大家好,今天我来为大家带来二次函数的探究。
说到二次函数,我想摆在大家脑海中的一定是一条规范的抛物线。那么何为函数?何为二次?函数就是在某一个固定的变化过程中,有一个自变量,有一个会因为自变量变化而变化的因变量。而一个固定的自变量值(x)有且只有一个对应的因变量值(y)。而二次就是含有x的代数式中的x指数为2。如此一来,在图像上就会出现神奇的抛物线。那么这一切是如何成立的?如何有一个准确的理解?这次,我们就来通过两种方式合一的方法对其理解。成为我探究素材的三组二次函数分别是y=x方+2、y=2x方+2、y=x方-2、y=-x方-2。
首先必然是从数的角度理解并分析。我们可以先来找一下他们的共同点。共同点为都是二次函数,未知数X的指数为2,影响y值的是其平方值。而X方具有什么性质?很显然具有非负性,如此一来就可以得知X方的最小值是零。到时候影响y值的只有参数b了。其实我们还能从非负性得出函数解析式的单调性。比如y=x方+2和y=x方-2,当X小于零时,我们可以发现其y值会伴随着x的增大而减小。而在到达X方最小值0时,过程结束。而当X大于零时,又可以发现y值会伴随X的增大而增大。显然依旧是非负性影响了此。那么举一反三,由于函数y=-x方+2的平方项系数为-1,单调性肯定会随之反过来,变成当x大于/小于0时,y值伴随X的增大而增大/增大而减小。其单调性造成在同一组解析式中当两个x值互为相反数时,所对应的y值居然是相同的。
但我有一个问题:平方项的待定系数和参数b在图像上会对函数有何影响?
自然,我们就需要在形上,也就是在平面直角坐标系中按照解析式中每组对应的x与y点坐标构成的点连城的线,一一观察:
我们先来用形验证一下在数上分析的规律。以X轴为参照物,我们可以明显发现X等于0的横坐标是一个交界点,当x值小于0时,前三组图像都是一个斜向下的平滑曲线,伴随X数值越来越大,所对应的y值也就越小。而在X大于零之后,就反过来了。不知大家有没有发现,这样的特性正好给予了函数图像对称性。以y轴作为参照物,我们可以发现每一条图像都关于y轴对称,原因还是来自于x方的非负性。恰好,图像连接点也就是图像与Y轴的交点有符合x方最小值为零的特性,为顶点。那么在数形结合之外我们还可以发现什么呢?二次函数与一次函数最大的区别不仅在于是平滑的曲线,也在于有开口方向!但是我们可以从图中看到不同二次函数图像的开口特性不一样,究竟是什么造成的?先来看一组:y=x方+2、y=2x方+2。从数上来说,两者除了平方项系数不同,没有其他不同。而在形上表现的则是系数为2的图像开口更小!内在原因其实是因为系数增加了x方的数值,会使x所对应的y值相对于系数为1的y值更大,图像也就越“陡”,造成了如此结果。由此我们可以得出开口大小与二次项系数,或者说k有关。因为k值越大,斜率越大。但开口这个特性,还有一个向上向下的区别,这又是如何区分的?在看一组:y=x方-2、y=-x方-2。可以发现他们的系数前者大于零,后者小于零。而在图像中,所表达的区别就是开口大小相同,但是开口方向却一上一下。这也很好理解。所以我们可以得出,二次函数开口方向与二次项系数是否大于零有关。而且结合一次函数的性质,可以发现参数b对一次、二次函数图像的影响是同一个效果,都是在控制他们的上下移动。这点也很好理解。
在分析完二次函数的图像以及他的性质之后,接下来就没有了吗?no,恰恰相反,结合一下,曾经我们探究一次函数的过程,就不得不提到三个一次。同样在这里,我们也需要提到三个二次,也就是已经讨论过的二次函数,以及二次方程,二次不等式。那么将三个二次分别融入到不同的二次函数解析式中,会有什么魔法出现?我们来探究一下:
可以看到我分别选定了两组函数解析式进行分析,出现了不同的结果。我们一个个来分析。不光是大家,我也很疑惑为什么函数Y=X方+2的方程没有实数解。到头来用了一下数形结合,才发现为什么。因为在这个函数图像中,图像根本没有与X轴有任何交集!说明y值将不会小于0,也就是过原点。所以才造成了无解。这米莱就很好,解释为什么大于式可以是任何实数,而小于式无解了。接下来再来看第二个,y=x方-2。他的方程在平面直角坐标系上所对应的点就是图像与X周的两个交点。但令人费解的是他的大于式为什么X在某一范围之内而非普通的大于小于?很抱歉,到目前为止,我们还并没有学过该如何去解二次不等式。那么到底该怎么办呢?那就是借用数形结合!我们可以思考一下当x方-2小于0时,y也小于0。既然y小于0,那对应的X解集一定是在图像上与外对应的每一个点。很显然,就是这一部分:
这下是不是很好理解了!这么一来,自然就可以理解他的小于式,也就是图像上X轴上方的两条无端点平滑曲线所对应的X值与Y值。如此一来便同时存在两个结果。
这就是我对二次函数图像与性质的简要探究。在明晰完这点之后,下一步的内容是什么呢?我想应该是研究二次函数的更多性质,比如说平方项不是仅仅有x,而会有其他常数。由此我们需要再次邀请一位嘉宾,掌声有请y=(x-2)方和y=(x+2)方!
这是其图像:
可以明显发现,图像与之前我所画的有一个重大的不同,那就是图像的对称轴不再是y轴,而是平行于其的直线。为何会如此?因为平方项的底数,也就是x发生了变化!之前事实上一直都是x+0的形式,当融入-2与2后,图像发生了横向上的平移。同时从解析式中,我们可以归纳出来每一个图像的顶点坐标。顶点坐标有一个特点,那就是x为0,因为平方数具有非负性。既然如此,那么就需要保证x内部的、真正带入计算的x与参数商家等于0,比如x+2,就必须要确保X等于-2。于是我们就可以得出,当参数为h时,顶点的横坐标为-h。除此之外,y肯定为0。于是我们便可以得出顶点坐标为(-h,0)。那么如果再在平方项之外加一个参数b呢?b主要控制的就是函数图像的纵向移动。而如今平方项的值已经为0,y自然就会直接等于b!则坐标为(-h,b)。这点大家是不是很好理解了?所以,我们可以得出一个具有“一般性”的二次函数解析式,y=(x-h)方+b。大家肯定好奇我为什么加个双引号,因为结合二次方程,我们发现在式子中还包含x的一次项!那如果在二次函数的基础上,再加入一个一次项,数会有怎样的表现呢?“形”又会如何?敬请期待!