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26.2.2 二次函数 y = a(x − h)2 + k 的图象和性质 知识清单
人教版(2024)九年级数学上册 第二十六章 二次函数 26.2 二次函数的图象和性质(第 2 课时)
知识地图
① 本节定位 26.2 的第 2 课时,教材约 P37—P41。把 的图象上下、左右平移,就得到本节的主角 —— 顶点式 。
② 一条主线 形状不变,只搬位置: 先上下平移得到 ,左右平移得到 ,两次合起来就是 。
③ 上下平移 「上加下减」: 的顶点是 (0, k),对称轴仍是 y 轴;k > 0 向上移,k < 0 向下移。
④ 左右平移 「左加右减」: 的顶点是 (h, 0),对称轴是直线 x = h;h > 0 向右移,h < 0 向左移。
⑤ 顶点式 的顶点是 (h, k),对称轴是直线 x = h;顶点是最低点(a > 0)或最高点(a < 0),最值就是 k。
⑥ ★ 必记 括号里取「相反数」得 h,括号外的常数就是 k;a 定开口方向,|a| 定开口大小,h、k 只管位置。
一、学习目标与重难点
学习目标:① 会由 的图象经过平移画出 、、 的图象;② 掌握平移规律「上加下减、左加右减」,能说出平移的方向和距离;③ 会由顶点式直接读出开口方向、对称轴、顶点和最值;④ 会用顶点式求解析式,会比较函数值的大小。
重 点:平移规律; 的图象特征与性质(开口方向、对称轴、顶点、增减性、最值)。
难 点:★★ 一是「左加右减」的符号 —— 括号里是 x − h 才向右移 h,是 x + h 反而向左移 h;二是顶点坐标的符号 —— 的顶点是 (−3, 1) 而不是 (3, 1);三是分清「谁管方向、谁管位置」:a 管开口方向,|a| 管开口大小,h 管左右、k 管上下。
二、从 y = ax2 到 y = ax2 + k:上下平移
1. 三张表只差一个常数
先看三个最简单的二次函数 、、。取同样的一组 x,算出对应的 y,列成表:
x
−2
−1
0
1
2
4
1
0
1
4
5
2
1
2
5
3
0
−1
0
3
观察这三行数: 的每一个函数值都比 的多 1, 的每一个函数值都比 的少 1 —— 就是在括不住 x 的地方加了个常数。
2. 图象怎么动:整体上下平移
把这三组点描在同一坐标系里,再用平滑曲线连线(图 1 右),可以看到:三条抛物线的形状完全相同,只是整体沿着 y 轴上下错开了。
图 1 从 到 :三条曲线形状相同,整条曲线沿 y 轴上下平移(绿线比蓝线高 1 个单位,红线比蓝线低 1 个单位)
一般地: 的图象,就是把 的图象沿 y 轴向上(k > 0)或向下(k < 0)平移 |k| 个单位长度得到的。
口诀:上加下减 —— 常数项「+ k」就向上移,「− k」就向下移,移动的就是 |k| 个单位。
变化在哪里:顶点从 (0, 0) 上移或下移到 ;对称轴没有动,仍是 y 轴;开口方向和开口大小也没有变(因为 a 没变)。
3. y = ax2 + k 的性质
看什么
a > 0(开口向上)
a < 0(开口向下)
对称轴
y 轴,即直线
y 轴,即直线
顶点
(0, k),是图象的最「低」点
(0, k),是图象的最「高」点
增减性
x < 0 时 y 随 x 增大而减小;x > 0 时 y 随 x 增大而增大
x < 0 时 y 随 x 增大而增大;x > 0 时 y 随 x 增大而减小
最值
当 x = 0 时,y 有最小值 k
