内容正文:
二次函数的图象和性质
模块一:
y=a(x-h)2+k的
图象和性质
二次函数y=a(x-h)2的图象和性质
一
互动探究
引例:在如图所示的坐标系中,画出二次函数 与 的图象.
解:先列表:
x ··· -3 -2 -1 0 1 2 3 ···
··· ···
··· ···
x
y
-4
-3
-2
-1
o
1
2
3
4
1
2
3
4
5
6
描点、连线,画出这两个函数的图象
抛物线 开口方向 对称轴 顶点坐标
向上
向上
y轴
x=2
(0,0)
(2,0)
根据所画图象,填写下表:
想一想:通过上述例子,函数y=a(x-h)2的性质是什么?
试一试:画出二次函数 的图象,并考虑它们的开口方向、对称轴和顶点.
x ··· -3 -2 -1 0 1 2 3 ···
··· ···
··· ···
-2
-4.5
-2
0
0
-2
-2
-2
2
-2
-4
-6
4
-4
-4.5
0
x
y
-8
x
y
O
-2
2
-2
-4
-6
4
-4
抛物线 开口方向 对称轴 顶点坐标
向下
直线x=-1
( -1 , 0 )
直线x=0
直线x=1
向下
向下
( 0 , 0 )
( 1, 0)
二次函数 y=a(x-h)2(a ≠ 0)的性质
y=a(x-h)2 a>0 a<0
开口方向 向上 向下
对称轴 直线x=h 直线x=h
顶点坐标 (h,0) (h,0)
最值 当x=h时,y最小值=0 当x=h时,y最大值=0
增减性 当x<h时,y随x的增大而减小;x>h时,y随x的增大而增大. 当x>h时,y随x的增大而减小;x<h时,y随x的增大而增大.
向右平移
1个单位
二次函数y=ax2与y=a(x-h)2的关系
二
想一想
抛物线 , 与抛物线 有什么关系?
x
y
O
-2
2
-2
-4
-6
4
-4
向左平移
1个单位
二次函数y=a(x-h)2的图象与y=ax2 的图象的关系
可以看作互相平移得到.
左右平移规律:
括号内左加右减;括号外不变.
y=a(x-h)2
当向左平移 ︱h︱ 时
y=a(x+h)2
当向右平移 ︱h︱ 时
y=ax2
例1. 抛物线y=ax2向右平移3个单位后经过点(-1,4),求a的值和平移后的函数关系式.
解:二次函数y=ax2的图象向右平移3个单位后的二次函数关系式可表示为y=a(x-3)2,
把x=-1,y=4代入,得4=a(-1-3)2, ,
∴平移后二次函数关系式为y= (x-3)2.
方法总结:根据抛物线左右平移的规律,向右平移3个单位后,a不变,括号内应“减去3”;若向左平移3个单位,括号内应“加上3”,即“左加右减”.
例2. 将二次函数y=-2x2的图象平移后,可得到二次函数y=-2(x+1)2的图象,平移的方法是( )
A.向上平移1个单位 B.向下平移1个单位
C.向左平移1个单位 D.向右平移1个单位
解析:抛物线y=-2x2的顶点坐标是(0,0),抛物线y=-2(x+1)2的顶点坐标是(-1,0).则由二次函数y=-2x2的图象向左平移1个单位即可得到二次函数y=-2(x+1)2的图象.故选C.
C
1.把抛物线y=-x2沿着x轴方向平移3个单位长度,那么平移后抛物线的解析式是 .
2.二次函数y=2(x- )2图象的对称轴是直线_______,顶点是________.
3 .若(- ,y1)(- ,y2)( ,y3)为二次函数y=(x-2)2图象上的三点,则y1 ,y2 ,y3的大小关系为_______________.
y=-(x+3)2或y=-(x-3)2
y1 >y2 > y3
4.指出下列函数图象的开口方向,对称轴和顶点坐标.
抛物线 开口方向 对称轴 顶点坐标
向上
直线x=3
( 3, 0 )
直线x=2
直线x=1
向下
向上
(2, 0 )
( 1, 0)
5.在同一坐标系中,画出函数y=2x2与y=2(x-2)2的图象,分别指出两个图象之间的相互关系.
