На уроках математики в школе Вы уже познакомились с простейшими свойствами и графиком функции y = x 2 . Давайте расширим знания по квадратичной функции .
Задание 1.
Построить график функции y = x 2 . Масштаб: 1 = 2 см. Отметьте на оси Oy точку F (0; 1/4). Циркулем или полоской бумаги измерьте расстояние от точки F до какой-нибудь точки M параболы. Затем приколите полоску в точке M и поверните ее вокруг этой точки так, чтобы она стала вертикальной. Конец полоски опустится немного ниже оси абсцисс (рис. 1) . Отметьте на полоске, насколько она выйдет за ось абсцисс. Возьмите теперь другую точку на параболе и повторите измерение еще раз. Насколько теперь опустился край полоски за ось абсцисс?
Результат: какую бы точку на параболе y = x 2 вы не взяли, расстояние от этой точки до точки F(0; 1/4) будет больше расстояния от той же точки до оси абсцисс всегда на одно и то же число – на 1/4.
Можно сказать иначе: расстояние от любой точки параболы до точки (0; 1/4) равно расстоянию от той же точки параболы до прямой y = -1/4. Эта замечательная точка F(0; 1/4) называется фокусом параболы y = x 2 , а прямая y = -1/4 – директрисой этой параболы. Директриса и фокус есть у каждой параболы.
Интересные свойства параболы:
1. Любая точка параболы равноудалена от некоторой точки, называемой фокусом параболы, и некоторой прямой, называемой ее директрисой.
2. Если вращать параболу вокруг оси симметрии (например, параболу y = x 2 вокруг оси Oy), то получится очень интересная поверхность, которая называется параболоидом вращения.
Поверхность жидкости во вращающемся сосуде имеет форму параболоида вращения. Вы можете увидеть эту поверхность, если сильно помешаете ложечкой в неполном стакане чая, а потом вынете ложечку.
3. Если в пустоте бросить камень под некоторым углом к горизонту, то он полетит по параболе (рис. 2).
4. Если пересечь поверхность конуса плоскостью, параллельной какой-либо одной его образующей, то в сечении получится парабола (рис. 3) .
5. В парках развлечений иногда устраивают забавный аттракцион «Параболоид чудес». Каждому, из стоящих внутри вращающегося параболоида, кажется, что он стоит на полу, а остальные люди каким-то чудом держаться на стенках.
6. В зеркальных телескопах также применяют параболические зеркала: свет далекой звезды, идущий параллельным пучком, упав на зеркало телескопа, собирается в фокус.
7. У прожекторов зеркало обычно делается в форме параболоида. Если поместить источник света в фокусе параболоида, то лучи, отразившись от параболического зеркала, образуют параллельный пучок.
Построение графика квадратичной функции
На уроках математики вы изучали получение из графика функции y = x 2 графиков функций вида:
1) y = ax 2 – растяжение графика y = x 2 вдоль оси Oy в |a| раз (при |a| < 0 – это сжатие в 1/|a| раз, рис. 4 ).
2) y = x 2 + n – сдвиг графика на n единиц вдоль оси Oy, причем, если n > 0, то сдвиг вверх, а если n < 0, то вниз, (или же можно переносить ось абсцисс).
3) y = (x + m) 2
– сдвиг графика на m единиц вдоль оси Ox: если m < 0, то вправо, а если m > 0, то влево, (рис. 5)
.
4) y = -x 2 – симметричное отображение относительно оси Ox графика y = x 2 .
Подробнее остановимся на построении графика функции y = a(x – m) 2 + n .
Квадратичную функцию вида y = ax 2 + bx + c всегда можно привести к виду
y = a(x – m) 2 + n, где m = -b/(2a), n = -(b 2 – 4ac)/(4a).
Докажем это.
Действительно,
y = ax 2 + bx + c = a(x 2 + (b/a) x + c/a) =
A(x 2 + 2x · (b/a) + b 2 /(4a 2) – b 2 /(4a 2) + c/a) =
A((x + b/2a) 2 – (b 2 – 4ac)/(4a 2)) = a(x + b/2a) 2 – (b 2 – 4ac)/(4a).
Введем новые обозначения.
Пусть m = -b/(2a) , а n = -(b 2 – 4ac)/(4a) ,
тогда получим y = a(x – m) 2 + n или y – n = a(x – m) 2 .
Сделаем еще замены: пусть y – n = Y, x – m = X (*).
Тогда получим функцию Y = aX 2 , графиком которой является парабола.
Вершина параболы находится в начале координат. X = 0; Y = 0.
Подставив координаты вершины в (*), получаем координаты вершины графика y = a(x – m) 2 + n: x = m, y = n.
Таким образом, для того, чтобы построить график квадратичной функции, представленной в виде
y = a(x – m) 2 + n
путем преобразований, можно действовать следующим образом:
a) построить график функции y = x 2 ;
б) путем параллельного переноса вдоль оси Ox на m единиц и вдоль оси Oy на n единиц – вершину параболы из начала координат перевести в точку с координатами (m; n) (рис. 6) .
