的最大值或最小值是多少?
分析:
解本题的关键是作出已知函数的图象,再根据图象探讨相关性质,这比凭空思考,或单纯的计算更为形象、直观.
解:
(1).
∵,∴抛物线开口向上.
抛物线的对称轴是x=-6,顶点坐标为(-6,-8).
(2)抛物线与x轴的交点是(-10,0),(-2,0),与y轴的交点是(0,10),草图如图所示.
(3)当x<-10或x>-2时,y>0;
当x=-10或x=-2时,y=0;
当-10<x<-2时,y<0.
(4)当x=-6时,y有最小值,最小值是-8.
反思:
画二次函数y=ax2+bx+c的图象往往通过把解析式配方得到,先确定对称轴和顶点,再在对称轴的两边找出关于对称轴不少于两组的对应点,最后利用平滑的曲线把这些点连起来.
例2、抛物线y=ax2+bx+c的图象如图所示,则a、b、c的符号为( )
A.a<0,b>0,c=0 B.a<0,b<0,c>0
C.a<0,b<0,c=0 D.a<0,b>0,c<0分析:
由图象可知,抛物线开口向下,则a<0,抛物线与y轴交于O点,则x=0时,y=0,得c=0,故排除B,D.对称轴在y轴左侧,则,a、b同号f,因a<0,故b<0.所以选C.
答案:C
反思:
由图象确定a,b,c的符号,其中a,c的符号可直观得到.只有b的符号的确定较繁,但也有技巧,只要看对称轴的位置即可,若对称轴在y轴左侧,则a、b同号;若对称轴在y轴右侧,则a,b异号,简称“左同,右异”.
例3、(2006年,黄冈模拟)一个二次函数,具有下列性质:①它的图象不经过第三象限;②图象经过点(-1,1);③当x>-1时,函数值y随自变量x增大而增大,试写出一个满足上述三条件性质的函数关系式:__________.
分析:
此题中的抛物线表达式符合y=a(x+1)2+k的形式,再根据题目中的条件画出函数图象,依据数形结合,易求解.
由①知,抛物线开口方向向上,a>0,取a=1,由③知可令此抛物线的对称轴为x=-1,因此可设y=(x+1)2+k,将点(-1,1)代入,得k=1.
∴y=(x+1)2+1.
答案:y=2(x+1)2+1,等
反思:解此类问题的关键是恰当地设出表达式,再根据限制条件作答.
例4、已知二次函数的图象的顶点是(1,-8),且经过点(3,0),求这个二次函数关系式.
分析:
因为已知二次函数图象顶解法四:因为抛物线顶点为(1,-8),所以设函数关系式为y=a(x-1)2-8.
把(3,0)代入上式,得O=a(3-1)2-8.∴a=2.
∴二次函数关系式为y=2(x-1)2-8=2x2-4x-6.
解法五:∵抛物线对称轴为直线x=1,与x轴一个交点为(3,0),设另一交点为(x2,0),则1=.
∴x2=-1.∴设二次函数关系式为y=a(x+1)(x-3).
把(1,-8)代入上式,得-8=a·2·(-2).∴a=2.
∴二次函数关系式为y=2(x+1)(x-3)=2(x2-2x-3)=2x2-4x-6.
反思:
求二次函数关系式方法,应根据具体问题是灵活应用,选取最简方案.
例5、如图,已知抛物线y=x2-ax+a+2与x轴交于A,B两点,与y轴交于点D(0,8),直线DC∥x轴,交抛物线于另一点C.动点P以每秒2个单位长度的速度从C出发,沿C→D运动.同时,点Q以每秒1个单位长度的速度从点A出发,沿A→B运动,连接PQ,CB.设点P的运动时间为t秒.
(1)求a的值;
(2)当t为何值时,PQ∥y轴;
(3)当四边形PQBC的面积等于14时,求t的值.
分析:
(1)将D(0,8)代入抛物线的表达式中可求出a的值;
(2)当PQ∥y轴时,DP=OQ,用t的关系式分别表示DP的长和OQ的长,即可求出t的值;点及与x轴一个交点,故可用一般式,顶点式或两点式.
(3)应用可求出t的值,此时实质是解含t的方程.
