Функция вида , где называется квадратичной функцией.
График квадратичной функции – парабола.
Рассмотрим случаи:
I СЛУЧАЙ, КЛАССИЧЕСКАЯ ПАРАБОЛА
, то есть , ,
Для построения заполняем таблицу, подставляя значения x в формулу:
Отмечаем точки (0;0); (1;1); (-1;1) и т.д. на координатной плоскости (чем с меньшим шагом мы берем значения х ( в данном случае шаг 1 ), и чем больше берем значений х, тем плавнее будет кривая), получаем параболу:
Нетрудно заметить, что если мы возьмем случай , , , то есть , то мы получим параболу, симметричную относительно оси (ох). Убедиться в этом несложно, заполнив аналогичную таблицу:
II СЛУЧАЙ, «a» ОТЛИЧНО ОТ ЕДИНИЦЫ
Что же будет, если мы будем брать , , ? Как изменится поведение параболы? При парабола изменит форму, она “похудеет” по сравнению с параболой (не верите – заполните соответствующую таблицу – и убедитесь сами):
На первой картинке (см. выше) хорошо видно, что точки из таблицы для параболы (1;1), (-1;1) трансформировались в точки (1;4), (1;-4), то есть при тех же значениях ордината каждой точки умножилась на 4. Это произойдет со всеми ключевыми точками исходной таблицы. Аналогично рассуждаем в случаях картинок 2 и 3.
А при парабола «станет шире» параболы :
Давайте подитожим:
III СЛУЧАЙ, ПОЯВЛЯЕТСЯ «С»
Теперь давайте введем в игру (то есть рассматриваем случай, когда ), будем рассматривать параболы вида . Нетрудно догадаться (вы всегда можете обратиться к таблице), что будет происходить смещение параболы вдоль оси вверх или вниз в зависимости от знака :
IV СЛУЧАЙ, ПОЯВЛЯЕТСЯ «b»
Когда же парабола “оторвется” от оси и будет, наконец, “гулять” по всей координатной плоскости? Когда перестанет быть равным .
Здесь для построения параболы нам понадобится формула для вычисления вершины: , .
Так вот в этой точке (как в точке (0;0) новой системы координат) мы будем строить параболу , что уже нам по силам. Если имеем дело со случаем , то от вершины откладываем один единичный отрезок вправо, один вверх, – полученная точка – наша (аналогично шаг влево, шаг вверх – наша точка); если имеем дело с , например, то от вершины откладываем один единичный отрезок вправо, два – вверх и т.д.
Например, вершина параболы :
, . Теперь главное уяснить, что в этой вершине мы будем строить параболу по шаблону параболы , ведь в нашем случае.
При построении параболы после нахождения координат вершины очень удобно учитывать следующие моменты:
1) парабола обязательно пройдет через точку . Действительно, подставив в формулу x=0, получим, что . То есть ордината точки пересечения параболы с осью (оу), это . В нашем примере (выше), парабола пересекает ось ординат в точке , так как .
2) осью симметрии параболы является прямая , поэтому все точки параболы будут симметричны относительно нее. В нашем примере, мы сразу берем точку (0; -2) и строим ей симметричную относительно оси симметрии параболы, получим точку (4; -2), через которую будет проходить парабола.
3) Приравнивая к , мы узнаем точки пересечения параболы с осью (ох). Для этого решаем уравнение . В зависимости от дискриминанта, будем получать одну (, ), две (, ) или нИсколько () точек пересечения с осью (ох). В предыдущем примере у нас корень из дискриминанта – не целое число, при построении нам особо нет смысла находить корни, но мы видим четко, что две точки пересечения с осью (ох) у нас будут (так как ), хотя, в общем, это видно и без дискриминанта.
Итак, давайте выработаем
Алгоритм для построения параболы, если она задана в виде
1) определяем направление ветвей ( а>0 – вверх, a<0 – вниз)
2) находим координаты вершины параболы по формуле , .
