在初中课程中,二次函数常常作为数形结合的综合题目。

以下是其基本概念和图像上特殊点。

常见三种形式。

  1. 一般式:
  2. 顶点式:
  3. 两根式:

(其中两根式当二次函数和x轴没有交点的时候不存在,此时可以采用更为一般的 对称点式



,相当于函数



和直线y=m的两个交点,m为足够大的数)



其中出现过的字母有

a:二次项系数,在三个表达式中都出现过。代表开口大小。

b:一般式的一次项系数。

c:常数项系数

h:顶点式中顶点x坐标

k:顶点式中顶点y坐标

(此处会注意到为什么h前面是有负号,而k前面没有,如有疑惑,请看下面链接)


yi zhang:初中数学--函数平移为什么是左加右减,上加下减zhuanlan.zhihu.com



x_1: 两根式其中一个根

x_2:两根式其中另一个根

以下我以开口向上且和x轴有两个根的二次函数为例,介绍下三个表达式的联系以及适用范围。

如下图为例子:




二次函数图像 Java 二次函数图像大全总结_二次函数图像 Java


(实际函数为一般式:


或者写成顶点式:


两根式:


)


我们先认为



那么可以得到几个点的坐标。







在此可以注意到,

  1. 三个式子里面都有a。

2. b未出现,c是和y轴交点坐标属于一般式的。

3. h,k是属于顶点式的。(h,k)就是顶点坐标。

4.


是属于两根式的。分别是和x轴的两个交点。


但既然同一个二次函数可以用三种方式来表达。那么很显然,三者之间必定存在关系,以及能够相互转化。

(其实上面说法不准确,对于和x轴没有交点的无法采用两根式)

  1. 一般式和顶点式

将一般式化成顶点式(这是任何情况下都成立的)








通过对比


可以发现




2. 一般式和两根式

由,



令y=0

就能得到一元二次方程的求根公式







按照前面的预设



那么




通过简单的加减就能得到





(其中1,3式就是韦达定理)

或者将


开括号



也能对比出




3. 顶点式和两根式

从上面的


以及



可以看出,



当然也可以直观的从函数图形上得到。

二次函数的对称轴就是


连线的中点。


二次函数图像 Java 二次函数图像大全总结_连线_02


接下来对于顶点的纵坐标就并不那么直观了。

从代数上,我们观察下面两个式子。




能够发现



也就是k等于a/4*两根之间距离的平方的相反数。

我们也可以从几何上直观的看出来

还是以


为例,


显然任意一个根到对称轴的距离为


,因为抛物线任意平移形状不变。也就是我可以将任意抛物线平移后得到形如


,例如


,


横纵坐标保持着,纵坐标=1/2*横坐标的平方关系


二次函数图像 Java 二次函数图像大全总结_连线_03


而其实这种平方关系存在于任意的抛物线,只要是对称轴上点就有的性质,即使和x轴没有交点,取一个尽可能大的数值,总能和抛物线相交两点。

我在对称轴上取一点H (对于这开口向上的抛物线,H点要在顶点上方)过H做直线平行x轴,交抛物线于D,E两点。

任意移动H点,可以发现



二次函数图像 Java 二次函数图像大全总结_连线_04


在来一个


的二次函数试下。


比如



二次函数图像 Java 二次函数图像大全总结_数形结合_05


当BD=8.44时候,DC=23.75=8.44*8.44/3


二次函数图像 Java 二次函数图像大全总结_二次函数图像 Java_06


当BD=5.24时候,DC=9.14=5.24*5.24/3

上述总结,对于任意抛物线来说,抛物线上点的到对称轴的距离的平分*a=这个点和顶点之间的纵坐标之差。