解:
(1)∵D(0,8)在抛物线上,
∴a+2=8,∴a=6,
(2)当a=6时,抛物线的表达式为:y=x2-6x+8.
当y=8时,x2-6x=0,
∴x1=0,x2=6.
即C点坐标为(6,8).
当y=0时,x2-6x+8=0,解得x1=2,x2=4.
∴A(2,0),B(4,0).
∴CP=2t,AQ=t.
∴P(6-2t,8),Q(2+t,0).
由6-2t=2+t,解得.
即当秒时,PQ∥y轴.
(3) .
由4t+8=14,得.∴当秒时,四边形PQBC的面积是14.
反思:
函数与几何知识相结合,一定要依据几何性质找到变量间的数量关系.同时注意平面直角坐标系中,与y轴平行的直线上的点的纵坐标相同.
1、二次函数的定义
一般地,形如y=ax2+bx+c(a,b,c为常数,a≠0)的函数叫做x的二次函数.如y=3x2,y=3x2-2,y=2x2+x-1等都是二次函数.
注意:(1)二次函数是关于自变量的二次式,二次项系数a必须是非零实数,即a≠0,而b,c是任意实数,二次函数的表达式是一个整式;
(2)二次函数y=ax2+bx+c(a,b,c是常数,a≠0),自变量x的取值范围是全体实数;
(3)当b=c=0时,二次函数y=ax2是最简单的二次函数;
(4)一个函数是否是二次函数,要化简整理后,对照定义才能下结论,例如y=x2-x(x-1)化简后变为y=x,故它不是二次函数.
2、二次函数y=ax2的图象和性质
(1)函数y=ax2的图象是一条关于y轴对称的曲线,这条曲线叫抛物线.实际上所有二次函数的图象都是抛物线.
二次函数y=ax2的图象是一条抛物线,它关于y轴对称,它的顶点坐标是(0,0).
①当a>0时,抛物线y=ax2的开口向上,在对称轴的左边,曲线自左向右下降;在对称轴的右边,曲线自左向右上升,顶点是抛物线上位置最低的点,也就是说,当a>0时,函数y=ax2具有这样的性质:当x<0时,函数y随x的增大而减小;当x>0时,函数y随x的增大而增大;当x=0时,函数y=ax2取最小值,最小值y=0;
②当a<0时,抛物线y=ax2的开口向下,在对称轴的左边,曲线自左向右上升;在对称轴的右边,曲线自左向右下降,顶点是抛物线上位置最高的点.也就是说,当a<0时,函数y=ax2具有这样的性质:当x<0时,函数y随x的增大而增大;当x>0时,函数y随x的增大而减小;当x=0时,函数y=ax2取最大值,最大值y=0;
③当|a|越大时,抛物线的开口越小,当|a|越小时,抛物线的开口越大.
(2)二次函数y=ax2的表达式的确定
因为二次函数y=ax2中只含有一个需待定的系数a,所以只需给出x与y的一对对应值即可求出a的值.
3、二次函数y=ax2+c的图象与性质
(1)抛物线y=ax2+c的形状由a决定,位置由c决定.
(2)二次函数y=ax2+c的图象是一条抛物线,顶点坐标是(0,c),对称轴是y轴.
当a>0时,图象的开口向上,有最低点(即顶点),当x=0时,y最小值=c.在y轴左侧,y随x的增大而减小;在y轴右侧,y随x增大而增大.
当a<0时,图象的开口向下,有最高点(即顶点),当x=0时,y最大值=c.在y轴左侧,y随x的增大而增大;在y轴右侧,y随x增大而减小.
(3)抛物线y=ax2+c与y=ax2的关系.
抛物线y=ax2+c与y=ax2形状相同,只有位置不同.抛物线y=ax2+c可由抛物线y=ax2沿y轴向上或向下平行移动|c|个单位得到.当c>0时,向上平行移动,当c<0时,向下平行移动.
二、重点知识讲解
1、二次函数的基本特征是其函数解析式是关于自变量的二次式,在判断一个函数是否为二次函数时,应抓住这个基本特征,同时应注意a≠0这个条件.
例1、下列函数中,(x,m为自变量),哪些是二次函数?