当 x = 0 时,y 有最大值 k
★ 与 相比:对称轴、增减性、开口全都一样,只是顶点由 (0, 0) 搬到了 (0, k),最值由 0 变成了 k。
三、从 y = ax2 到 y = a(x − h)2:左右平移
1. 顶点「搬家」,取点也要跟着搬
仿照上面的做法,先看 、、。以 为例,只有 x = 2 时 y = 0,所以取 x 时要「围着 2 对称」取:
x
−1
0
1
2
3
4
5
4.5
2
0.5
0
0.5
2
4.5
的取值表与它完全一样,只不过整行 x 向左挪了 4(顶点从 2 挪到 −2)。
2. 图象怎么动:整体左右平移
图 2 从 到 :三条曲线形状相同,整条曲线沿 x 轴左右平移,顶点从 (0, 0) 搬到 (2, 0) 和 (−2, 0)
一般地: 的图象,就是把 的图象沿 x 轴向右(h > 0)或向左(h < 0)平移 |h| 个单位长度得到的。
顶点与对称轴:顶点由 (0, 0) 搬到 ;对称轴由 y 轴搬到直线 x = h。这条直线过顶点,且与 y 轴平行。
不变的是什么:形状、开口方向、开口大小都不变 —— 因为 a 没有变,只是位置变了。
3. 「左加右减」到底怎么记
这条规律最容易被记反,关键是要盯住括号里 x 的变化:
解析式
括号里的式子
顶点
对称轴
怎样平移
x − 2
(2, 0)
x = 2
由 向右平移 2 个单位
x + 2
(−2, 0)
x = −2
由 向左平移 2 个单位
左加右减:括号里是「x 减 2」,图象就向右移 2 个单位(减号对的是「右」);括号里是「x 加 2」,图象就向左移 2 个单位。
为什么:要让 x = 2 处的函数值等于原来 x = 0 处的函数值,自变量就必须「多跑」2 格,图象自然是向右挪。
四、y = a(x − h)2 + k 的图象与性质
1. 两次平移合起来
把上面的两种平移接起来做:先把 的图象左右平移 |h| 个单位,再上下平移 |k| 个单位,就得到 的图象。两种平移先做哪个后做哪个都可以,结果完全一样。
为什么可以任意交换顺序:左右平移只动横坐标,上下平移只动纵坐标,各管各的,互不干扰。
顶点与对称轴:顶点从 (0, 0) 一路搬到 ,对称轴跟着顶点搬,是直线 x = h。
最值:因为顶点是图象的最高或最低点,所以当 x = h 时,y 取到最值 k:a > 0 时是最小值 k,a < 0 时是最大值 k。
2. 读图「四看」
看什么
a > 0(开口向上)
a < 0(开口向下)
看开口方向
向上
向下
看对称轴
直线 x = h(看清 h 的正负)
直线 x = h(看清 h 的正负)
看顶点
(h, k),是最低点,此时 y 最小 = k
(h, k),是最高点,此时 y 最大 = k
看增减性
x < h 时 y 随 x 增大而减小;x > h 时 y 随 x 增大而增大
x < h 时 y 随 x 增大而增大;x > h 时 y 随 x 增大而减小
图 3 的图象与性质:顶点 (h, k)、对称轴直线 x = h,开口方向由 a 决定,增减性以 x = h 为界
3. 例 1:说出开口方向、对称轴和顶点
例 1 说出下列抛物线的开口方向、对称轴和顶点:,,,。
抛物线
开口方向
对称轴
顶点
向上
x = −3
(−3, 0)
向下
x = 1
(1, 2)
向下
x = 2
(2, 0)
向上
x = −1
(−1, −3)
解:读顶点式只要两步 —— 第一步看括号外面的系数 a 定开口方向;第二步把括号里的式子看成 (x − h):
