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二次函数的深层理解、题目技巧和应用

轩辕娅童 4 天前
请在学习完初识二次函数后再来学习。
观前提示:本章会不定期增补修改
对\(a,b,c\)的理解

前面已经说过,\(a\)决定的是开口方向和大小。
那\(b\)呢?
根据顶点\(V\)的横坐标\(-\frac b {2a}\)可知,如果\(a,b\)异号,则顶点横坐标为正;同号则为负。
你可能认为这没有什么用,但请务必记住。在后面的题目中,你会见识到这一点的重要性。
\(c\)就比较简单了,其表示的是抛物线与\(y\)轴交点的纵坐标(进阶一点来说就是在\(y\)轴上的截距)。
待定系数法确定二次函数

主播主播你怎么只知道抄你的反比例函数
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别问,问就是懒得重想标题了
来看一道期末真题。
(\(2023\)·鼓楼)求下列二次函数的表达式:
\((1)\)已知二次函数图像经过点\((3,0)\),\((-2,0)\)和\((0,6)\)。
\((2)\)已知二次函数图像顶点为\((2,0)\)且经过\((-2, 4)\)。
第一题还是比较简单的,照着一次函数和反比例函数来:
解:设二次函数表达式为\(y=ax^2+bx+c(a\neq 0)\)。
由题意得:

\[\left\{\begin{aligned}&9a+3b+c=0 \\&4a-2b+c=0\\&c=6\\\end{aligned}\right.\]
爆破一手,解得:

\[\left\{\begin{aligned}&a=-1 \\&b=1\\&c=6\\\end{aligned}\right.\]

\[\therefore 二次函数表达式为y=-x^2+x+6\]
第二题,我先把笨办法讲掉,然后再说简单的。
解:设二次函数表达式为\(y=ax^2+bx+c(a\neq 0)\)。
由题意得:

\[\left\{\begin{aligned}&-\frac b {2a}=2 &①\\&\frac {4ac-b^2} {4a}=0&②\\&4a-2b+c=4&③\\\end{aligned}\right.\]
有些同学不知道怎么解的,我把简易过程放在这里。

\[②, 4a\ne 0\Rightarrow 4ac-b^2=0\Rightarrow b^2=4ac\]

\[①\Rightarrow b=-4a\]

\[把b=-4a代入②\Rightarrow 16a^2=4ac\]

\[\because a\ne 0\therefore c=4a\]

\[把b=-4a, c=4a代入③\Rightarrow a=\frac 1 4\]
经过代数爆破,非非非非非非常容易解得:

\[\left\{\begin{aligned}&a=\frac 1 4 \\&b=-1\\&c=1\\\end{aligned}\right.\]

\[\textcolor{red} {经检验},二次函数表达式为y=\frac 1 4x^2-x+1\]
想必各位已经想到第二种方法了,那就是用顶点式。
解:设二次函数表达式为\(y=a(x+h)^2+k(a\neq 0)\)。

\[\because 顶点坐标为(2, 0)\]

\[\therefore h=-2, k=0\Rightarrow y=a(x-2)^2\]
由题意得:

\[a(-2-2)^2=4\]
解得:

\[a=\frac 1 4\]

\[\therefore 二次函数表达式为y=\frac 1 4(x-2)^2\]
你必须承认这是本题最简单的方法了。只要一个一元一次方程,岂不美哉!
你又动起了脑筋。哎,顶点式这么好用,那\((1)\)能不能用啊。
当然可以。
解:设二次函数表达式为\(y=a(x+h)^2+k(a\neq 0)\)。

\[\because 函数图像过(3, 0), (-2,0)\]

\[\therefore 根据对称性,顶点横坐标为\frac {3+(-2)} 2=\frac 1 2\]

\[\therefore h=-\frac 1 2\Rightarrow y=a(x-\frac 1 2)^2+k\]
由题意得:

\[\left\{\begin{aligned}&a(3-\frac 1 2)^2+k=0 \\&a(-\frac 1 2)^2+k=6\\\end{aligned}\right.\]
(要注意这边千万不能再用\((3,0)\)和\((-2, 0)\)了,不然算出来方程组无解的。)
解得:

\[\left\{\begin {aligned}& a=-1\\& k=\frac {25} 4\\\end {aligned}\right.\]

\[\therefore 二次函数表达式为y=-(x-\frac 1 2)^2+\frac {25} 4\]
你必须承认这是本题最简单的方法了。只要一个二元一次方程组,岂不美哉!
不!这不是最简单的方法!
我 们 要 设 表 达 式 为 \(y=a(x-3)(x+2)(a\ne 0)\) 。
由 题 意 得

\[-3\cdot 2a=6\]
解 得

\[a=-1\]

\[\therefore y=-(x-3)(x+2)=-x^2+x+6\]
为什么能这么设?这是我们要考虑的一个问题。以下内容仅做拓展。
都说三点确定一条抛物线(第\((1)\)题的法\(1\)已经告诉我们),那如果一条抛物线与\(x\)轴有两个交点,那就是已经确定了抛物线的零点位置。
根据十字相乘法,能够因式分解的二次三项式\(x^2+px+q\),总能分解为\((x+a)(x+b)\)的形式。那为何不直接将二次函数中的二次三项式写成十字相乘的形式呢?
需要说明一点,即我们这里的十字相乘不再局限于整数域(\(\N\)),而扩展到了有理数域。也就是说,分解后的结果可以是\((x-1145.4514)(x+5418.4188)\),而“能因式分解”的条件也变为了:二次三项式等于\(0\)所形成的方程有两个不等的实数根
目的是因式分解;条件是与\(x\)轴有两个交点,或者说能够因式分解。步骤就很简单了。因式分解后,二次三项式变为一个多项式乘积的形式。只要任意一个因式为\(0\),最终值一定为\(0\)。
令二次三项式为\(S\)。根据试根法,因为当\(x=3\)时\(S=0\),因此\(S\)中必含因式\(x-3\);同理,\(S\)中必含因式\(x+2\)。由于它是二次三项式,不可能有其它含\(x\)的因式,故因式分解后的基本形式确定:\((x+2)(x-3)\)。
当你确定基本形式后,你会发现如果直接将该形式作为二次函数的运算部分,二次项系数就被固定下来是\(1\)了。况且,你这才两个点呢。要想控制二次项系数(或者,从下面的图中看来,控制开口大小和方向),就加上一个系数\(a\)。
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拓展部分到此结束。如果上面没听懂,你只需要记住:
如果已经给出一个二次函数和\(x\)轴有两个交点,最好是给出其中一个或两个交点的坐标(设它们分别为\((p, 0)\),\((q, 0)\)),就可以使用一种课本不承认的表示形式:\(y=a(x-p)(x-q)\)。这样通常可以简便计算。
这禁忌之术就被称为:
交点式(\(\text {intersection form}\))。
二次函数与取值范围

许韦升听题!朕要烤烤你。
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对于抛物线\(y=x^2\),当\(-2
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