(1)n=m2-3m+ (2)y=-1+x2
(3) (4)
(5)y=ax2+bx+c (6)
解:
根据二次函数的定义可知
(1)(2)(6)是二次函数,其中(6)式可写成,而(3)的右边不是整式.(4)是m的三次函数,(5)中a应不为0.
2、学习y=ax2的图象及性质时应着重掌握对称轴、顶点、性质;在学习性质时,应当注意a的作用,它的符号决定了抛物线的开口方向,它的绝对值决定了抛物线的开口大小。
例2、在同一直角坐标系中,
(1)画出下列函数的图象.①;②y=2x2;③;④y=-2x2;
(2)说出四个图象的区别与联系.
分析:
列表时,应在顶点的左右两侧对称地选取自变量x的值,并把函数放在一起,把y=2x2和y=-2x2放在一起列表时要方便些.一般情况下,包括顶点,描出5至7个点即可.连线时要注意平滑,图象的两边要伸展出去.
解:(1)①列表:
x
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
84.5
2
0.5
0
0.5
2
4.5
8
-8
-4.5
-2
-0.5
0
-0.5
-2
-4.5
-8
x
-2
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
y=2x2
8
4.5
2
0.5
0
0.5
2
4.5
8
y=-2x2
-8
-4.5
-2
-0.5
0
-0.5
-2
-4.5
-8
②描点;
③连线.如图所示.
(2)四个图象的区别与联系,如下表:
函数
区别 联系
图象开口方向
抛物线位置
开口大小
y=2x2
a>0,开口向上
抛物线除顶点在x轴上外,其余在x轴上方,并向上无限延伸
当|a|变大时,抛物线开口变窄,当|a|变小时,抛物线开口变宽
四个图象的顶点都是原点,对称轴都是y轴
y=-2x2a<0,开口向下
抛物线除顶点在x轴上外,其余在x轴下方,并向下无限延伸
当|a|变大时,抛物线开口变窄,当|a|变小时,抛物线开口变宽
反思:①对于y=2x2和y=-2x2,|a|>1,在选取x的值时,每两点相隔半个单位比每两点相隔一个单位画图方便.
②一定要对图象仔细观察,常误认为|a|越大,开口越大,|a|越小,开口越小.而实际上恰好相反,即|a|越大,开口越小,|a|越小,开口越大.
③用平滑曲线连接各点时,两点间不能出现直线的情况.
例3、已知抛物线y=ax2经过点A(-2,-8).
(1)判断点B(-1,-4)是否在此抛物线上:
(2)求出此抛物线上纵坐标为-6的点的坐标.
分析:
先把点A(-2,-8)代入抛物线的表达式y=ax2中,确定a的值,从而确定抛物线y=ax2的表达式,再把B点坐标代入验证是否满足抛物线的表达式,最后将y=-6代入表达式,即通过解方程求出横坐标.
解:
(1)把(-2,-8)代入y=ax2得-8=a(-2)2.
∴a=-2.∴抛物线的关系式为y=-2x2.
∵-4≠-2×(-1)2,∴点B(-l,-4)不在此抛物线上.2)由-6=-2x2,得,
∴抛物线上纵坐标为-6的点有两个,即(,-6)和(,-6).
反思:由于抛物线是轴对称图形,所以除顶点外,每一个y值都对应着两个x值.注意不要漏掉一个.
例4、在同一直角坐标系中,作出二次函数y=2x2-2和y=2x2+3的图象,观察图象,可得出哪些结论?
解析:
按作二次函数图象的三个步骤,列表,描点,连接可分别作出它们的图象,再由它们的形状,开口方向,对称轴,顶点坐标及平移等可得.
解:(1)列表:
x
-2
-1
0
1
2
……
y=2x2-2
10.5 6
0
-2
0
6
10.5
……
y=2x2+3
15.5
11
5
3
5
11
15.5
……
(2)描点;
(3)用光滑曲线连接,得两支抛物线.
设y=2x2+3 ①和y=2x2-2 ②
观察两函数图象可知:
1)①、②的图象形状相同;
2)开口方向相同,都向上;
3)对称轴都是y轴;
4)①的图象顶点坐标是(0,3),②的图象顶点坐标是(0,-2),其中①的图象可以看成是②的图象向上平移5个单位得到,反之②的图象也可以看成是①的图象向下平移5个单位得到.