解:图象如图.
函数y=2(x-2)2的图象由函数y=2x2的图象向右平移2个单位得到.
y
O
x
y = 2x2
2
复习y=ax2+k
探索y=a(x-h)2的图象及性质
图象的画法
图象的特征
描点法
平移法
开口方向
顶点坐标
对称轴
平移关系
直线x=h
(h,0)
a>0,开口向上
a<0,开口向下
y=ax2
平移规律:
括号内:左加右减;括号外不变.
模块二:
y=a(x-h)2+k的
图象和性质
1.说出下列函数图象的开口方向,对称轴,顶点,最值和增减变化情况:
(1)y=ax2
(2)y=ax2+k
(3)y=a(x-h)2
y
y
y
y
x
x
x
x
O
O
O
O
y
y
y
y
x
x
x
x
O
O
O
O
y
y
x
x
O
O
2.请说出二次函数y=-2x2的开口方向、顶点坐标、对称轴及最值?
3.把y=-2x2的图像
向上平移3个单位
y=-2x2+3
向左平移2个单位
y=-2(x+2)2
4.请猜测一下,二次函数y=-2(x+2)2+3的图象是否可以由y=-2x2平移得到?你认为该如何平移呢?
O
X
y
3
-2
O
y
3
-2
X
例1 画出函数 的图像.指出它的开口方向、顶点与对称轴.
…
…
…
…
2
1
0
-1
-2
-3
-4
x
解: 先列表
再描点、连线
-5.5
-3
-1.5
-1
-1.5
-3
-5.5
1
2
3
4
5
x
-1
-2
-3
-4
-5
-6
-7
-8
-9
1
y
O
-1
-2
-3
-4
-5
-10
直线x=-1
开口方向向下;
对称轴是直线x=-1;
顶点坐标是(-1,-1)
二次函数 y=a(x-h)2+k(a ≠ 0)的性质
y=a(x-h)2+k a>0 a<0
开口方向 向上 向下
对称轴 直线x=h 直线x=h
顶点坐标 (h,k) (h,k)
最值 当x=h时,y最小值=k 当x=h时,y最大值=k
增减性 当x<h时,y随x的增大而减小;x>h时,y随x的增大而增大. 当x>h时,y随x的增大而减小;x<h时,y随x的增大而增大.
知识要点
顶点式
例2.已知二次函数y=a(x-1)2-c的图象如图所示,则一次函数y=ax+c的大致图象可能是( )
解析:根据二次函数开口向上则a>0,根据-c是二次函数顶点坐标的纵坐标,得出c>0,故一次函数y=ax+c的大致图象经过第一、二、三象限.故选A.
A
例3. 已知二次函数y=a(x-1)2-4的图象经过点(3,0).
(1)求a的值;
(2)若A(m,y1)、B(m+n,y2)(n>0)是该函数图象上的两点,
当y1=y 2时,求m、n之间的数量关系.
解:(1)将(3,0)代入y=a(x-1)2-4,
得0=4a-4,解得a=1;
(2)方法一:
根据题意,得y1=(m-1)2-4,y2=(m+n-1)2-4,
∵y1=y2,
∴(m-1)2-4=(m+n-1)2-4,即(m-1)2=(m+n-1)2.
∵n>0,∴m-1=-(m+n-1),化简,得2m+n=2;
例4 要修建一个圆形喷水池,在池中心竖直安装一根水管.在水管的顶端安装一个喷水头,使喷出的抛物线形水柱在与池中心的水平距离为1m处达到最高,高度为3m,水柱落地处离池中心3m,水管应多长?
C(3,0)
B(1,3)
A
x
O
y
1
2
3
1
2
3
解:如图建立直角坐标系,
点(1,3)是图中这段抛物线的顶点.
因此可设这段抛物线对应的函数是
∵这段抛物线经过点(3,0),
∴ 0=a(3-1)2+3.
解得:
因此抛物线的解析式为:
y=a(x-1)2+3 (0≤x≤3).
当x=0时,y=2.25.
答:水管长应为2.25m.