① :括号里是 x + 3 = x − (−3),所以 h = −3、k = 0。先定号:a = 2 > 0,开口向上;对称轴 x = −3;顶点 (−3, 0)。
② :a = −3 < 0,开口向下;括号里 x − 1 说明 h = 1,括号外常数是 2;对称轴 x = 1;顶点 (1, 2)。
③ :a = −1 < 0,开口向下;h = 2、k = 0;对称轴 x = 2;顶点 (2, 0)。
④ : > 0,开口向上;括号里是 x + 1 = x − (−1),h = −1,k = −3;对称轴 x = −1;顶点 (−1, −3)。
★ 一句话:括号里取「相反数」就是 h,括号外的常数就是 k —— 的顶点是 (−3, 1),不是 (3, 1); 的顶点才是 (3, −1)。
4. 例 2(教材例):由平移反推解析式
例 2 把二次函数 的图象先向左平移 2 个单位长度,再向上平移 4 个单位长度,得到二次函数 的图象。(1)试确定 a、h、k 的值;(2)指出 的开口方向、对称轴和顶点坐标。
解:(1)平移只改变顶点的位置,也就是只影响 h 和 k。设所求函数为 。把它向左平移 2 个单位长度,顶点横坐标「左减」2,h 变成 h − 2;再向上平移 4 个单位长度,顶点纵坐标「上加」4,k 变成 k + 4。
平移后得到的函数是:
它和已知的 是同一个函数。因为两边的二次项系数都是 1(括号里都是「1 个 x」),所以可以逐项对照:
① 系数:;
② 括号里:,即 ,解得 ;
③ 括号外:,解得 。
所以 ,,,所求函数是 。
验证: 向左平移 2 个单位长度得 ,再向上平移 4 个单位长度得 ,与已知相符。
(2)由(1)得所求函数为 。因为 > 0,所以开口向上;对称轴是直线 x = 1;顶点坐标是 (1, −5)。
★ 平移的可逆性:「左移 2、上移 4」的逆操作就是「右移 2、下移 4」。左右平移改括号里的数(左加右减),上下平移改括号外的常数(上加下减)。
五、平移规律总览与口诀
图 4 平移路线总览:由 上下平移得 ,左右平移得 ,两次合起来得
从 y = ax2 出发
平移方向与距离
顶点
对称轴
上下平移 |k| 个单位 →
k > 0 向上,k < 0 向下
(0, k)
y 轴(x = 0)
左右平移 |h| 个单位 →
h > 0 向右,h < 0 向左
(h, 0)
直线 x = h
两次平移合起来 →
两个方向都移,顺序可以交换
(h, k)
直线 x = h
六、用顶点式比较大小与判断点是否在图象上
1. 办法没变,只是对称轴「搬了家」
比较函数值大小、判断点在不在图象上,这两件事的做法与上一课时完全一样;唯一的变化是:对称轴不再是 y 轴,而是直线 ,顶点也不再是原点,而是 。
① 同侧:两个横坐标都在 的同一侧时,直接用增减性: 时离对称轴越远越高, 时离对称轴越远越低。
② 异侧:分居两侧时,先用对称性把点「搬」到同侧 —— 关于 对称的两点横坐标之和为 ,即 ,再按同侧去比。
③ 算距离:也可以直接算「点到对称轴的距离」 : 时距离越大函数值越大, 时距离越大函数值越小。
④ 保底办法:拿不准就把横坐标代入顶点式,算出函数值再比 —— 慢一点,但一定不会错。
2. 例 3:比较函数值的大小
已知二次函数 ,点 、 都在它的图象上,比较 与 的大小。
解法一(直接算值):,,所以 。
解法二(看距离,更见功力):因为 ,抛物线开口向上,对称轴是直线 。算两个点到对称轴的距离:,。开口向上时离对称轴越远函数值越大,因为 ,所以 。