5)当x<0时,①、②中y的值随x增大而减小,当x=0,①、②中y=0,当x>0时,①、②中y的值随x增大而增大.
三、难点知识突破
1、对二次函数概念的理解
例5、已知函数(m是常数).当m为何值时,此函数为二次函数?
分析:
根据二次函数的定义知m2-3m-2=2且m+1≠0.即当m=4(m=-1不合题意,舍去)时,y=5x2+3x是二次函数.
解:
由题知m2-3m-2=2,m+1≠0,解得m=4.∴当m=4时,此函数为二次函数.
误区警示:
在求解本题时,既要考虑x的最高次项的指数为2,又要考虑它的系数不为0,缺一不可,否则容易犯顾此失彼的错误.
2、数形结合是数学的重要思想之一,二次函数y=ax2的图象是一条抛物线,它的顶点的纵坐标对应着Y的最值;它的图象与X轴的位置关系对应着Y的符号。下面以两道简单的例题进行说明。例6、求下列函数的最值:
(1)y=3x2 (2)y=-3x2
解析:
(1)由y=3x2的图象可知,当x<0时,y随x增大而减小,当x>0时,y随x增大而增大,因此,顶点为图象的最低点,顶点的纵坐标为y的最小值。
(2)同理由y=-3x2的图象可知当x<0时,y随x增大而增大,当x>0时,y随x增大而减小,因此,顶点为图象的最高点,顶点的纵坐标为y的最大值。
3、二次函数Y=ax2+c的表达式的确定
二次函数y=ax2+c的表达式中含有a、c两个字母系数,一般需要两个独立的条件并用待定系数法确定a、c即可.有时在实际问题中,还需要根据抛物线的位置和形状来设出函数表达式,再利用待定系数法来确定函数表达式.
例7、已知抛物线y=ax2+c与直线y=x+l交于两点A(1,m)和B(n,-1),求抛物线的解析式.
分析:
先由两点A、B在直线y=x+1上,分别求得m,n的值,从而得A、B两点的坐标,又抛物线过A、B两点,代入表达式中,解方程组得出结论.
解:
∵抛物线y=ax2+c与直线y=x+l交于两点A(1,m),B(n,-1),
∴A(1,2),B(-2,-1).代入抛物线的表达式中,得
解这个方程组,得a=-1,c=3.
故抛物线的表达式为y=-x2+3.
反思:解题次序很重要,本题应该先由A、B在直线上,求得m,n的值,然后再用待定系数法求a、c的值,从而得到抛物线的表达式.另外,点在直线或抛物线上,则点的坐标适合直线或抛物线对应的表达式.
1、二次函数y=a(x-h)2的图象与性质
①抛物线y=a(x-h)2的对称轴为x=h,顶点为(h,0).
②y=a(x-h)2的形状与y=ax2的图象的形状相同,只是位置不同,它们彼此可以通过平移而得到.
③把y=ax2的图象向左(或向右)平移|h|个单位,即得y=a(x-h)2的图象,由实践可知,当h>0时,向右平移,当h<0时,向左平移.
2、二次函数y=a(x-h)2+k的图象与性质:
一般地,抛物线y=a(x-h)2+k与y=ax2的形状相同,只是位置不同.抛物线y=a(x-h)2+k有如下特点:
①a>0时,开口向上;a<0时,开口向下;
②对称轴是平行于y轴的直线x=h;
③顶点坐标是(h,k).
二次函数y=a(x-h)2+k的图象可由抛物线y=ax2向左(或向右)平移|h|个单位,再向上(或向下)平移|k|个单位而得到.
3、二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的图象和性质
二次函数y=ax2+bx+c的图象是一条抛物线,对二次函数y=ax2+bx+c可通过配方求其顶点坐标与对称轴.
二次函数y=ax2+bx+c总可通过配方得
即可化为y=a(x-h)2+k的形式,因此y=ax2+bx+c与y=a(x-h)2+k的图象具有一致性,即y=ax2+bx+c的图象是一条抛物线,它的顶点坐标为,对称轴是直线.
当a>0时,抛物线开口向上,有最低点(即顶点),当时,,在对称轴的左侧,y随x的增大而减小;在对称轴的右侧,y随x的增大而增大.