3
4
a=-
y= (x-1)2+3 (0≤x≤3)
3
4
-
向左平移
1个单位
二次函数y=a(x-h)2+k与y=ax2的关系
二
1
2
3
4
5
x
-1
-2
-3
-4
-5
-6
-7
-8
-9
1
y
O
-1
-2
-3
-4
-5
-10
探究归纳
怎样移动抛物线 就可以得到抛物线
?
平移方法1
向下平移
1个单位
1
2
3
4
5
x
-1
-2
-3
-4
-5
-6
-7
-8
-9
1
y
O
-1
-2
-3
-4
-5
-10
怎样移动抛物线 就可以得到抛物线 ?
平移方法2
向左平移
1个单位
向下平移
1个单位
二次函数y=ax2 与y=a(x-h)2+k的关系
可以看作互相平移得到的.
y = ax2
y = ax2 + k
y = a(x - h )2
y = a( x - h )2 + k
上下平移
左右平移
上下平移
左右平移
平移规律
简记为:
上下平移,
括号外上加下减;
左右平移,
括号内左加右减.
二次项系数a不变.
二次函数 开口方向 对称轴 顶点坐标
y=2(x+3)2+5
向上
( 1, -2 )
向下
向下
( 3 , 7)
( 2 , -6 )
向上
直线x=-3
直线x=1
直线x=3
直线x=2
(-3, 5 )
y=-3(x-1)2-2
y = 4(x-3)2+7
y=-5(2-x)2-6
1.完成下列表格:
2.把抛物线y=-3x2先向上平移2个单位,再向右平移1
个单位,那么所得抛物线是___________________.
4.抛物线y=-3(x-1)2+2的图象如何得到 y=-3x2 .
3.抛物线y=-3x2+2的图象向右平移2个单位,再向上平移1个单位,得到抛物线的解析式为______________
5.已知一个二次函数图象的顶点为A(-1,3),且它是由二次函数y=5x2平移得到,请直接写出该二次函数的解析式.
向左→1
向上↑3
一般地,抛物线 y = a(x-h)2+k与y = ax2形状相同,位置不同.
二次函数y=a(x-h)2+k的图象和性质
图象特点
当a>0,开口向上;当a<0,开口向下.
对称轴是x=h,
顶点坐标是(h,k).
平移规律
左右平移:括号内左加右减;
上下平移:括号外上加下减.
模块三:
y=ax2+bx+c的
图象和性质
二次函数y=ax2+bx+c的图象和性质
一
探究归纳
我们已经知道y=a(x-h)2+k的图象和性质,能否利用这些知识来讨论 的图象和性质?
问题1 怎样将
化成y=a(x-h)2+k的形式?
配方可得
想一想:配方的方法及步骤是什么?
配方
你知道是怎样配方的吗?
(1)“提”:提出二次项系数;
(2)“配”:括号内配成完全平方;
(3)“化”:化成顶点式.
提示:配方后的表达式通常称为配方式或顶点式.
问题2 你能说出 的对称轴及顶点坐标吗?
答:对称轴是直线x=6,顶点坐标是(6,3).
问题3 二次函数 可以看作是由 怎样平移得到的?
答:平移方法1:
先向上平移3个单位,再向右平移6个单位得到的;
平移方法2:
先向右平移6个单位,再向上平移3个单位得到的.
问题4 如何画二次函数 的图象?
…
…
…
…
9
8
7
6
5
4
3
x
先利用图形的对称性列表
7.5
5
3.5
3
3.5
5
7.5
5
10
x
y
5
10
然后描点画图,
得到图象如右图.
O
问题5 结合二次函数 的图象,说出其性质.
5
10
x
y
5
10
x=6
当x<6时,y随x的增大而减小;
当x>6时,y随x的增大而增大.
O
例1 画出函数 的图象,并说明这个函数具有哪些性质.
x ··· -2 -1 0 1 2 3 4 ···
y ··· ···
-6.5
-4
-2.5
-2
-2.5
-4
-6.5
解: 函数 通过配方可得 ,
先列表:
2
x
y
-2
0
4
-2
-4
-4
-6
-8
然后描点、连线,得到图象如下图.