★ 记牢:开口向上时「离对称轴越远越高」,开口向下时「离对称轴越远越低」。这里的两点分居对称轴两侧,所以要先把「远近」算清楚再下结论,绝不能只比 就断言谁大谁小。
3. 例 4:判断点是否在抛物线上
判断点 、、 是否在抛物线 上。
点
代入求得的 y
与纵坐标比较
结论
-1 ≠ 1,不相等
不在图象上
5 = 5,相等
在图象上
-1 = -1,相等
在图象上
★ 一个快捷判断(以 为例):因为 ,顶点是最低点 ,所以函数值一定不小于 −3。凡是纵坐标小于 −3 的点一定不在图象上;反过来, 时函数值一定不大于 k,纵坐标大于 k 的点一定不在图象上。
七、易错清单与错解辨析
1. 七个高频失分点
① 「左加右减」记反:括号里是 才是向右移 个单位;是 反而向左移 个单位 —— 看到的加减号与移动方向「相反」。
② 顶点坐标符号搞错: 的顶点是 而不是 ;括号里取「相反数」得到横坐标,括号外的常数照抄得纵坐标。
③ 把「上加下减」用到括号里:上下平移改的是括号外的常数 k;左右平移改的是括号里的数 h。两处不要互换。
④ 以为平移会改变开口大小:平移只改变图象的位置,不改变形状,所以 始终不变,开口方向和大小都不变。
⑤ 增减性「跨轴」乱用:增减性只在对称轴的同侧成立。分居两侧的两个点,必须先算到对称轴的距离或先用对称性转化到同侧,不能直接比横坐标。
⑥ 平移顺序与距离说不清:「先左右再上下」与「先上下再左右」结果完全一样,一句话说清「向哪边、移几个单位」即可,别把方向说反。
⑦ 漏掉前提 :本节讨论的一律是 ();若 ,图象就退化成一条直线了,不成抛物线。
2. 错解辨析
(一)把「左加右减」用反了
题目:把抛物线 向右平移 3 个单位长度,得到哪条抛物线?
错解:向右是「加」,所以得到 。
错在哪里:把「左加右减」理解成了「向右就用加号」。其实口诀说的是括号里与平移方向「相反」:向右移 3 个单位,括号里应是 。
正解:顶点由 向右移到 ,即 ,所以得到 。验证:取 ,得 ,正好是新的最低点。
(二)顶点坐标符号与「形状变没变」同时出错
题目:抛物线 的顶点坐标是多少?它的形状与 相同吗?
错解:顶点是 ;而且图象向右平移过,开口比 变小了。
错在哪里:括号里是 ,即 ,所以 ,顶点横坐标是 −1 而不是 1;另外,平移只改变位置、不改变形状,开口大小由 决定,始终没变。
正解:顶点是 ,对称轴是直线 ;它由 向左平移 1 个单位、再向上平移 4 个单位得到,形状完全相同,开口都向下、一样宽。
八、方法总结
1. 本节知识结构
图 5 26.2.2 知识结构:由 出发,两次平移得到顶点式 ,以及 、、 各管什么
2. 一句话方法
记口诀:上加下减常数项,左加右减在括号 —— 前者管 ,后者管 。
读顶点式:括号里取相反数得 ,括号外的常数是 ;顶点 ,对称轴 。
平移三步走:① 定 (形状)→ ② 由 定左右 → ③ 由 定上下。
比大小:先看两个横坐标在对称轴的同侧还是异侧;同侧用增减性,异侧先算距离 再比;拿不准就代入算值。
九、课后巩固
(一)对接教材 P40~P41 练习(改编)
题
题目
答案
1
说出抛物线 的开口方向、对称轴和顶点坐标;它由 怎样平移得到?
开口向上;对称轴直线 ;顶点 ;由 向左平移 3 个单位得到。
2
说出抛物线 的开口方向、对称轴、顶点坐标,并求它的最值。
开口向下;对称轴直线 ;顶点 ;当 时 y 有最大值 2。
3
把抛物线 先向右平移 2 个单位长度、再向上平移 1 个单位长度,求所得抛物线的解析式。
(顶点由 移到 )。
4
抛物线 由 怎样平移得到?
