Квадратичная функция и её свойства
Определение функции y = ax² + bx + c, вершина параболы, направление ветвей, ось симметрии и исследование графика.
Квадратичной функцией называют функцию вида y = ax² + bx + c, где a, b, c — действительные числа, причем a ≠ 0. Графиком квадратичной функции является парабола. Простейший представитель этого класса — функция y = x² с вершиной в начале координат (0, 0) и осью симметрии Ox: x = 0. Если x = 0, то y = 0. При изменении аргумента на противоположный значение функции не меняется: (-x)² = x², что свидетельствует о четности функции и симметрии параболы относительно оси Oy.
Старший коэффициент
Ось симметрии y = x²
Область определения и область значений
Квадратичная функция определена на всей числовой прямой: D(f) = ℝ. Область значений зависит от направления ветвей и ординаты вершины.
Задание таблицы значений
Вычисление квадратов
Построение кривой
Коэффициент a задает направление ветвей: при a > 0 ветви направлены вверх, функция ограничена снизу; при a < 0 ветви направлены вниз, функция ограничена сверху. Величина |a| определяет крутизну: при |a| > 1 парабола сжимается к оси ординат (становится уже), при 0 < |a| < 1 растягивается от оси Oy (становится шире). Коэффициент c равен ординате точки пересечения графика с осью Oy: при x = 0 имеем y = c. Коэффициент b вместе с a задает смещение вершины параболы по горизонтали.
Направление ветвей
Пересечение с осью Oy
Быстрое определение знака c
Взгляните на точку пересечения параболы с осью ординат. Если она выше начала координат, то c > 0; если ниже — c < 0; если проходит через (0,0), то c = 0.
Анализ знака a
Оценка крутизны
Определение точки Oy
Вершина параболы (x₀; y₀) — важнейшая точка графика. Абсцисса вершины вычисляется по формуле x₀ = -b / (2a). Ордината вершины y₀ находится подстановкой x₀ в формулу функции: y₀ = y(x₀) = ax₀² + bx₀ + c, либо через дискриминант: y₀ = -D / (4a), где D = b² - 4ac. Прямая x = x₀ является вертикальной осью симметрии параболы: для любых точек графика с абсциссами x₀ - d и x₀ + d значения функции одинаковы: f(x₀ - d) = f(x₀ + d).
Абсцисса вершины
Ордината вершины
Знак минуса в формуле x₀
Частая ошибка — забыть минус перед отношением b / (2a). Если уравнение y = x² - 6x + 8, то b = -6, и x₀ = -(-6) / (2 · 1) = +3.
Вычисление x₀
Вычисление y₀
Проведение оси симметрии
Любой квадратный трехчлен можно представить в виде y = a(x - x₀)² + y₀. Эта форма наглядно демонстрирует геометрические преобразования графика y = ax²: сдвиг вдоль оси Ox на x₀ единиц (вправо, если x₀ > 0, и влево, если x₀ < 0) и вдоль оси Oy на y₀ единиц (вверх при y₀ > 0, вниз при y₀ < 0). Преобразование выражения y = ax² + bx + c к такому виду называется выделением полного квадрата двучлена.
Вершинная форма
Геометрический сдвиг
Связь знака внутри скобки со сдвигом
Выражение (x - 3)² сдвигает параболу вправо на 3 единицы, а (x + 3)² — влево на 3 единицы.
Вынесение старшего коэффициента
Дополнение до квадрата
Сворачивание и приведение
Нули квадратичной функции — это корни уравнения ax² + bx + c = 0 (точки пересечения с осью абсцисс). Если D > 0, парабола пересекает Ox в двух точках; если D = 0, касается оси Ox в вершине; если D < 0, график не пересекает Ox и целиком лежит по одну сторону от нее. Промежутки монотонности разделяются вершиной x₀: при a > 0 функция убывает на (-∞; x₀] и возрастает на [x₀; +∞); при a < 0 функция возрастает на (-∞; x₀] и убывает на [x₀; +∞).
Пересечение с осью Ox
Интервалы возрастания/убывания
Исследование знака функции при D < 0
Если D < 0 и a > 0, то трехчлен ax² + bx + c > 0 при всех действительных x. Если a < 0 и D < 0, трехчлен всегда отрицателен.
Нахождение D и нулей
Определение вершины
Запись интервалов
- 1. 1. Определение квадратичной функции и базовый график y = x²~5 мин
- 2. 2. Влияние коэффициентов a, b, c на расположение параболы~5 мин
- 3. 3. Координаты вершины параболы и ось симметрии~5 мин
- 4. 4. Выделение полного квадрата и смещения графиков~5 мин
- 5. 5. Нули функции, промежутки знакопостоянства и монотонности~5 мин