由图象可知,这个函数具有如下性质:
当x<1时,函数值y随x的增大而增大;
当x>1时,函数值y随x的增大而减小;
当x=1时,函数取得最大值,最大值y=-2.
求二次函数y=2x2-8x+7图象的对称轴和顶点坐标.
因此,二次函数y=2x2-8x+7图象的对称轴是直线x=2,顶点坐标为(2,-1).
解:
练一练
将一般式y=ax2+bx+c化成顶点式y=a(x-h)2+k
二
我们如何用配方法将一般式y=ax2+bx+c(a≠0)化成顶点式y=a(x-h)2+k?
y=ax²+bx+c
二次函数y=ax2+bx+c的图象和性质
一般地,二次函数y=ax2+bx+c的可以通过配方化成y=a(x-h)2+k的形式,即
因此,抛物线y=ax2+bx+c 的顶点坐标是:
对称轴是:直线
(1)
(2)
x
y
O
x
y
O
如果a>0,当x< 时,y随x的增大而减小;当
x> 时,y随x的增大而增大.
如果a<0,当x< 时,y随x的增大而增大;当
x> 时,y随x的增大而减小.
例1 已知二次函数y=-x2+2bx+c,当x>1时,y的值随x值的增大而减小,则实数b的取值范围是( )
A.b≥-1 B.b≤-1
C.b≥1 D.b≤1
解析:∵二次项系数为-1<0,∴抛物线开口向下,在对称轴右侧,y的值随x值的增大而减小,由题设可知,当x>1时,y的值随x值的增大而减小,∴抛物线y=-x2+2bx+c的对称轴应在直线x=1的左侧而抛物线y=-x2+2bx+c的对称轴 ,即b≤1,故选择D .
D
例2
顶点坐标 对称轴 最值
y=-x2+2x
y=-2x2-1
y=9x2+6x-5
(1,3)
x=1
最大值1
(0,-1)
y轴
最大值-1
最小值-6
( ,-6)
直线x=
二次函数字母系数与图象的关系
三
问题1 一次函数y=kx+b的图象如下图所示,请根据一次函数图象的性质填空:
x
y
O
y=k1x+b1
x
y
O
y=k2x+b2
y=k3x+b3
k1 ___ 0
b1 ___ 0
k2 ___ 0
b2 ___ 0
>
>
<
<
k3 ___ 0
b3 ___ 0
<
>
x
y
O
问题2 二次函数 的图象如下图所示,请根据二次函数的性质填空:
a1 ___ 0
b1___ 0
c1___ 0
a2___ 0
b2___ 0
c2___ 0
>
>
>
>
<
=
开口向上,a>0
对称轴在y轴左侧,x<0
对称轴在y轴右侧,x>0
x=0时,y=c.
x
y
O
a3___ 0
b3___ 0
c3___ 0
a4___ 0
b4___ 0
c4___ 0
<
=
>
<
>
<
开口向下,a<0
对称轴是y轴,x=0
对称轴在y轴右侧,x>0
x=0时,y=c.
二次函数y=ax2+bx+c的图象与a、b、c的关系
字母符号 图象的特征
a>0 开口_____________________
a<0 开口_____________________
b=0 对称轴为_____轴
a、b同号 对称轴在y轴的____侧
a、b异号 对称轴在y轴的____侧
c=0 经过原点
c>0 与y轴交于_____半轴
c<0 与y轴交于_____半轴
向上
向下
y
左
右
正
负
例3 已知二次函数y=ax2+bx+c的图象如图所示,下列结论:①abc>0;②2a-b<0;③4a-2b+c<0;④(a+c)2<b2. 其中正确的个数是 ( )
A.1 B.2 C.3 D.4
D
由图象上横坐标为 x=-2的点在第三象限可得4a-2b+c<0,故③正确;
由图象上x=1的点在第四象限得a+b+c<0,由图象上x=-1的点在第二象限得出 a-b+c>0,则(a+b+c)(a-b+c)<0,即(a+c)2-b2<0,可得(a+c)2<b2,故④正确.
