聯(lián)系,就是事物之間以及事物內部諸要素之間的相互影響、相互制約和相互作用的關系。初中階段函數(shù)的學習包含一次函數(shù)、反比例函數(shù)和二次函數(shù)。如果我們能積極運用聯(lián)系的觀點來學習二次函數(shù),必將取得事半功倍的效果。
一、“二次函數(shù)”的學習內容
從一次函數(shù)以及反比例函數(shù)的學習來看,學習一種新的函數(shù)大致包括以下內容:(1)函數(shù)的概念;(2)函數(shù)的圖像與性質;(3)函數(shù)與相應方程的聯(lián)系;(4)用函數(shù)解決實際問題?!岸魏瘮?shù)”的學習也是從以上幾個方面展開的。我們了解了二次函數(shù)的學習內容就相當于知道了“到哪里去”,否則我們的學習內容將是零碎的,不知道知識展開的一般思路。
二、“二次函數(shù)”的學習路徑
二次函數(shù)的概念形成,也是像一次函數(shù)、反比例函數(shù)一樣,通過具體的實例,經歷歸納、抽象、概括等過程(如例1),同時我們也感受到二次函數(shù)是描述現(xiàn)實世界中變化規(guī)律的數(shù)學模型。
例1 填空:(1)一粒石子投入水中,激起的波紋不斷地向外擴展,擴大的圓的面積S與半徑r之間的函數(shù)關系式是;
(2)用16m長的籬笆圍成一個長方形的封閉圍欄,圍欄的面積y(m2)與長方形的長x(m)之間的函數(shù)關系式為 ;
(3)要給一個邊長為x (m)的正方形實驗室鋪設地板,已知某種地板的價格為每平方米240元,踢腳線價格為每米30元,如果其他費用為1000元,那么總費用y(元)與x(m)之間的函數(shù)關系式是。
【評析】通過觀察、比較,概括出上述函數(shù)關系式的共同之處,進而引出二次函數(shù)的概念。
二次函數(shù)的圖像與性質的學習,也是經歷先由函數(shù)關系式猜想出其性質,然后畫出函數(shù)圖像,進一步完善函數(shù)的性質,并借助圖像直觀感受到二次函數(shù)的一系列性質,體會到數(shù)形結合的思想。
例2 請你說說函數(shù)y=2x2具有哪些性質?
【評析】首先通過關系式發(fā)現(xiàn),2>0,無論x取何值,總有x2≥0,所以y≥0;由于字母x的指數(shù)為2,所以x取互為相反數(shù)的兩個數(shù)時,其函數(shù)值相等,進一步分析可知函數(shù)圖像具有對稱性。然后通過畫函數(shù)圖像,借助圖像獲得更多函數(shù)的性質。
類似于一次函數(shù),二次函數(shù)與一元二次方程的聯(lián)系,也是從表達式和圖像兩個角度來理解的。從關系式看,一元二次方程ax2+bx+c=0 的解就是二次函數(shù)y為0時,自變量x的取值;從二次函數(shù)的圖像看,一元二次方程ax2+bx+c=0 的解就是二次函數(shù)的圖像與 x軸交點的橫坐標。當然,借助二次函數(shù)的圖像可以理解ax2+bx+c>0或ax2+bx+c<0的意義。
例3 函數(shù)y=ax2+bx+c的圖像如圖1所示,那么關于x的方程ax2+bx+c-4=0的根的情況是()。
圖1
A.有兩個相等的實數(shù)根
B.有兩個異號的實數(shù)根
C.有兩個不相等的實數(shù)根
D.沒有實數(shù)根
【評析】根據(jù)拋物線的頂點的縱坐標為4,判斷方程ax2+bx+c-4=0的根的情況即是判斷函數(shù)y=ax2+bx+c的圖像與過點(0,4)且與x軸平行的直線的交點情況。
例4 如圖2是二次函數(shù)y=ax2+bx+c的部分圖像,由圖像可知不等式ax2+bx+c<0的解集為()。
A.x<-1或x>5 B.x>5
C.-1 <E:\初中生\9年級語文\黃秀旺-2.tif> 圖2 【評析】由圖像可知對稱軸是過點(2,0)且與y軸平行的直線,與x軸一個交點是(5,0),則另一個交點為(-1,0),結合函數(shù)圖像即可求得ax2+bx+c<0的解集。 運用二次函數(shù)解決實際問題,也與一次函數(shù)、反比例函數(shù)類似,根據(jù)實際問題中的相等關系,建立函數(shù)關系式,然后利用函數(shù)的性質解決問題。 當了解了“二次函數(shù)”的學習路徑時,我們不僅知道“到哪里去”,更知道“怎么到那里”。從中領悟到研究函數(shù)的方法,有利于提升探究能力,發(fā)展數(shù)學學科素養(yǎng)。 以上我們更多看出二次函數(shù)與一次函數(shù)、反比例函數(shù)之間的類似之處或相同之處,但聯(lián)系的觀點并不僅僅是相似,也有不同之處。接下來重點交流“二次函數(shù)的圖像與性質”。 三、“二次函數(shù)的圖像與性質”的深思考 許多同學會脫口而出“列表、描點、連線”,我不禁想問,對二次函數(shù)來說,怎么列表(列表指表中給出一些自變量的值及其對應的函數(shù)值,下同)呢?現(xiàn)在想想看,因為一次函數(shù)的圖像是直線,所以列表時即使隨意也沒有關系。而二次函數(shù)的圖像不是直線,所以列表就沒有那么“隨意”了。那該怎么辦呢,我想最好的辦法是嘗試,只要幾位同學一起嘗試,相信對畫二次函數(shù)圖像之前的列表這一步就會感到困惑,這樣的困惑就是一種寶貴的學習財富。嘗試之后我們發(fā)現(xiàn),二次函數(shù)的圖像是軸對稱圖形,所以回頭反思,列表是在認識圖像是軸對稱圖形之下的理性作為,而不可以“任性”。 那連線呢?毫無疑問,連線不是用直尺連接兩個點。從一次函數(shù)到反比例函數(shù),大家在“連線”這步是有體會的。同樣,對于二次函數(shù),連線就是用平滑的曲線順次連接各點,它的圖像是“曲線”,我們稱為拋物線。 例5 畫出函數(shù)y=-x2+1的圖像。 【評析】畫二次函數(shù)的圖像的一般步驟是列表、描點、連線。其中列表是關鍵,通過關系式明晰了圖像的頂點坐標、圖像的對稱性,在此認識下的“列表”才是明智之舉。如本例的列表: [x … -3 -2 -1 0 1 2 3 … y … … ] 通過二次函數(shù)的圖像,我們發(fā)現(xiàn)二次函數(shù)有許多性質,比如,圖像是軸對稱圖形,圖像的開口方向因a的符號而不同,圖像有最低點或最高點,在對稱軸的左右兩邊函數(shù)y與自變量x的變化情況不同。這些性質與一次函數(shù)、反比例函數(shù)的性質不同,但觀察圖像的視角有相似之處,所以我們在探究二次函數(shù)的圖像與性質時,既要借助一次函數(shù)、反比例函數(shù)來聯(lián)想,也要知道它們之間的不同之處。 總之,只要我們善于用聯(lián)系的觀點看二次函數(shù)的學習,我們就可以對函數(shù)這一知識板塊有整體的認識。我們不僅習得與二次函數(shù)相關的知識與方法,更能提升我們探究函數(shù)的能力,乃至提升我們探究數(shù)學的能力。 (作者單位:江蘇省南京市江寧區(qū)教學研究室)