3) находим точку пересечения параболы с осью (оу) по свободному члену , строим точку, симметричную данной относительно оси симметрии параболы (надо заметить, бывает, что эту точку невыгодно отмечать, например, потому, что значение велико… пропускаем этот пункт…)
4) В найденной точке – вершине параболы (как в точке (0;0) новой системы координат) строим параболу . Если , то парабола становится у’же по сравнению с , если , то парабола расширяется по сравнению с
5) Находим точки пересечения параболы с осью (оу) (если они еще сами “не всплыли”), решая уравнение
Пример 1
Пример 2
Замечание 1. Если же парабола изначально нам задана в виде , где – некоторые числа (например, ), то построить ее будет еще легче, потому что нам уже заданы координаты вершины . Почему?
Возьмем квадратный трехчлен и выделим в нем полный квадрат: Посмотрите, вот мы и получили, что , . Мы с вами ранее называли вершину параболы , то есть теперь , .
Например, . Отмечаем на плоскости вершину параболы , понимаем, что ветви направлены вниз, парабола расширена (относительно ). То есть выполняем пункты 1; 3; 4; 5 из алгоритма построения параболы (см. выше).
Замечание 2. Если парабола задана в виде, подобном этому (то есть представлен в виде произведения двух линейных множителей), то нам сразу видны точки пересечения параболы с осью (ох). В данном случае – (0;0) и (4;0). В остальном же действуем согласно алгоритму, раскрыв скобки.
Прежде чем перейти к разбору квадратичной функции рекомендуем вспомнить, что называют
функцией в математике.
Если вы прочно закрепите общие знания о функции (способы задания, понятие графика)
дальнейшее изучение других
видов функций будет даваться значительно легче.
Что называют квадратичной функцией
Запомните!
Квадратичная функция — это функция вида
y = ax2 + bx + c,
где a,
b и с — заданные числа.
Другими словами можно сказать, что если в функции старшая (то есть самая большая) степень,
в которой стоит «x» — это «2»,
то перед нами квадратичная функция.
Рассмотрим примеры квадратичных функций и определим, чему в них равны коэффициенты «a»,
«b» и «с».
Квадратичная функция | Коэффициенты |
---|---|
y = 2x2 − 7x + 9 |
|
y = 3x2 − 1 |
|
y = −3x2 + 2x |
|
Как построить график квадратичной функции
Запомните!
График квадратичной функции называют параболой.
Парабола выглядит следующим образом.
Также парабола может быть перевернутой.
Существует четкий алгоритм действий при построении графика квадратичной функции.
Рекомендуем при построении параболы всегда следовать этому порядку действий, тогда вы сможете избежать ошибок при построении.
Чтобы было проще понять этот алгоритм, сразу разберем его на примере.
Построим график квадратичной функции «y = x2 −7x + 10».
- Направление ветвей параболы
Запомните!
Если «a > 0», то ветви направлены вверх.
Если «a < 0», то ветви направлены вниз.
В нашей функции «a = 1», это означает, что ветви параболы направлены вверх.
- Координаты вершины параболы
Запомните!
Чтобы найти «x0»
(координата вершины по оси «Ox»)
нужно использовать формулу:Найдем «x0» для нашей функции «y = x2 −7x + 10».
Теперь нам нужно найти «y0»
(координату вершины по оси «Oy»).
Для этого нужно подставить найденное значение «x0» в исходную функцию.
Вспомнить, как найти значение функции можно в уроке
«Как решать задачи на функцию» в подразделе
«Как получить значение функции».y0(3,5) =
(3,5)2 − 7 ·3,5 + 10 = 12,25 − 24,5 + 10 =−12,25 + 10 = −2,25
Выпишем полученные координаты вершины параболы.
(·) A (3,5; −2,25) — вершина параболы.
Отметим вершину параболы на системе координат.
Проведем через отмеченную точку ось симметрии, так как парабола — это симметричный график
относительно оси «Oy». - Нули функции
Для начала давайте разберемся, что называют нулями функции.
Запомните!
