内容正文:
第二十六章 二次函数 26.2 二次函数的图象与性质 26.2.3 二次函数 y=ax²+bx+c 的图象与性质(第1课时)——用配方法求顶点式
【学习目标】
① 掌握用配方法将二次函数 y=ax²+bx+c(a≠0)化为顶点式 y=a(x-h)²+k;
② 能由顶点式直接写出抛物线的开口方向、对称轴、顶点坐标与最值;
③ 能根据配方结果,解决与抛物线平移、增减性及函数值大小比较有关的简单问题。
【学习重难点】
重点:用配方法把一般式 y=ax²+bx+c 化为顶点式 y=a(x-h)²+k;由顶点式直接读顶点(h,k)、对称轴 x=h 及最值。
难点:a≠1 时先提取系数 a 再配方,过程中的恒等变形与符号处理;结合图象讨论增减性与最值。
【知识链接】(旧知回顾)
1. 二次函数 y=a(x-h)²+k 的图象是一条抛物线,其对称轴是直线 x=________,顶点坐标是(________,________)。
2. 当 a>0 时,抛物线开口向________,有最________值;当 a<0 时,开口向________,有最________值。
3. 完全平方公式:(x+p)²=x²+________x+________。反过来,对 x²+bx 配方,要加上一次项系数一半的平方,即加上(________)²,再减去同样的数,保持恒等。
【自主探究】
探究1 a=1 时的配方(y=x²+bx+c)
【例1】用配方法将下列函数化为 y=a(x-h)²+k 的形式,并指出开口方向、对称轴和顶点坐标。
(1) y=x²+6x+8
=x²+6x+________+________+8 (加上并减去一次项系数一半的平方)
=(x+________)²+________
因为 a=1>0,开口向________;对称轴 x=________;顶点坐标(________)。
(2) y=x²-8x
=x²-8x+________-________
=(x-________)²-________
因为 a=1>0,开口向________;对称轴 x=________;顶点坐标(________)。
【变式1】(1) y=x²-2x-4 化为顶点式,并写出顶点坐标与对称轴:
y=x²-2x+________-________-4=(x-________)²-________
顶点坐标(________),对称轴 x=________。
(2) y=x²+3x-1,求当 x 取何值时 y 有最小值,最小值是多少。
y=x²+3x+(________)²-(________)²-1=(x+________)²-________
当 x=________时,y 有最________值,为________。
小结(a=1 时的配方步骤):把二次项和一次项结合,加上并减去(________)²,凑成完全平方,得 y=(x+________)²+________。
通用结论:y=x²+bx+c=(x+________)²+________。
探究2 a≠1 时的配方(y=ax²+bx+c,a≠0)
【例2】用配方法化为顶点式,并指出开口方向、对称轴、顶点坐标。
(1) y=-3x²-6x+2
=-3(x²+________x)+2
=-3[x²+________x+(________)²-(________)²]+2
=-3(x+________)²+________
开口向下;对称轴 x=________;顶点坐标(________)。
(2) y=½x²-4x+3
=½(x²-________x)+3
=½[x²-________x+(________)²-(________)²]+3
=½(x-________)²+________
开口向上;对称轴 x=________;顶点坐标(________)。
【变式2】(1) y=2x²-8x-6:y=2(x²-________x)-6=2(x-________)²-________
开口方向________;对称轴 x=________;顶点坐标(________)。
(2) y=-⅔x²+8x-2:y=-⅔(x²-________x)-2=-⅔(x-________)²+________
开口方向________;顶点坐标(________);对称轴 x=________。
小结(a≠1 时的配方步骤):① 提取________(二次项系数 a);② 括号内对 x 的二次式配方;③ ________常数项;④ 乘回 a 并化简。