当a<0时,抛物线开口向下,有最高点(即顶点),当时,.在对称轴的左侧,y随x的增大而增大;在对称轴的右侧,y随x的增大而减小,同时由于y=ax2+bx+c可化为的形式,所以抛物线y=ax2+bx+c可由抛物线y=ax2平移得到.
第一步:若时,把y=ax2的图象向右平移个单位;若时,把y=ax2的图象向左平移个单位;
第二步:若时,再把第一次平移后的图象向上平移个单位;若时,再把第一步平移后的图象向下平移个单位.
抛物线y=ax2+bx+c与抛物线y=ax2的形状相同,只是位置不同.
4、二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的图象的画法
根据二次函数图象的基本特征,通常采用五点法.
步聚:(1)先根据函数的解析式,求出顶点坐标和对称轴,在直角坐标系中描出顶点M,并用虚线画出对称轴;
(2)求出抛物线y=ax2+bx+c与坐标轴的交点;
当抛物线与x轴有两个交点时,描出这两个交点A、B及抛物线与y轴的交点C,再找到点C的对称点D,将这五个点按从左到右的顺序连接起来.
当抛物线与x轴只有一个交点或无交点时,描出抛物线与y轴的交点C及对称点D,由C、M、D三点可粗略地画出二次函数图象的草图,如果需要画出比较精确的图象,可再描出一对对称点A、B,然后顺次连接起来,画出二次函数的图象.
5、抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)与系数a、b、c的关系
a、b、c的代数式
作用
字母的符号
图象的特征
a
1.决定抛物线的开口方向;
2.决定增减性
a>0
开口向上
a<0
开口向下
c
决定抛物线与y轴交点的位置,交点坐标为(0,c)
c>0
交点在x轴上方
c=0
抛物线过原点
c<0
交点在x轴下方
决定对称轴的位置,对称轴是
ab>0
对称轴在y轴左侧
ab<0
对称轴在y轴右侧
二、重难点知识讲解
1、二次函数的三种形式:
(1)一般式:y=ax2+bx+c(a、b、c是常数,a≠0);
(2)顶点式:y=a(x-h)2+k(h,k)为函数图象的顶点;
(3)交点式:y=a(x-x1)(x-x2)(x1,0),(x2,0)为函数图象与x轴的交点.
2、图象的变换
(1)平移的方向的确定是一个难点,对此,我们可以通过顶点的变化情况来决定。例如:y=x2+2x+3顶点坐标为(-1,2),y=x2顶点坐标为(0,0),将(0,0)向左平移1个单位,向上平移2个单位,就得到(-1,2),因此,将y=x2向左平移1个单位,向上平移2个单位,就得到y=x2+2x+3。
(2)左右平移改变的是x的值,上下平移改变的是y的值,一般地,左加右减,上加下减。例如:y=x2+2x+3向右平移1个单位,得到y=(x-1)2+2(x-1)+3,向下平移2个单位,就得到y=(x-1)2+2(x-1)+3-2,整理后就得到y=x2。
3、根据已知条件正确求出二次函数的关系式
用待定系数法求函数解析式时,应当根据已知条件选择适当的二次函数的形式。如果知道函数图象与x轴的交点,那么选择交点式;如果知道函数图象的顶点,那么选择顶点式;如果知道函数图象上三个一般的点,那么选择一般式。
三、典型例题讲解
例1、已知抛物线,求:
(1)函数图象的开口方向,对称轴和顶点坐标;
(2)作出草图;
(3)根据图象指出x为何值时,y>0,y=0,y<0;
(4)根据图象指出函数的最大值或最小值是多少?
分析:
解本题的关键是作出已知函数的图象,再根据图象探讨相关性质,这比凭空思考,或单纯的计算更为形象、直观.
解:
(1).
∵,∴抛物线开口向上.
抛物线的对称轴是x=-6,顶点坐标为(-6,-8).
(2)抛物线与x轴的交点是(-10,0),(-2,0),与y轴的交点是(0,10),草图如图所示.
(3)当x<-10或x>-2时,y>0;
当x=-10或x=-2时,y=0;
当-10<x<-2时,y<0.
(4)当x=-6时,y有最小值,最小值是-8.
反思:
画二次函数y=ax2+bx+c的图象往往通过把解析式配方得到,先确定对称轴和顶点,再在对称轴的两边找出关于对称轴不少于两组的对应点,最后利用平滑的曲线把这些点连起来.