Нули функции — это точки пересечения графика функции с осью «Ox»
(осью абсцисс).Наглядно нули функции на графике выглядят так:
Свое название нули функции получили из-за того, что у этих точек координата
по оси «Oy» равна нулю.Теперь давайте разберемся, как до построения графика функции рассчитать координаты точек нулей функции.
Запомните!
Чтобы найти координаты точек нулей функции, нужно в исходную функцию подставить вместо
«y = 0».Подставим в заданную функцию «y = x2 −7x + 10»
вместо «y = 0» и решим полученное
квадратное уравнение
относительно
«x» .0 = x2 −7x + 10
x2 −7x + 10 = 0x1;2 =
7 ±
√49 − 4 · 1 · 102 · 1 x1;2 =
x1;2 =
x1 = x2 =
x1 = x2 =
x1 = 5 x2 = 2
Мы получили два корня в уравнении, значит, у нас две точки пересечения
с осью «Ox».
Назовем эти точки и выпишем их координаты.- (·) B (5; 0)
- (·) C (2; 0)
Отметим полученные точки («нули функции») на системе координат.
- Дополнительные точки для построения графика
Возьмем четыре произвольные числовые значения для «x».
Целесообразно брать целые числовые значения на оси «Ox»,
которые наиболее близки к оси
симметрии. Числа запишем в таблицу в порядке возрастания.x 1 3 4 6 y Для каждого выбранного значения «x»
рассчитаем «y».- y(1) = 12 − 7 · 1 + 10 = 1 − 7 + 10 =
4 -
y(3) = 32 − 7 · 3 + 10 = 9 − 21 + 10 =
−2 -
y(4) = 42 − 7 · 4 + 10 = 16 − 28 + 10 =
−2 -
y(6) = 62 − 7 · 6 + 10 = 36 − 42 + 10 =
4
Запишем полученные результаты в таблицу.
x 1 3 4 6 y 4 −2 −2 4 Отметим полученные точки графика на системе координат (зеленые точки).
Теперь мы готовы построить график.
На забудьте после построения подписать график функции. - y(1) = 12 − 7 · 1 + 10 = 1 − 7 + 10 =
Краткий пример построения параболы
Рассмотрим другой пример построения графика квадратичной функции.
Только теперь запишем алгоритм построения коротко без подробностей.
Пусть требуется построить график функции
«y = −3x2 − 6x − 4».
- Направление ветвей параболы
- Координаты вершины параболы
x0 =
x0 = == −1
y0(−1) = (−3) · (−1)2 − 6 · (−1) − 4 =
−3 · 1 + 6 − 4 = −1(·) A (−1; −1)
— вершина параболы.
- Нули функции
Точки пересечения с осью «Ox» (y = 0).
0 = −3x2 − 6x − 4
−3x2 − 6x − 4 = 0 |·(−1)
3x2 + 6x + 4 = 0
x1;2 =
−6 ±
√62 − 4 · 3 · 42 · 1 x1;2 =
x1;2 =
Ответ: нет действительных корней.Так как корней нет, значит, график функции не пересекает ось
«Ox». - Вспомогательные точки для: «x = −3»;
«x = −2»;
«x = 0»;
«x = 1». Подставим в исходную функцию
«y = −3x2 − 6x − 4».- y(−3) = −3 · (−3)2 − 6 · (−3) − 4
= −3 · 9 + 18 − 4 = −27 + 14 = −13 -
y(−2) = −3 · (−2)2 − 6 · (−2) − 4
= −3 · 4 + 12 − 4 = −12 + 12 − 4 = −4 -
y(0) = −3 · 02 − 6 · 0 − 4
= −4 -
y(1) = −3 · 12 − 6 · 1 − 4
= −3 −6 − 4 = −13
x −3 −2 0 1 y −13 −4 −4 −13 - y(−3) = −3 · (−3)2 − 6 · (−3) − 4
«a = −3» — ветви параболы направлены вниз.
Отметим вспомогательные точки. Отмечаем на системе координат только те точки, которые
не выходят за масштаб нашей системы координат, то есть точки
«(−2; −4)» и «(0; −4)».
