文/陳俊
從“數(shù)”上看,二次函數(shù)是研究最優(yōu)化問題的常用數(shù)學(xué)模型。我們常用它來研究最大面積、最大利潤、最小能耗等數(shù)學(xué)問題。從“形”上看,二次函數(shù)的圖像是拋物線——人們常見的曲線之一,拱橋、隧道、美麗的噴泉、鉛球的投擲、跳遠、跨欄等都與拋物線有關(guān)。
蘇科版數(shù)學(xué)教材九年級下冊第20頁習(xí)題第9 題:怎樣平移函數(shù)y=-x2的圖像,可以得到函數(shù)y=-x2-8x-7的圖像?
【解析】二次項系數(shù)a相同的情況下,二次函數(shù)圖像的平移,其實質(zhì)就是頂點的平移。因此,解決這個問題的關(guān)鍵就是要抓住一個關(guān)鍵點——頂點。
函數(shù)y=-x2的頂點是(0,0),函數(shù)y=-x2-8x-7=-(x+4)2+9的頂點是(-4,9)。
因為點(0,0)先向左平移4 個單位長度,再向上平移9 個單位長度,可得到點(-4,9),所以函數(shù)y=-x2的圖像也同樣先向左平移4個單位長度,再向上平移9個單位長度,可得到函數(shù)y=-x2-8x-7 的圖像。
利用二次函數(shù)表達式確定頂點,通過頂點的平移,可以確定二次函數(shù)圖像的平移。反之,利用二次函數(shù)圖像的平移,可以確定頂點的平移,從而確定平移后的函數(shù)表達式。
蘇科版數(shù)學(xué)教材九年級下冊第37頁復(fù)習(xí)鞏固第14 題:把二次函數(shù)y=x2+bx+c的圖像向下平移1 個單位長度,再向左平移5 個單位長度后,所得的拋物線的頂點坐標(biāo)為(-2,0)。寫出原拋物線相應(yīng)的函數(shù)表達式。
【解析】二次函數(shù)y=x2+bx+c的圖像向下平移1個單位長度,再向左平移5個單位長度,說明頂點也發(fā)生了同樣的平移。我們將平移后得到的頂點坐標(biāo)(-2,0)先向上平移1 個單位長度,再向右平移5 個單位長度,就可以反向平移到變化前的位置(3,1)。由頂點式就可以寫出原來的二次函數(shù)表達式:y=(x-3)2+1=x2-6x+10。
我們通過教材上的這兩個問題,可以知道:二次項系數(shù)a相同的情況下,二次函數(shù)圖像的平移,其實質(zhì)就是頂點的平移。緊扣這個關(guān)鍵點,抓住本質(zhì),在解決更復(fù)雜的二次函數(shù)平移問題時,就會有思路和方法了。
(2023·浙江溫州)一次足球訓(xùn)練中,小明從球門正前方8m 的A處射門,球射向球門的路線呈拋物線。當(dāng)球飛行的水平距離為6m 時,球達到最高點,此時球離地面3m。已知球門高OB為2.44m,現(xiàn)以O(shè)為原點建立如圖所示的直角坐標(biāo)系。
(1)求拋物線的函數(shù)表達式,并通過計算判斷球能否射進球門(忽略其他因素)。
(2)對本次訓(xùn)練進行分析,若射門路線的形狀、最大高度均保持不變,則當(dāng)時他應(yīng)該帶球向正后方移動多少米射門,才能讓足球經(jīng)過點O正上方2.25m處?
【解析】(1)拋物線的頂點坐標(biāo)為(2,3),則我們可以設(shè)拋物線表達式為y=a(x-2)2+3。
∴當(dāng)時他應(yīng)該帶球向正后方移動1米射門。
函數(shù)圖像是由點構(gòu)成的。函數(shù)圖像位置的變化,實質(zhì)就是圖像上點的位置的變化。因此,同學(xué)們可以通過研究點的位置變換與其坐標(biāo)的變化,來研究函數(shù)圖像的變換及其表達式的變化。