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        探究二次函數(shù)的圖像與性質(zhì)

        2019-11-04 01:34:36赫文波
        關(guān)鍵詞:拋物線

        赫文波

        【摘 要】在初中數(shù)學(xué)中,二次函數(shù)的圖像和性質(zhì)使不少初學(xué)二次函數(shù)的初中生感到困惑。結(jié)合教科書的內(nèi)容安排,按照本文中的研究順序,循序漸進(jìn),逐步深入,會很容易弄明白二次函數(shù)的圖像和性質(zhì)。

        【關(guān)鍵詞】二次函數(shù);拋物線;對稱軸

        【中圖分類號】G633.6? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A? 【文章編號】1671-8437(2019)22-0170-02

        在初中數(shù)學(xué)中,二次函數(shù)的圖像和性質(zhì)使不少初學(xué)二次函數(shù)的初中生感到比較困惑。其實(shí)二次函數(shù)的本質(zhì)是數(shù)量關(guān)系的變化,將數(shù)量變化與圖形相結(jié)合進(jìn)行學(xué)習(xí),就不會像一些同學(xué)想象的那么困難。結(jié)合教科書的內(nèi)容安排,按照下面的研究順序,循序漸進(jìn),逐步深入,會很容易弄明白二次函數(shù)的圖像和性質(zhì)。

        1? ?y=x2和y=-x2的圖像和性質(zhì)

        二次函數(shù)的學(xué)習(xí),要以y=x2和y=-x2的探究為起點(diǎn)。采用五點(diǎn)法作圖,通過找到函數(shù)圖像的最高點(diǎn)或最低點(diǎn),然后根據(jù)橫坐標(biāo)對稱性取點(diǎn),描點(diǎn)作圖,這樣就很容易得出這兩個函數(shù)圖像(如圖1)。仔細(xì)觀察這兩個函數(shù)的圖像特點(diǎn),不難發(fā)現(xiàn):y=x2和y=-x2的圖像都是頂點(diǎn)在原點(diǎn)、關(guān)于y軸對稱的拋物線,其形狀和張口大小完全相同,區(qū)別僅在于開口方向不同。

        2? ?y=ax2(a≠0)和y=ax2+k(a≠0)的圖像和性質(zhì)

        在上面研究的基礎(chǔ)上,再來探究y=ax2(a≠0)的圖像和性質(zhì)。還是先通過五點(diǎn)法描點(diǎn)畫圖,得出圖像。比如研究y=2x2(和y=-2x2)的圖像,y=2x2的圖像與y=x2的圖像對比可知,y=2x2的圖像的張口要比y=x2的圖形的張口小;y=x2的圖像張口比y=x2的圖像的張口大。也就是說,x2的系數(shù)a的絕對值越大,圖像的張口越小;a的絕對值越小,圖像的張口越大。a是負(fù)數(shù)時只是對應(yīng)的開口方向不同。

        于是得到,函數(shù)y=ax2(a≠0)的圖像與y=x2的圖像對比:當(dāng)a是正數(shù)時,它們的頂點(diǎn)、對稱軸完全相同,只是張口大小不同;而且當(dāng)a的絕對值越大張口越小,a的絕對值越小張口越大。與y=x2和y=-x2的圖像關(guān)系相同,y=ax2中a是正數(shù)與a是負(fù)數(shù)時圖像的開口方向不同。例如y=3x2

        的圖像的張口要比y=x2的圖像的張口小,y=x2的圖像的張口要比y=x2的圖像的張口大;y=-3x2的圖像的張口大小與y=3x2的圖像的張口大小相同,只是它們的開口方向相反。

        理解了y=ax2(a≠0),接下來探究y=ax2+k(a≠0)的圖像。通過畫圖,可以看到,這一函數(shù)的圖像(如圖2),只是在y=ax2的圖像的基礎(chǔ)上向上或向下平移|k|個單位。當(dāng)k是正數(shù)時,向上平移;當(dāng)k是負(fù)數(shù)時,向下平移。頂點(diǎn)坐標(biāo)是(0,k),對稱軸還是y軸。例如y=2x2+1的頂點(diǎn)坐標(biāo)是(0,1);y=-3x2-1的頂點(diǎn)坐標(biāo)是(0,-1)。