【解析】由图象开口向下可得a<0,由对称轴在y轴左侧可得b<0,由图象与y轴交于正半轴可得 c>0,则abc>0,故①正确;
由对称轴x>-1可得2a-b<0,故②正确;
1.已知二次函数y=ax2+bx+c的x、y的部分对应值如下表:
x -1 0 1 2 3
y 5 1 -1 -1 1
A.y轴 B.直线x=
C. 直线x=2 D.直线x=
则该二次函数图象的对称轴为( )
D
O
y
x
–1
–2
3
2.已知二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的图象如图所示,则下列结论:
(1)a、b同号;
(2)当x=–1和x=3时,函数值相等;
(3) 4a+b=0;
(4)当y=–2时,x的值只能取0;
其中正确的是 .
直线x=1
(2)
3.如图是二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)图象的一部分,x=-1是对称轴,有下列判断:①b-2a=0;②4a-2b+c<0;③a-b+c= -9a;④若(-3,y1),( ,y2)是抛物线上两点,则y1>y2.其中正确的是( )
A.①②③ B.①③④ C.①②④ D.②③④
x
y
O
2
x=-1
B
4.根据公式确定下列二次函数图象的对称轴和顶点坐标:
直线x=3
直线x=8
直线x=1.25
直线x= 0.5
顶点:
对称轴:
y=ax2+bx+c(a ≠0)
(一般式)
配方法
公式法
(顶点式)
模块四:
二次函数解析式
一般式法二次函数的表达式
一
探究归纳
问题1 (1)二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)中有几个待定系数?需要几个抛物线上的点的坐标才能求出来?
3个
3个
(2)下面是我们用描点法画二次函数的图象所列表格的一部分:
x -3 -2 -1 0 1 2
y 0 1 0 -3 -8 -15
解: 设这个二次函数的表达式是y=ax2+bx+c,把(-3,0),(-1,0),(0,-3)代入y=ax2+bx+c得
①选取(-3,0),(-1,0),(0,-3),试求出这个二次函数的表达式.
9a-3b+c=0,
a-b+c=0,
c=-3,
解得
a=-1,
b=-4,
c=-3.
∴所求的二次函数的表达式是y=-x2-4x-3.
待定系数法
步骤:
1.设:
(表达式)
2.代:
(坐标代入)
3.解:
方程(组)
4.还原:
(写解析式)
这种已知三点求二次函数表达式的方法叫做一般式法.
其步骤是:
①设函数表达式为y=ax2+bx+c;
②代入后得到一个三元一次方程组;
③解方程组得到a,b,c的值;
④把待定系数用数字换掉,写出函数表达式.
一般式法求二次函数表达式的方法
例1 一个二次函数的图象经过 (0, 1)、(2,4)、(3,10)三点,求这个二次函数的表达式.
解: 设这个二次函数的表达式是y=ax2+bx+c,由于这个函数经过点(0, 1),可得c=1.
又由于其图象经过(2,4)、(3,10)两点,可得
4a+2b+1=4,
9a+3b+1=10,
解这个方程组,得
∴所求的二次函数的表达式是
顶点法求二次函数的表达式
二
选取顶点(-2,1)和点(1,-8),试求出这个二次函数的表达式.
解:设这个二次函数的表达式是y=a(x-h)2+k,把顶点(-2,1)代入y=a(x-h)2+k得
y=a(x+2)2+1,
再把点(1,-8)代入上式得
a(1+2)2+1=-8,
解得 a=-1.
∴所求的二次函数的表达式是y=-(x+2)2+1或y=-x2-4x-3.
顶点法求二次函数的方法
这种知道抛物线的顶点坐标,求表达式的方法叫做顶点法.
其步骤是:
①设函数表达式是y=a(x-h)2+k;
②先代入顶点坐标,得到关于a的一元一次方程;
③将另一点的坐标代入原方程求出a值;
④a用数值换掉,写出函数表达式.
例2 一个二次函数的图象经点 (0, 1),它的顶点坐标为(8,9),求这个二次函数的表达式.
解: 因为这个二次函数的图象的顶点坐标为(8,9),因此,可以设函数表达式为
y=a(x-8)2+9.
又由于它的图象经过点(0 ,1),可得 0=a(0-8)2+9.
