师:同学们好,今天我们一起来复习二次函数的图像和性质。先来看本节课主要内容:第一,二次函数的定义;第二,二次函数的解析式;第三,二次函数的图像与性质;第四,二次函数图像的平移;第五,二次函数与方程不等式。
下面回顾第一个知识点:什么是二次函数?一般地,形如(y = ax2 + bx + c)((a)、(b)、(c)为常数,且(a ≠ 0))的函数称为二次函数,这是结构化定义。观察发现(y)的表达式是二次三项式,(a)是二次项系数,(b)是一次项系数,(c)是常数项。特别注意,(a ≠ 0),即二次项系数不为(0)。
下面做两道题巩固一下。看例题一第一小问,已知二次函数(y = x2 - 2x - 3),(a)等于多少?
生:(a = 1)。
师:非常棒,(b)等于多少?
生:(b = -2)。
师:(c)呢?
生:(c = -3)。
师:这里要注意,系数是带着符号的。接下来看第二小问,当(m)取何值时,(y)是关于(x)的二次函数。有同学说,因为是二次函数,所以(m2 + 3m + 2 = 2),解出来(m? = 0),(m? = -3)。答案真的是这样吗?
生:老师不对,还得考虑二次项系数,(m + 3)不能等于(0),(m)不能等于(-3),所以(m)只能取(0)。
师:对,以后遇到这类题目,二次函数定义包含两个条件:一是最高次数为二次,二是二次项系数不为(0),这两个条件缺一不可。
有了定义,思考二次函数有没有解析式?事实上,二次函数有三种不同形式的解析式。第一种是定义给出的一般式;第二种是顶点式(y = a(x - h)2 + k),这里(h)、(k)与顶点坐标有关;第三种是交点式,若二次函数与(x)轴交于两个点,可采用此式。这三种形式可相互转化。
一般通过待定系数法求解二次函数解析式,具体看例题。已知二次函数图像经过(( - 2,0))与((6,0)),最小值是(-32),求这个二次函数的解析式。思考应采用哪种解析式?
生:看到已知两点是与(x)轴的交点,可采用交点式。
师:设(y = a(x - 6)(x + 2)),有了交点式怎么求(a)?还有个条件没用,最小值(-32)。二次函数最小值在哪取到?
生:在顶点处。
师:对,顶点横坐标是对称轴,纵坐标是(-32)。这道题要求出对称轴,根据对称性,对称轴是(x = 2),从而得出顶点坐标是((2, - 32))。代入可求出(a = 2),进一步化简得到(y = 2x2 - 8x - 24)。
可能有同学疑问,求出顶点坐标,为啥不采用顶点式?当然可以,也可采用顶点式,直接设(y = a(x - 2)2 - 32),再代入题目中两点中任意一点即可。又有同学疑问,求出顶点坐标,题目给了两个点,相当于已知三点,也可采用一般式,直接设(y = ax2 + bx + c)联立方程组求出(a)、(b)、(c)。不过对比发现,这道题采用顶点式和交点式更方便。所以以后做题,要根据已知条件,选择合适解析式简化结果。
不管用哪种方式,都是利用待定系数法。有了定义和解析式,回忆一下,一次函数图像是直线,反比例函数图像是双曲线,二次函数图像是什么?
生:是抛物线。
师:对,可采用五点作图法画出抛物线图像,大概有开口向上和开口向下两种情况。思考决定抛物线形状大小、走势的要素有哪些?回忆困难的话,跟老师一起填个表格,以顶点式为例,看对称轴、顶点坐标、最值和增减性。
表格第二列是(a > 0)的情况,第三列是(a < 0)的情况。不管(a)大于(0)还是小于(0),对称轴都是(x = h),顶点坐标都是((h,k))。再看最值,开口向上时,图像先下降后上升,有最低点,函数有最小值,当(x = h)时,(y_{min} = k);开口向下时,图像有最高点,函数有最大值,(y_{max} = k)。再看增减性,在对称轴左侧,开口向上时,(y)随(x)增大而减小;在对称轴右侧,(y)随(x)增大而增大。记住图像大致走势,增减性和最值根据图像就能得出。
具体看例题(3),已知二次函数(y = - (x - 6)2 + 8),顶点坐标是多少?
生:((6,8))。
师:最大值呢?
生:(8)。
师:再看第二问,一个对称轴平行于(y)轴的抛物线与(x)轴交于((1,0))和((3,0))两点,它的对称轴是什么?思考一下,抛物线是轴对称图形,对称轴是两点连线的垂直平分线上,根据图像很快得出对称轴是(x = 2)。解题时也可直接用交点式的对称轴公式(x = \frac{x? + x?}{2}),一般式通常化为顶点式,求出对称轴(x = -\frac{b}{2a})。记住这两个公式,做题会更方便。接下来看例题。
这道题给一个函数图像,判断下列哪个选项错误。从选项看都是求字母符号,先思考(a)的符号,怎么确定?