Построим и подпишем график функции.
Ваши комментарии
Важно!
Чтобы оставить комментарий, вам нужно войти на наш сайт при помощи
«ВКонтакте».
Оставить комментарий:
График квадратичной функции
График квадратичной функции y=ax²+bx+c, (где a, b, c — числа, причём a≠0) — парабола. При a>0 ветви параболы направлены вверх, при a<0 — вниз.
Как и в частном случае — y=±x²+bx+c — существуют различные способы построения графика функции y=ax²+bx+c. Рассмотрим два из них.
I способ — по точкам.
1) Ищем координаты вершины параболы.
2) Находим точки пересечения графика с осями координат.
3) Для более точного изображения графика подбираем дополнительные точки. Прямая, проходящая через вершину параболы параллельно оси Ox, является осью симметрии параболы. Поэтому в качестве дополнительных точек можно взять несколько точек либо справа, либо слева от вершины (где проще находить y), после чего построить симметричные им точки.
Примеры.
1) Построить график функции y=0,25x²+0,5x-4,75.
Решение:
y=0,25x²+0,5x-4,75 — квадратичная функция. График — парабола ветвями вверх (так как a=0,25>0). Координаты вершины параболы
Первая точка графика — (-1; -5).
Ищем точки пересечения параболы с осями координат. В точке пересечения с осью Ox y=0, то есть нужно решить уравнение 0,25x²+0,5x-4,75=0. Его дискриминант равен 5, искать корни смысла нет, поскольку положение точек в этом случае можно найти только приближенно.
В точках пересечения с осью Oy x=0, поэтому y(0)=0,25∙0²+0,5∙0-4,75=-4,75.
Вторая точка графика — (0; -4,75).
Прямая x= -1, проходящая через вершину параболы параллельно оси Ox, является осью симметрии параболы.
В качестве дополнительных берем точки справа от оси симметрии (проще вычислять y).
Найдём значение функции при x=1, x=3, x=5 и x=7 (удобнее брать нечётные значения x, поскольку в этом случае получаем целые значения y).
y(1)=0,25∙1²+0,5∙1-4,75=-4, точка (1; -4);
y(3)=0,25∙3²+0,5∙3-4,75=-1, точка (3; -1);
y(5)=0,25∙5²+0,5∙5-4,75=4, точка (5; 4);
y(7)=0,25∙7²+0,5∙7-4,75=11, точка (7; 11).
Найденные точки отмечаем на координатной плоскости. Строим точки, симметричные отмеченным относительно прямой x= -1. Через полученные точки проводим параболу:
График квадратичной функции y=0,25x²+0,5x-4,75
2) Построить график функции y= -2x²+12x-10.
Решение:
y= -2x²+12x-10 — квадратичная функция. График — парабола ветвями вверх (так как a=-2<0).
Координаты вершины параболы
(3; 8) — вершина, x=3 — ось симметрии параболы.
В точках пересечения графика с осью Ox y=0, то есть решаем уравнение -2x²+12x-10=0. Его корни — x=1 и x=5. Получили точки графика (1; 0) и (5; 0).
В точке пересечения графика с осью Oy x=0:
y= -2∙0²+12∙0-10= -10. Точка графика — (0; -10).
Дополнительную точку возьмём справа от оси симметрии: x=2.
y= -2∙2²+12∙2-10= 6, (2; 6).
Найденные 5 точек отмечаем на координатной плоскости. Находим еще две точки, симметричные относительно прямой x=3 точкам (0; -10) и (2; 6). Через эти семь точек проводим параболу:
График квадратичной функции y=-2x²+12x-10
3) Построить график функции
Решение:
— квадратичная функции. Её графиком является парабола, ветви которой направлены вверх (так как a=1/3>0). Координаты вершины параболы
Первая точка графика — вершина (1,5; 1,25) — найдена.
Чтобы найти точки пересечения графика с осью Ox, надо решить уравнение
Его дискриминант — число отрицательное. Значит, уравнение не имеет корней, а график функции не пересекает ось абсцисс.
