二次函数

    在初中阶段,我们学习了一次函数反比例函数,而二次函数又有什么他自己的特点,以及与其他函数有何关联呢?

    首先,我们先从他们的数来观察,一次函数也就是我们熟知的y=kx+b,那么二次函数的是什么呢?我们可以类比之前所学的单项式与多项式就可以得知,二次函数就是一个函数中有一个未知数的次数为二。所以我们最开始就可以写出这样一个式子:Y=kx^2+b 。

    然后我们再看它的图像,根据列表描点,我们可以画出这样一个图像:

图1

    我们可以观察发现,这个图像整体来说呈抛物线,这个抛物线的顶点交于原点,并且抛物线两边对称于y轴,那么这个图像真的是一个函数吗?其实是的,因为函数的定义就是当x取一个定值时,y有唯一一个值与其对应,而这个图像也正是这样。但是我们可以发现,跟一次函数不一样的地方就在于,当这个图像位于y轴左边时,y随x的增大而减小,当这个图像在y轴右边时,y随x的增大而增大。并且这个图像还有一个很神奇的特点:不像并没有任何一个点在y轴的负半轴。这其实很好理解,因为y=x^2这个式子中x方不可能为负,这也就导致了y值并没有负数。

    在一个函数中,x的变化其实有很多,因为x的前面有系数,当有了系数,这个图像又会发生很大的变化。比如说我们可以先假设x的系数为-1,那么,我们根据列表描点就可以得出这样一幅图像:

图2

    将图像画出来之后,我们可以发现,整个图像与之前的完全相反,从数的角度来说,当图像与x的负半轴时,y随x的增大而增大,当图像位于x的正半轴时,y随x的增大而减小。而这又是为什么呢?我们都知道x^2这一个数字具有非负性,而当它的前面加了一个负号时,Y值也就只能为负不可能为正。

    那么,我们如果将x方前面的系数增大时图像又会发生什么变化呢?

图3

    在这个图像中,我们可以很明显的看出,当x方前面的系数增大时,整个图像的开口会随之减小。而反之,图像的开口就会增大。

      我们将二次函数的式子再变得一般一些,再加上后面的b,那么可以再根据列表描点,再画出一幅图像:

图4

    这两个图像由上到下,分别是当b=1以及b=- 1时的两个图像,我们可以根据观察发现,当函数中加了b之后,整个图像的顶点会随之变化,当b为正数时,函数的顶点会出现在y的正半轴,当b为负数时,函数的顶点会在y的负半轴。而这个现象从数的角度就可以理解为:因为x方具有非负性,那么,x方的最小数也就是零,而他后面又加了b之后y的最小值,也就会根据b的值而变化。所以可以说b决定了函数顶点位于y轴的位置。

    那么这个二次函数的式子能否再变得一般一些呢?我们都知道一个最高次数为二次的多项式中,可能还会有一次项。所以如果将这个二次函数的式子再化为一般式就可以变成:y=ax^2+bx+c。我们可以带入一些特殊的数字来观察,就比如y=x^2+2 x+1,这个式子也就可以利用完全平方和公式化为y=(x+1)^2。那么这个式子的函数表达式又是如何呢?

    我们可以先从数的角度对他分析,首先,我们要确定这个二次函数的顶点坐标,也就是Y的最小值。而我们知道一个数的平方具有非负性,那么,这个数的最小值也就是零,所以我们可以假设此时x+1=0,那么这时候x也就等于负一。所以我们就可以得到当x=- 1的时候y有最小值,所以(-1,0)就是这个函数的顶点坐标,也可以称之为对称轴。又因为y=(x+1)^2中的1是由y=ax^2+bx+c中的b和c决定的,所以我们可以很明显的感受到,二次函数的对称轴的坐标同时被b和c影响着。

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