生:图像开口向下,(a < 0)。
师:对,再看图像与(y)轴正半轴相交,(c)的符号呢?
生:(c > 0)。
师:那么(ac)的乘积呢?
生:(ac < 0),(A)选项正确。
师:再看(B)选项,(b2 - 4ac)怎么判定?回忆一下,(b2 - 4ac)是判别式(\Delta),存在于一元二次方程中,二次函数与一元二次方程有什么关系?
生:当(y = 0)时,二次函数变成一元二次方程。
师:从图像看,抛物线与(x)轴交于两个点,方程有几个实数根?
生:两个不相等的实数根,(b2 - 4ac > 0),(B)选项正确。
师:再看(C)选项,思考对称轴,题目告知对称轴是(x = 1),对称轴(x = -\frac{b}{2a} = 1),(b)应该等于什么?
生:(b = -2a),(C)选项错误。
师:这道题应选(C),但老师有个疑问,为什么(D)选项正确?为什么(a - b + c = 0)?
生:因为抛物线与(x)轴交于((3,0)),根据对称性,对称轴是(x = 1),与(x)轴另一个交点是(( - 1,0)),所以(D)选项正确。
师:通过这两道题,以后根据二次函数图像判定系数符号要注意,判定(a)的符号看抛物线开口方向;(c)的符号看抛物线与(y)轴交点纵坐标;(b)的符号联系抛物线对称轴,若对称轴在(y)轴右侧,(-\frac{b}{2a} > 0);若在左侧,(-\frac{b}{2a} < 0);若在(y)轴上,(-\frac{b}{2a} = 0)。遇到(b2 - 4ac),看抛物线与(x)轴交点个数;出现(a + b + c)和(a - b + c)的符号,看图像当(x = 1)或(x = - 1)时的点的纵坐标。
不同函数图像可通过平移变换得到,比如把(y = ax2)平移到一般二次函数,通过上下左右平移,平移规律是“上加下减、左加右减”,上下是针对整个表达式加减,左右是针对自变量(x)加减。具体看例题,若抛物线(y = x2)向左平移三个单位,根据平移规律“左加”,(x)位置上加(3),整理得到(y = x2 + 6x + 9),再向下平移,注意是在前一问基础上,直接在解析式后面减(2)。
再看第二问,如果抛物线(y = x2)经过怎样平移得到(y = x2 - 2x + 2)?为清楚看到(x)与(y)变化,把一般式配方得到顶点式,从顶点表达式发现(x)位置减了(1),所以向右平移一个单位,整个解析式后面加了(1),再向上平移一个单位。也可通过特殊点平移,原函数顶点坐标是((0,0)),目标函数顶点坐标是((1,1)),从((0,0))变到((1,1)),横坐标加(1),纵坐标也加(1),相当于右移一个单位,再上移一个单位。记住平移规律,解题效率会大大增加。
最后看二次函数与方程不等式的联系。通过前面例题发现,二次函数(y = 0)时变成一元二次方程。从数的角度,一元二次方程的解对应二次函数(y = 0)时相应的(x)值;从图形角度,图像与(x)轴交点的横坐标对应一元二次方程的解。
若(y > 0)或(y < 0),二次函数变成不等式,不等式解集可从数和形的角度思考。老师以形的角度为例,(y > 0)时,二次函数图像位于(x)轴上方;(y < 0)时,图像位于(x)轴下方,找到相应(x)取值范围即可。具体看例题(6),题目给两个函数图像,一个二次函数,一个一次函数,两图像交于(A)、(B)两点,求使得(Y? > Y?)时(x)的取值范围。怎么思考(Y? > Y?)?
生:(Y?)是抛物线,(Y?)是直线,在两个交点处分别做平行于(y)轴的直线,将平面直角坐标系分成三个区域,找到(Y?)图像在(Y?)图像上方的区域,答案是(x < -2)或(x > 8)。
师:老师再问,如果(Y? ≤ Y?),结果是什么?
生:找到二次函数图像低于或在一次函数图像下方的区域,(x)的取值范围是(x ≥ -2)且(x ≤ 8)。
师:至于(-2)和(8)为什么能取到,课后思考。老师再问,方程(ax2 + bx + c = kx + m)的解是什么?
生:等号左边是(Y?)表达式,右边是(Y?)表达式,就是问(Y? = Y?)时的解,从图像上看是寻找两个图像交点的横坐标。
师:所以以后求解二次函数与方程、不等式的关系,先学会看图找交点,最后利用数形结合思想。
这是今天这堂课的所有内容。现在一起回忆本节课主要内容。首先思考二次函数解析式怎么确定,通过待定系数法;其次思考如何根据二次函数图像得出性质,怎样判定相应系数符号,以及二次函数与方程不等式有怎样的联系。这些问题都要结合数形结合思想。本节课始终贯穿函数思想和方程思想。好,这节课就上到这里。