通用结论:y=ax²+bx+c=a(x+________)²+________。
【合作交流】(典型例题,先独立完成后师生共研)
【练习1】抛物线 y=x²+4x+2 的对称轴是直线 x=________。(配方得 y=(x+2)²-2)
【练习2】抛物线 y=-x²+6x+1 的最大值是________。(配方得 y=-(x-3)²+10)
【练习3】将 y=-2x²+8x-8 配方为 y=-2(x-________)²;再把它的图象向左平移 2 个单位、向上平移 3 个单位,得到 y=________。
【练习4】抛物线 y=-2x²+4x+6=-2(x-1)²+8,开口向下,对称轴 x=________,顶点(________);当 x>1 时 y 随 x 增大而________;若 x₁>x₂>1,则 y₁________y₂(填<或>)。
【当堂检测】
1. 抛物线 y=x²+4x+2 的对称轴是直线( )。A.x=-2 B.x=2 C.x=-4 D.x=4
2. 二次函数 y=-x²+6x+1 的最大值是________。
3. 将抛物线 y=-2x²+8x-8 配方得 y=________;把它的图象向左平移 2 个单位、向上平移 3 个单位,得到 y=________。
4. 已知 y=-2x²+4x+6=-2(x-1)²+8,若 x₁>x₂>1,则 y₁________y₂(填<或>)。
【学习小结】
1. a=1 配方:加上并减去(________)²,得 y=(x+________)²+________。
2. a≠1 配方四步:________→________→________→________。
3. 顶点式 y=a(x-h)²+k 中,对称轴为 x=________,顶点坐标为(________,________);当 a>0 时 y 有最________值,当 a<0 时 y 有最________值。
【拓展延伸】
配方法本质上是通过恒等变形把一般式化为顶点式;其顶点横坐标 h=-,与后续“公式法/顶点坐标公式”的结果一致。
思考:能否直接由系数 a、b、c 写出顶点坐标?________(提示:横坐标 x=________,纵坐标 y=________)
【参考答案与解析】
(以下为重点模块参考答案,供教师备课与学生自纠使用;前面各模块作答区不含答案)
一、知识链接
1. h;h,k。
2. 上;小;下;大。
3. 2p;p²;(b/2)。
二、自主探究
探究1 例1:(1) 加9减9;(x+3)²-1;开口向上;对称轴x=-3;顶点(-3,-1)。
(2) 加16减16;(x-4)²-16;开口向上;对称轴x=4;顶点(4,-16)。
变式1:(1) (x-1)²-5;顶点(1,-5);对称轴x=1。(2) (x+3/2)²-13/4;当x=-3/2时取最小值-13/4。
小结:加(b/2)²减(b/2)²;(x+b/2)²+(4c-b²)/4。通用:y=(x+b/2)²+(4c-b²)/4。
探究2 例2:(1) -3(x+1)²+5;向下;对称轴x=-1;顶点(-1,5)。(2) ½(x-4)²-5;向上;对称轴x=4;顶点(4,-5)。
变式2:(1) 2(x-2)²-14;向上;对称轴x=2;顶点(2,-14)。(2) -⅔(x-6)²+22;向下;顶点(6,22);对称轴x=6。
小结:① 提取 a;③ 合并常数项;④ 乘回 a。通用:y=a(x+b/(2a))²+(4ac-b²)/(4a)。
三、合作交流
练习1:对称轴 x=-2(选A)。
练习2:最大值为 10。
练习3:配方得 y=-2(x-2)²;左移2上移3得 y=-2x²+3。
练习4:对称轴x=1;顶点(1,8);减小;y₁<y₂。
四、当堂检测
1. A(对称轴 x=-2)。
2. 最大值为 10。
3. y=-2(x-2)²;平移后 y=-2x²+3(左2上3)。
4. y₁<y₂。
五、学习小结
1. (b/2);b/2;(4c-b²)/4。
2. 提取a→配方→合并→乘a。
3. h;h,k;小;大。
六、拓展延伸
能;横坐标 x=-b/(2a),纵坐标 y=(4ac-b²)/(4a)。配方法与公式法(顶点坐标公式)结果一致。
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