        3? ?y=a(x-h)2+k(a≠0)的圖像和性質(zhì)

        在探究了y=ax2(a≠0)和y=ax2+k(a≠0)的圖像基礎(chǔ)上,再來探究y=a(x-h)2+k(a≠0)的圖像。通過五點(diǎn)法描點(diǎn)作出圖像(如圖3),可以發(fā)現(xiàn)y=a(x-h)2+k(a≠0)的圖像和y=ax2+k(a≠0)的圖像形狀和大小相同,只是對稱軸向右或向左平移了|h|個單位。當(dāng)h是正數(shù)時對稱軸向右平移,當(dāng)h是負(fù)數(shù)時對稱軸向左平移。對稱軸是x=h,頂點(diǎn)坐標(biāo)是(h,k)。

        如y=2(x-1)2+1的頂點(diǎn)坐標(biāo)是(1,1),對稱軸是x=1,它可以看做是y=2x2+1的圖像向右平移了1個單位;y=2(x+1)2+1的頂點(diǎn)坐標(biāo)是(-1,1),對稱軸是x=-1,它可以看做是y=2x2+1的圖像向左平移了1個單位。

        此外,所有的二次函數(shù)都可以寫成y=a(x-h)2+k(a≠0)。當(dāng)h=0時,就是函數(shù)y=ax2+k(a≠0);當(dāng)k=0時,就是函數(shù)y=a(x-h)2(a≠0);當(dāng)h=0、k=0時,就是函數(shù)y=ax2(a≠0);當(dāng)a=1、h=0、k=0時,就是函數(shù)y=x2。對于一般形式的二次函數(shù)y=ax2+bx+c(a≠0),也可以通過配方的方法轉(zhuǎn)化成y=a(x-h)2+k(a≠0)的形式,轉(zhuǎn)化后的結(jié)果為

        y=a(x+)2+(a≠0),它的對稱軸是x=,

        頂點(diǎn)坐標(biāo)是(,)。如y=x2+2x+3可變形為y=(x+1)2+2,它的頂點(diǎn)坐標(biāo)是(-1,2),對稱軸是x=-1;再

        如y=3x2-2x+5可變形為y=3(x-)2+,它的頂點(diǎn)坐標(biāo)是(,),對稱軸是x=。

        按照上述順序,由簡入難,循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí)二次函數(shù),找到與之對應(yīng)的具體二次函數(shù)認(rèn)真思考、舉一反三、反復(fù)練習(xí),每一種類型都堅持這樣去做,便會弄清它們之間的聯(lián)系與區(qū)別,那么二次函數(shù)圖像和性質(zhì)的問題就會迎刃而解。如y=5x2、y=5x2-2、y=5(x-1)2、y=5(x-1)2-2

        (即y=5x2-10x+3),這些二次函數(shù)圖像的形狀如何,它們的頂點(diǎn)坐標(biāo)、對稱軸分別是什么?y=5x2-2、y=5(x-1)2、y=5(x-1)2-2(即y=5x2-10x+3),這些函數(shù)的圖像是由函數(shù)y=5x2的圖像怎樣移動得到的?認(rèn)真分析各個函數(shù)的圖像特點(diǎn)、函數(shù)間的移動變化規(guī)律,二次函數(shù)的實(shí)質(zhì)也就弄明白了。

        初學(xué)二次函數(shù)的學(xué)生,不要被一條條抽象的曲線嚇住了,按照上述學(xué)習(xí)步驟,逐步揭開數(shù)量變化與圖形之間的關(guān)系,認(rèn)真思考,積極訓(xùn)練,一定能學(xué)好二次函數(shù)。

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