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二次函数的图像和性质

核心概念

二次函数:形如 y=ax2+bx+cy = ax^2 + bx + c(a≠0a \neq 0)的函数。其图像叫抛物线。

核心要素:

  • 开口方向:a>0a > 0 开口向上;a<0a < 0 开口向下。∣a∣|a| 越大开口越窄。
  • 对称轴:直线 x=−b2ax = -\dfrac{b}{2a}。
  • 顶点坐标:
(−b2a, 4ac−b24a)\left(-\dfrac{b}{2a},\ \dfrac{4ac - b^2}{4a}\right)
  • 最值:a>0a > 0 时顶点是最低点,yy 取最小值;a<0a < 0 时顶点是最高点,yy 取最大值。

三种形式:

  • 一般式:y=ax2+bx+cy = ax^2 + bx + c;
  • 顶点式:y=a(x−h)2+ky = a(x - h)^2 + k,顶点为 (h,k)(h, k);
  • 交点式(知道与 x 轴交点 x1,x2x_1, x_2):y=a(x−x1)(x−x2)y = a(x - x_1)(x - x_2)。

与 yy 轴交点:令 x=0x = 0,得 (0,c)(0, c)。

直观理解 · 动手试试

下面拖动滑块改变 a,b,ca, b, c,观察抛物线开口、对称轴和顶点的变化。

互动演示拖动 a、b、c,观察抛物线
-5-4-3-2-112345-5-4-3-2-112345O顶点 (0.00, -1.00)
1.0
0.0
-1.0
开口向上顶点 (0.00, -1.00) · 开口向上
拖动 a、b、c,观察顶点和开口方向如何变化。
例题 1化为顶点式

求 y=x2−4x+3y = x^2 - 4x + 3 的对称轴、顶点。

互动演示配方求顶点:y = x² − 4x + 3
对称轴 x = −b/2a = 4/2 = 2
配方看顶点…

顶点式 y = a(x−h)²+k 直接读出顶点 (h,k)。对称轴 x = −b/2a,代回算纵坐标。

▸查看解答步骤

答: 顶点 (2, -1)

例题 2求最值

求 y=−2(x+1)2+5y = -2(x + 1)^2 + 5 的最值。

互动演示a < 0 开口向下 → 顶点是最大值
(−1,5) 最高
当前 x = -1 → y = 5.00
最大值 = 5(在 x = −1 处)
移动 x,y 始终 ≤ 5:

顶点式 a(x−h)²+k:a<0 时顶点 (h,k) 是最高点,最大值 = k = 5;a>0 则顶点是最低点(最小值)。

▸查看解答步骤

答: 最大值 = 5

即时练习

抛物线 y=−x2+4x+1y = -x^2 + 4x + 1 的开口?

向上向下向左向右

a=−1<0a = -1 < 0,开口向下。抛物线只能向上或向下开口。

    抛物线 y=x2−6x+4y = x^2 - 6x + 4 的对称轴是 x=?x = ?

    x=−b2a=−−62=3x = -\dfrac{b}{2a} = -\dfrac{-6}{2} = 3。

    抛物线 y=x2−6x+4y = x^2 - 6x + 4 的顶点 yy 坐标是?

    对称轴 x=3x = 3,代入:y=9−18+4=−5y = 9 - 18 + 4 = -5。

    下列抛物线开口最窄的是?

    y=x2y = x^2y=3x2y = 3x^2y=−12x2y = -\dfrac{1}{2}x^2y=−x2y = -x^2

    开口宽窄由 ∣a∣|a| 决定,∣a∣|a| 越大开口越窄。∣3∣>∣1∣>∣1/2∣|3| > |1| > |1/2|。

      易错点

      • 对称轴公式忘了负号。 对称轴是 x=−b/(2a)x = -b/(2a),前面有负号;直接写 b/(2a)b/(2a) 是错的。
      • 混淆开口和最值。 开口向上(a > 0)对应最小值;开口向下(a < 0)对应最大值。
      • 配方时漏处理 aa。 y=ax2+bx+cy = ax^2 + bx + c 配方时要先提 aa:y=a[x2+(b/a)x]+cy = a[x^2 + (b/a)x] + c,再补全平方;不提 aa 直接配会算错顶点。

      下一步