例2、抛物线y=ax2+bx+c的图象如图所示,则a、b、c的符号为( )
A.a<0,b>0,c=0 B.a<0,b<0,c>0
C.a<0,b<0,c=0 D.a<0,b>0,c<0分析:
由图象可知,抛物线开口向下,则a<0,抛物线与y轴交于O点,则x=0时,y=0,得c=0,故排除B,D.对称轴在y轴左侧,则,a、b同号f,因a<0,故b<0.所以选C.
答案:C
反思:
由图象确定a,b,c的符号,其中a,c的符号可直观得到.只有b的符号的确定较繁,但也有技巧,只要看对称轴的位置即可,若对称轴在y轴左侧,则a、b同号;若对称轴在y轴右侧,则a,b异号,简称“左同,右异”.
例3、(2006年,黄冈模拟)一个二次函数,具有下列性质:①它的图象不经过第三象限;②图象经过点(-1,1);③当x>-1时,函数值y随自变量x增大而增大,试写出一个满足上述三条件性质的函数关系式:__________.
分析:
此题中的抛物线表达式符合y=a(x+1)2+k的形式,再根据题目中的条件画出函数图象,依据数形结合,易求解.
由①知,抛物线开口方向向上,a>0,取a=1,由③知可令此抛物线的对称轴为x=-1,因此可设y=(x+1)2+k,将点(-1,1)代入,得k=1.
∴y=(x+1)2+1.
答案:y=2(x+1)2+1,等
反思:解此类问题的关键是恰当地设出表达式,再根据限制条件作答.
例4、已知二次函数的图象的顶点是(1,-8),且经过点(3,0),求这个二次函数关系式.
分析:
因为已知二次函数图象顶解法四:因为抛物线顶点为(1,-8),所以设函数关系式为y=a(x-1)2-8.
把(3,0)代入上式,得O=a(3-1)2-8.∴a=2.
∴二次函数关系式为y=2(x-1)2-8=2x2-4x-6.
解法五:∵抛物线对称轴为直线x=1,与x轴一个交点为(3,0),设另一交点为(x2,0),则1=.
∴x2=-1.∴设二次函数关系式为y=a(x+1)(x-3).
把(1,-8)代入上式,得-8=a·2·(-2).∴a=2.
∴二次函数关系式为y=2(x+1)(x-3)=2(x2-2x-3)=2x2-4x-6.
反思:
求二次函数关系式方法,应根据具体问题是灵活应用,选取最简方案.
例5、如图,已知抛物线y=x2-ax+a+2与x轴交于A,B两点,与y轴交于点D(0,8),直线DC∥x轴,交抛物线于另一点C.动点P以每秒2个单位长度的速度从C出发,沿C→D运动.同时,点Q以每秒1个单位长度的速度从点A出发,沿A→B运动,连接PQ,CB.设点P的运动时间为t秒.
(1)求a的值;
(2)当t为何值时,PQ∥y轴;
(3)当四边形PQBC的面积等于14时,求t的值.
分析:
(1)将D(0,8)代入抛物线的表达式中可求出a的值;
(2)当PQ∥y轴时,DP=OQ,用t的关系式分别表示DP的长和OQ的长,即可求出t的值;点及与x轴一个交点,故可用一般式,顶点式或两点式.
(3)应用可求出t的值,此时实质是解含t的方程.
解:
(1)∵D(0,8)在抛物线上,
∴a+2=8,∴a=6,
(2)当a=6时,抛物线的表达式为:y=x2-6x+8.
当y=8时,x2-6x=0,
∴x1=0,x2=6.
即C点坐标为(6,8).
当y=0时,x2-6x+8=0,解得x1=2,x2=4.
∴A(2,0),B(4,0).
∴CP=2t,AQ=t.
∴P(6-2t,8),Q(2+t,0).
由6-2t=2+t,解得.
即当秒时,PQ∥y轴.
(3) .
由4t+8=14,得.∴当秒时,四边形PQBC的面积是14.
反思:
函数与几何知识相结合,一定要依据几何性质找到变量间的数量关系.同时注意平面直角坐标系中,与y轴平行的直线上的点的纵坐标相同.
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