解得
∴所求的二次函数的解析式是
解:∵(-3,0)(-1,0)是抛物线y=ax2+bx+c与x轴的交点.所以可设这个二次函数的表达式是y=a(x-x1)(x-x2).(其中x1、x2为交点的横坐标.因此得
y=a(x+3)(x+1).
再把点(0,-3)代入上式得
∴a(0+3)(0+1)=-3,
解得a=-1,
∴所求的二次函数的表达式是
y=-(x+3)(x+1),即y=-x2-4x-3.
选取(-3,0),(-1,0),(0,-3),试出这个二次函数的表达式.
交点法求二次函数的表达式
三
x
y
O
1
2
-1
-2
-3
-4
-1
-2
-3
-4
-5
1
2
交点法求二次函数表达式的方法
这种知道抛物线与x轴的交点,求表达式的方法叫做交点法.
其步骤是:
①设函数表达式是y=a(x-x1)(x-x2);
②先把两交点的横坐标x1, x2代入到表达式中,得到关于a的一元一次方程;
③将方程的解代入原方程求出a值;
④a用数值换掉,写出函数表达式.
特殊条件的二次函数的表达式
四
例3.已知二次函数y=ax2 + c的图象经过点(2,3)和(-1,-3),
求这个二次函数的表达式.
解:∵该图象经过点(2,3)和(-1,-3),
3=4a+c,
-3=a+c,
∴所求二次函数表达式为 y=2x2-5.
∴{
a=2,
c=-5.
解得
{
关于y轴对称
1.如图,平面直角坐标系中,函数图象的表达式应是 .
注 y=ax2与y=ax2+k、y=a(x-h)2、y=a(x-h)2+k一样都是顶点式,只不过前三者是顶点式的特殊形式.
注意
x
y
O
1
2
-1
-2
-3
-4
3
2
1
-1
3
4
5
2.过点(2,4),且当x=1时,y有最值为6,则其表达式
是 .
顶点坐标是(1,6)
y=-2(x-1)2+6
3.已知二次函数的图象经过点(-1,-5),(0,-4)和(1,1).求这个二次函数的表达式.
解:设这个二次函数的表达式为y=ax2+bx+c.
依题意得
∴这个二次函数的表达式为y=2x2+3x-4.
a+b+c=1,
c=-4,
a-b+c=-5,
解得
b=3,
c=-4,
a=2,
4.已知抛物线与x轴相交于点A(-1,0),B(1,0),且过点M(0,1),求此函数的表达式.
解:因为点A(-1,0),B(1,0)是图象与x轴的交点,所以设二次函数的表达式为y=a(x+1)(x-1).
又因为抛物线过点M(0,1),
所以1=a(0+1)(0-1),解得a=-1,
所以所求抛物线的表达式为y=-(x+1)(x-1),
即y=-x2+1.
5.如图,抛物线y=x2+bx+c过点A(-4,-3),与y轴交于点B,对称轴是x=-3,请解答下列问题:
(1)求抛物线的表达式;
解:(1)把点A(-4,-3)代入y=x2+bx+c
得16-4b+c=-3,c-4b=-19.
∵对称轴是x=-3,∴ =-3,
∴b=6,∴c=5,
∴抛物线的表达式是y=x2+6x+5;
(2)若和x轴平行的直线与抛物线交于C,D两点,点C在对称轴左侧,且CD=8,求△BCD的面积.
(2)∵CD∥x轴,∴点C与点D关于x=-3对称.
∵点C在对称轴左侧,且CD=8,
∴点C的横坐标为-7,
∴点C的纵坐标为(-7)2+6×(-7)+5=12.
∵点B的坐标为(0,5),
∴△BCD中CD边上的高为12-5=7,
∴△BCD的面积= ×8×7=28.
①已知三点坐标
②已知顶点坐标或对称轴或最值
③已知抛物线与x轴的两个交点
已知条件
所选方法
用一般式法:y=ax2+bx+c
用顶点法:y=a(x-h)2+k
用交点法:y=a(x-x1)(x-x2)
(x1,x2为交点的横坐标)
待定系数法
求二次函数解析式
$