Чтобы найти точку пересечения графика с осью Oy, находим значение функции при x=0:
Вторая точка графика — (0; 2).
Прямая x=1,5, проходящая через вершину параболы — её ось симметрии. Найдем пару точек графика слева от оси симметрии.
Таким образом, получили ещё две точки
На координатной плоскости отмечаем найденные точки, затем — точки, симметричные им относительно оси симметрии, и проводим через них параболу:
График квадратичной функции y=(1/3) x²-x+2
В алгебре с построением графиков, в том числе, графиков квадратичных функций, приходится иметь дело при решении заданий из самых разных разделов. Вот почему важно вовремя успешно овладеть навыками построения квадратичной параболы.
Другой способ построения графика квадратичной функции рассмотрим в следующий раз.
Математика
Тестирование онлайн
Определение. График
Квадратичной (квадратной) функцией называется функция вида
где a, b, с – числа.
Графиком квадратичной функции является парабола.
Парабола имеет вершину, ось, проведенная через вершину и параллельная оси Оу, делит параболу на две симметричные части. Вершиной параболы называется точка
Если коэффициент а>0, то ветви параболы направлены вверх, если a<0, то ветви параболы направлены вниз.
Свойства квадратичной функции y=x2
1) Областью определения функции является множество всех действительных чисел, т.е.
2) Множеством значений функции является промежуток
3) Значение функции y=0 является наименьшим, а наибольшего значения функция не имеет.
4) Функция является четной, график симметричен относительно оси Оу.
5) Функция непериодическая.
6)Парабола имеет с осями координат единственную общую точку (0;0) – начало координат.
7) Значение аргумента x=0 является нулем функции.
8) На промежутке функция убывающая, а на промежутке – возрастающая.
9) Функция принимает положительные значения на множестве , т.е. все точки параболы, кроме начала координат.
Преобразование параболы
Функция y=x2 – частный случай квадратичной функции.
Квадратичную функцию всегда можно привести у виду , а затем построить параболу с помощью ее геометрических преобразований.
Для построения параболы необходимо:
1) Найти координаты вершины
2) Построить ось симметрии, проанализировать куда направлены ветви параболы
3) Найти точки пересечения параболы с осью Ox (нули), если они есть, решив уравнение
4) Найти точку пересечения с осью Оу, решив уравнение
Парабола присутствует в мире математики, физики и других наук. По траектории параболы передвигаются искусственные спутники, которые стремятся покинуть пределы Солнечной системы, мяч при игре в волейбол тоже описывает её траекторию. Нужно уметь строить параболу. А чтобы это не составляло труда, надо знать, как найти вершину параболы.
Содержание:
- Нахождение вершины параболы: способы, примеры, советы
- Первый способ
- Второй способ
- Третий способ
- Построение параболы
- Советы
- Видео
Нахождение вершины параболы: способы, примеры, советы
График функции y = ax2+ bx + c, где a — первый коэффициент, b – второй коэффициент, c – свободный член, называется параболой. Но обратите внимание на тот факт, что a ≠0.
У каждой точки параболы есть симметричная ей, кроме одной точки, и эта точка называется вершиной. Для того чтобы найти точку, которая является вершиной, нужно определиться, что такое точка на графике. Точка на графике – это определённая координата по оси абсцисс и по оси ординат. Она обозначается как (x; y). Давайте разбираться, как найти заветные числа.
Первый способ
Если вы хотите знать, как необходимо правильно вычислять координаты вершины, то нужно только выучить формулу x0 = -b/2a. Подставляя полученное число в функцию, получим y0.
Например, y =x2–8 x +15;
находим первый, второй коэффициенты и свободный член;
- a =1, b =-8, c =15;
подставляем значения a и b в формулу;
- x0=8/2=4;
вычисляем значения y;
- y0 = 16–32+15 = -1;
Значит, вершина находится в точке (4;-1).