Запись преобразований:
y = x 2 → y = (x – m) 2 → y = a(x – m) 2 → y = a(x – m) 2 + n.
Пример.
С помощью преобразований построить в декартовой системе координат график функции y = 2(x – 3) 2 – 2.
Решение.
Цепочка преобразований:
y = x 2 (1) → y = (x – 3) 2 (2) → y = 2(x – 3) 2 (3) → y = 2(x – 3) 2 – 2 (4) .
Построение графика изображено на рис. 7 .
Вы можете практиковаться в построении графиков квадратичной функции самостоятельно. Например, постройте в одной системе координат с помощью преобразований график функции y = 2(x + 3) 2 + 2. Если у вас возникнут вопросы или же вы захотите получить консультацию учителя, то у вас есть возможность провести бесплатное 25-минутное занятие с онлайн репетитором
после регистрации . Для дальнейшей работы с преподавателем вы сможете выбрать подходящий вам тарифный план.
Остались вопросы? Не знаете, как построить график квадратичной функции?
Чтобы получить помощь репетитора – зарегистрируйтесь .
Первый урок – бесплатно!
сайт, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.
- — [] квадратичная функция Функция вида y= ax2 + bx + c (a ? 0). График К.ф. — парабола, вершина которой имеет координаты [ b/ 2a, (b2 4ac) /4a], при а>0 ветви параболы… …
КВАДРАТИЧНАЯ ФУНКЦИЯ, математическая ФУНКЦИЯ, значение которой зависит от квадрата независимой переменной, х, и задается, соответственно, квадратичным МНОГОЧЛЕНОМ, например: f(x) = 4х2 + 17 или f(x) = х2 + 3х + 2. см. также КВАДРАТНОЕ УРАВНЕНИЕ … Научно-технический энциклопедический словарь
Квадратичная функция - Квадратичная функция — функция вида y= ax2 + bx + c (a ≠ 0). График К.ф. — парабола, вершина которой имеет координаты [ b/ 2a, (b2 4ac) /4a], при а> 0 ветви параболы направлены вверх, при a< 0 –вниз… …
- (quadratic) Функция, имеющая следующий вид: у=ах2+bх+с, где a≠0 и высшая степень х – квадрат. Квадратное уравнение у=ах2 +bх+с=0 может быть также решено с использованием следующей формулы: х= –b+ √ (b2–4ac) /2а. Эти корни являются действительными … Экономический словарь
Аффинно квадратичной функцией на аффинном пространстве S называется всякая функция Q: S→K, имеющая в векторизованной форме вид Q(x)=q(x)+l(x)+c, где q квадратичная функция, l линейная функция, с константа. Содержание 1 Перенос начала отсчета 2… … Википедия
Аффинно квадратичной функцией на аффинном пространстве называется всякая функция, имеющая в векторизованной форме вид, где симметричная матрица, линейная функция, константа. Содержание … Википедия
Функция на векторном пространстве, задаваемая однородным многочленом второй степени от координат вектора. Содержание 1 Определение 2 Связанные определения … Википедия
- – функция, которая в теории статистических решений характеризует потери при неправильном принятии решений на основе наблюдаемых данных. Если решается задача оценки параметра сигнала на фоне помех, то функция потерь является мерой расхождения… … Википедия
целевая функция - — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] целевая функция В экстремальных задачах — функция, минимум или максимум которой требуется найти. Это… … Справочник технического переводчика
Целевая функция - в экстремальных задачах функция, минимум или максимум которой требуется найти. Это ключевое понятие оптимального программирования. Найдя экстремум Ц.ф. и, следовательно, определив значения управляемых переменных, которые к нему… … Экономико-математический словарь
Книги
- Комплект таблиц. Математика. Графики функций (10 таблиц) , . Учебный альбом из 10 листов. Линейная функция. Графическое и аналитическое задание функций. Квадратичная функция. Преобразование графика квадратичной функции. Функция y=sinx. Функция y=cosx.…
- Важнейшая функция школьной математики - Квадратичная в задачах и решениях , Петров Н.. Квадратичная функция является основной функцией школьного курса математики. Это неудивительно. С одной стороны - простота данной функции, а с другой - глубокий смысл. Многие задачи школьного…
Если Вы хотите участвовать в большой жизни, то наполняйте свою голову математикой, пока есть к тому возможность. Она окажет Вам потом огромную помощь во всей вашей работе
М.И. Калинин
Одной из главных функций школьной математики, для которой построена полная теория и доказаны все свойства, является квадратичная функция . Учащихся должны четко понимать и знать все эти свойства. При этом задач на квадратичную функцию существует великое множество – от очень простых, которые вытекают непосредственно из теории и формул, до самых сложных, решение которых требует анализа и глубокого понимания всех свойств функции.
При решении задач на квадратичную функцию большое практическое значение имеет наличие соответствия между алгебраическим описание задачи и ее геометрической интерпретацией – изображением на координатной плоскости эскиза графика функции. Именно благодаря этой особенности у вас всегда есть возможность проверить правильность и непротиворечивость своих теоретических рассуждений.
