二次函数的图像

📘 二次函数·
⭐⭐
·抛物线、开口方向、对称轴

🎯 学习目标

  • 理解二次函数图像的基本形状——抛物线
  • 掌握根据二次项系数判断抛物线开口方向的方法
  • 能够求出并画出抛物线的对称轴

📚 核心概念

二次函数的一般形式是 y=ax2+bx+cy = ax^2 + bx + c(其中 a0a \neq 0)。它的图像是抛物线,这是一种对称的曲线。

开口方向由二次项系数 aa 决定:

  • a>0a > 0 时,抛物线开口向上,像一个“U”字;
  • a<0a < 0 时,抛物线开口向下,像一个倒“U”字。

对称轴是抛物线左右对称的直线,所有点关于这条直线对称。对称轴的公式是:

x=b2ax = -\frac{b}{2a}

这条直线穿过抛物线的顶点(最高点或最低点)。

例如,函数 y=2x24x+1y = 2x^2 - 4x + 1 中,a=2>0a = 2 > 0,所以开口向上;对称轴是 x=42×2=1x = -\frac{-4}{2 \times 2} = 1

记住:只要知道 aabb,就能确定开口方向和对称轴,这对画图和分析函数性质非常重要。

📝 关键公式

  • 一般式y=ax2+bx+cy = ax^2 + bx + ca0a \neq 0
    • 示例:y=x2+3x2y = -x^2 + 3x - 2
  • 对称轴公式x=b2ax = -\dfrac{b}{2a}
    • 示例:对于 y=3x26x+1y = 3x^2 - 6x + 1,对称轴为 x=62×3=1x = -\dfrac{-6}{2 \times 3} = 1
  • 开口方向判断:若 a>0a > 0,开口向上;若 a<0a < 0,开口向下
    • 示例:y=2x2y = -2x^2a=2<0a = -2 < 0,开口向下

💡 经典例题

例题1:判断函数 y=x24x+3y = x^2 - 4x + 3 的开口方向,并求其对称轴。

  1. 观察一般式,可知 a=1a = 1b=4b = -4
  2. 因为 a=1>0a = 1 > 0,所以抛物线开口向上
  3. 对称轴公式为 x=b2a=42×1=42=2x = -\dfrac{b}{2a} = -\dfrac{-4}{2 \times 1} = \dfrac{4}{2} = 2
  4. 所以对称轴是直线 x=2x = 2

例题2:已知二次函数 y=2x2+8x5y = -2x^2 + 8x - 5,求其开口方向和对称轴。

  1. 从表达式中得 a=2a = -2b=8b = 8
  2. 因为 a=2<0a = -2 < 0,所以抛物线开口向下
  3. 对称轴为 x=b2a=82×(2)=84=2x = -\dfrac{b}{2a} = -\dfrac{8}{2 \times (-2)} = -\dfrac{8}{-4} = 2
  4. 所以对称轴是直线 x=2x = 2

⚠️ 易错点

  • 混淆 aa 的正负与开口方向:误以为 aa 越大开口越大。实际上,a|a| 越大开口越窄,但方向只看正负。记住:“正上负下”。
  • 对称轴公式记错符号:常写成 x=b2ax = \frac{b}{2a}。正确是 x=b2ax = -\frac{b}{2a},注意前面有个负号!可代入具体数字验证。
  • 忽略 a0a \neq 0 的条件:如果 a=0a = 0,就不是二次函数了,图像也不是抛物线。做题前先确认是否为二次函数。
  • 把对称轴当成点:对称轴是一条直线(如 x=2x = 2),不是坐标点 (2,0)(2, 0)。画图时要画竖直线。

💡 例题

1

函数f(x)f(x)满足:对所有x0.x \neq 0.,都有

f(x)2f(1x)=4xf(x) - 2 f \left( \frac{1}{x} \right) = 4^x

。求f(2).f(2).

  1. x=2,x = 2,,得
f(2)2f(12)=16.f(2) - 2 f \left( \frac{1}{2} \right) = 16.

。 2. 令x=1/2,x = 1/2,,得

f(12)2f(2)=2.f \left( \frac{1}{2} \right) - 2f(2) = 2.

。 3. 将这两个方程联立,解关于f(2)f(2)f(12),f \left( \frac{1}{2} \right),的方程组,得到f(2)=203f(2) = \boxed{-\frac{20}{3}}f(12)=343.f \left( \frac{1}{2} \right) = -\frac{34}{3}.

2

函数f(x)=log2(log3(log4(log5x)))f(x)=\log_2(\log_3(\log_4(\log_5x)))的定义域是什么?

  1. 要使该函数取实数值,必须满足log3(log4(log5x))>0\log_3(\log_4(\log_5x))>0(因为只有正数才有实数对数)。
  2. 要使上式成立,还需满足log4(log5x)>1\log_4(\log_5x)>1(因为只有大于1的数的对数才大于0)。
  3. 上式成立当且仅当log5x>41=4\log_5x>4^1=4,即x>54x>625,x>5^4\Rightarrow x>625,,用区间表示为x(625,).x \in \boxed{(625, \infty)}.

✏️ 练习

1

有理函数1q(x)\frac{1}{q(x)}的图像如下图所示。若q(x)q(x)是二次式,且q(2)=6q(2) = 6,求q(x).q(x).

2

求抛物线y=3x26x.y = -3x^2 - 6x.的焦点。

3

有理函数1q(x)\frac{1}{q(x)}的图像如下图所示。若q(x)q(x)是二次式,且q(2)=6q(2) = 6,求q(x).q(x).

4

判断下面方程的图像属于哪一类:抛物线、圆、椭圆、双曲线、一个点、一条直线、两条直线,还是空集。

x250y210x+25=0x^2 - 50y^2 - 10x + 25 = 0

5

判断下面方程的图像是抛物线、圆、椭圆、双曲线、一个点、一条直线、两条直线,还是空集。

x2+2y26x8y+21=0x^2 + 2y^2 - 6x - 8y + 21 = 0