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二次函数(一)

主讲:方敏文

一周强化

一、一周知识概括

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

8

4.5

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=-2x2

a<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.

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