Ветви параболы симметричны относительно оси симметрии, которая идёт через вершину параболы. Зная корни уравнения, можно без особых трудностей посчитать абсциссу вершины параболы. Предположим, что k и n – корни квадратичного уравнения. Тогда точка x0 равноудалена от точек k и n, и её можно вычислить по формуле: x0 = (k + n)/2.
Рассмотрим на примере y =x2–6x+5
1) Приравниваем к нулю:
- x2–6x+5=0.
2) Находим дискриминант, используя формулу: D = b 2–4 ac:
- D =36–20=16.
3) Находим корни уравнения по формуле (-b±√ D)/2a:
- 1 – первый корень;
- 5 – второй корень.
4) Вычисляем:
- x0 =(5+1)/2=3
Второй способ
Дополнение до полного квадрата – отличный способ узнать, где располагается вершина. Используя этот способ, вы сможете вычислить точки x и y одновременно, без нужды подставлять x в начальный пример. Рассмотрим этот метод на примере функции: y=x 2+8 x +10.
1. Сначала нужно приравнять выражение с переменной к 0. Потом перенести c в правую сторону с противоположным знаком, то есть у нас получается выражение x2 + 8x = -10.
2. Теперь в левой части нужно сделать полный квадрат. Для этого посчитайте (b/2)2 и увеличьте обе части уравнения результат. В этом случае нужно подставит 8 вместо b.
У нас получается 16. Теперь прибавьте это число к обеим частям уравнения:
x2 + 8x +16= 6.
3. Видно, что полученное выражение – полный квадрат. Его можно представить в форме: (x + 4)2 = 6.
4. Используйте это выражение для поиска координат вершины параболы. Чтобы посчитать x, нужно приравнять его к 0. Получаем, x =-4. Координата y равна тому, что находится в правой части, то есть y =6. Вершина параболы этого уравнения (-4, 6).
Третий способ
Если вы знаете, что такое производная, то для вас есть другая формула. Несмотря на то, куда смотрят «рога» параболы, её вершина — точка экстремума. Для этого способа надо применить следующий алгоритм:
1. Нахождение первой производной по формуле f'(x) = (ax² + bx + c)’ = 2ax + b.
2. Приравнивание производной к 0. В итоге вы получите 0 = 2ax + b, отсюда можно найти то, что нас интересует.
Рассмотрим этот способ подробнее.
Дана функция y = 4x²+16x-17;
- Записываем производную и приравниваем к нулю.
f'(x) = (4x²+16x-17)’ = 8x+16 =0
Построение параболы
Самое трудное при построении – это верно найти точки функции. Для подробного построения нужно просчитать 5–7 точек (для школьного курса хватит этого). Для этого выбираем какое-либо значение x и подставляем его в данную функцию. Итогом подсчётов будет число точки по оси ординат. После этого ставим на координатную плоскость полученные нами точки. В итоге у нас получается парабола.
Рассмотрим подробнее вопрос о нахождении точек, которые нужно отметить. Для примера возьмём функцию y =-x 2+11 x -24 с вершиной в точке (5,5;-6,25).
1) Строим таблицу
X | 5,5 | ||||
Y |
2) Заполняем таблицу
Так как парабола имеет осевую симметрию, то можно считать только значения справа или слева от вершины. Лучше считать те значения, которые ближе к 0, так удобнее. В нашем случае эти значения 4 и 5.
X | 4 | 5 | 5,5 | 6 | 7 |
Y | -4 | -6 | -6,25 | -6 | -4 |
Советы
Правильно находите коэффициенты.
Пишите промежуточные вычисления на бумаге. Это не только облегчит нахождение вершины, но и поможет найти свои ошибки.
Делайте всё поэтапно. Следуйте алгоритму.
Обратите ваше внимание на то, что:
- Нужно проверять правильно ли ваше решение.
- Необходимо успокоиться. Решение любых задач по математике требует опыта. Просто нужно отработать данную тему, и тогда непременно у вас всё получится.
Видео
Это видео поможет вам научиться находить вершину параболы