向左平移 2 个单位长度、再向下平移 4 个单位长度(顶点由 移到 )。
5
判断点 、、 是否在抛物线 上。
点 在();点 在();点 不在()。
(二)自编巩固(含答案,★ 不超纲)
(6) 已知抛物线 的顶点是 ,且经过原点 ,求 的值。
答:顶点是 ,得 、,所以设 ;把 代入得 ,即 ,所以 。
(7) 已知二次函数 的图象开口向下,求 的取值范围。
答:开口向下要求 ,所以 。
(8) 已知二次函数 。① 说出它的对称轴和顶点;② 当 x 取何值时 y 有最大值,最大值是多少?③ 比较 与 的大小。
答:① 对称轴直线 ,顶点 。② 因为 、开口向下,所以 时 y 最大,最大值是 4。③ ,,所以 (也可看作: 距对称轴 2, 距对称轴 3,开口向下时离对称轴越远越小)。
十、技能自查
能否独立做到
自检
① 说清 → → → 的平移路线
□ 能 □ 还不太熟
② 用「上加下减、左加右减」说出平移的方向和距离
□ 能 □ 还不太熟
③ 由顶点式直接读出开口方向、对称轴 、顶点 和最值
□ 能 □ 还不太熟
④ 由顶点和图象上另一个点求出 的值,写出顶点式解析式
□ 能 □ 还不太熟
⑤ 会由平移反推解析式,会判断平移方向
□ 能 □ 还不太熟
⑥ 会用「离对称轴的远近」比较函数值大小,会判断点是否在抛物线上
□ 能 □ 还不太熟
十一、知识追问(想清楚再合上本子)
① 把 的图象向右平移 2 个单位,为什么得到的是 而不是 ?请用「顶点从 搬到 」来说明。
② 把抛物线先左右平移、再上下平移,与先上下平移、再左右平移,得到的是同一条抛物线吗?为什么?
③ 平移前后抛物线开口一样大吗?请从「 变没变」和「图象的形状变没变」两个角度说明。
④ 顶点式 为什么叫「顶点式」?它比 多出的 、 各自决定了图象的什么?
⑤ 已知 ,点 与 中,哪一个函数值更大?请说出两种判断办法。
十二、本节在章中的位置与中考对接
1. 本节在章中的位置
章内课节
研究内容
与本节的联系
26.1 二次函数的概念
认识二次函数、会判断、会列关系式
先有「式」,本节才研究「图」
26.2.1 二次函数 的图象和性质
描点法画图、抛物线、开口、对称轴、顶点、增减性、最值
本节的一切平移,都以它为「起点」
26.2.2 二次函数 的图象和性质(本节)
上下平移、左右平移、平移规律与顶点式
本章「图象与性质」的关键一跃
26.2.3 与 26.2 其余课时
继续研究更一般的二次函数的图象与性质
都要在本节「平移 + 顶点式」的基础上再推广
26.3 、26.4
二次函数与一元二次方程;实际问题与二次函数
都要以本节「顶点、对称轴、最值」为基础
2. 中考对接
本节是二次函数「图象变换」题的核心工具,中考里以 ★ ~ ★★ 的基础题为主,常考五类:① 说出抛物线的开口方向、对称轴、顶点坐标与最值;② 判断怎样平移(说出方向和距离);③ 由平移前后的图象写出解析式;④ 由顶点和一个点求解析式;⑤ 用「离对称轴的远近」比较函数值大小。这些题的共同点是把「式」和「形」连起来看,只要把平移规律和顶点式读熟,就能稳拿分。
3. 三个必背
① 平移口诀:上加下减常数项(管 ),左加右减在括号(管 );平移只改变位置,不改变形状。
② 顶点式三段: 的对称轴是直线 ,顶点是 ; 时顶点最低、有最小值 , 时顶点最高、有最大值 。
③ 远近视大小: 时离对称轴越远函数值越大, 时离对称轴越远函数值越小;分居两侧时先算 再比。
4. 一句话总结
二次函数 的图象,就是把 的抛物线「整体搬家」: 管左右、 管上下, 始终不变 —— 记住「上加下减、左加右减」,顶点跑到哪儿,对称轴和最值就跟到哪儿。
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