Рассмотрим несколько задач по теме «Квадратичная функция» и остановимся на подробном их решении.
Задача 1.
Найти сумму целых значений числа p, при которых вершина параболы y = 1/3x 2 – 2px + 12p расположена выше оси Ox.
Решение.
Ветви параболы направлены вверх (a = 1/3 > 0). Так как вершина параболы лежит выше оси Ox, то парабола не пересекает ось абсцисс (рис. 1). Значит, функция
y = 1/3x 2 – 2px + 12p не имеет нулей,
а уравнение
1/3x 2 – 2px + 12p = 0 не имеет корней.
Это возможно, если дискриминант последнего уравнения окажется отрицательным.
Вычислим его:
D/4 = p 2 – 1/3·12p = p 2 – 4p;
p 2 – 4p < 0;
p(p – 4) < 0;
p принадлежит интервалу (0; 4).
Сумма целых значений числа p из промежутка (0; 4): 1 + 2 + 3 = 6.
Ответ: 6.
Заметим, что для ответа на вопрос задачи можно было решить неравенство
y в > 0 или (4ac – b 2) / 4a > 0.
Задача 2.
Найти количество целых значений числа a, при которых абсцисса и ордината вершины параболы y = (x – 9a) 2 + a 2 + 7a + 6 отрицательны.
Решение.
Если квадратичная функция имеет вид
y = a(x – n) 2 + m, то точка с координатами (m; n) является вершиной параболы.
В нашем случае
х в = 9a; y в = a 2 + 7a + 6.
Так как и абсцисса, и ордината вершины параболы должны быть отрицательны, то составим систему неравенств:
{9a < 0,
{a 2 + 7a + 6 < 0;
Решим полученную систему:
{a < 0,
{(a+ 1)(a + 6) < 0;
Изобразим решение неравенств на координатных прямых и дадим окончательный ответ:
a принадлежит промежутку (-6; -1).
Целые значения числа a: -5; -4; -3; -2. Их количество: 4.
Ответ: 4.
Задача 3.
Найти наибольшее целое значение числа m, при котором квадратичная функция
y = -2x 2 + 8x + 2m принимает только отрицательные значения.
Решение.
Ветви параболы направлены вниз (a = -2 < 0). Данная функция будет принимать только отрицательные значения, если ее график не будет иметь общих точек с осью абсцисс, т.е. уравнение -2x 2 + 8x + 2m = 0 не будет иметь корней. Это возможно, если дискриминант последнего уравнения будет отрицательным.
2x 2 + 8x + 2m = 0.
Разделим коэффициенты уравнения на -2, получим:
x 2 – 4x – m = 0;
D/4 = 2 2 – 1 · 1 · (-m) = 4 + m;
Наибольшее целое значение числа m: -5.
Ответ: -5.
Для ответа на вопрос задачи можно было решить неравенство y в < 0 или
(4ac – b 2) / 4a < 0.
Задача 4.
Найти наименьшее значение квадратичной функции y = ax 2 – (a + 6)x + 9, если известно, что прямая x = 2 является осью симметрии ее графика.
Решение.
1) Так как прямая x = 2 является осью симметрии данного графика, то x в = 2. Воспользуемся формулой
x в = -b / 2a, тогда x в = (a + 6) / 2a. Но x в = 2.
Составим уравнение:
(a + 6) / 2a = 2;
Тогда функция принимает вид
y = 2x 2 – (2 + 6)x + 9;
y = 2x 2 – 8x + 9.
2) Ветви параболы
Наименьшее значение данной функции равно ординате вершины параболы (рис. 2) , которую легко найти, воспользовавшись формулой
y в = (4ac – b 2) / 4a.
y в = (4 · 2 · 9 – 8 2) /4 · 2 = (72 – 64) / 8 = 8/8 = 1.
Наименьшее значение рассматриваемой функции равно 1.
Ответ: 1.
Задача 5.
Найти наименьшее целое значение числа a, при котором множества значений функции y = x 2 – 2x + a и y = -x 2 + 4x – a не пересекаются.
Решение.
Найдем множество значений каждой функции.
I способ.
y 1 = x 2 – 2x + a.
Применим формулу
y в = (4ac – b 2) / 4a.
y в = (4 · 1 · a – 2 2) /4 · 1 = (4a – 4) / 4 = 4(a – 1) / 4 = a – 1.
Так как ветви параболы направлены вверх, то
E(y) = .
E(y 2) = (-∞; 4 – a].
Изобразим полученные множества на координатных прямых (рис. 3)
.
Полученные множества не будут пересекаться, если точка с координатой 4 – a будет располагаться левее точки с координатой a – 1, т.е.
4 – a < a – 1;
Наименьшее целое значение числа a: 3.
Ответ: 3.
Задачи на расположение корней квадратичной функции, задачи с параметрами и задачи, сводящиеся к квадратичным функциям, очень популярны на ЕГЭ. Поэтому при подготовке к экзаменам стоит обратить на них пристальное внимание.
Остались вопросы? Не знаете, как построить график квадратичной функции?
Чтобы получить помощь репетитора – зарегистрируйтесь .
сайт, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.
