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顶点式 y = a(x - h)² + k

九年级 · 人教版九年级上册 · 知识点 05 / 10

讲解

前面两节的两种平移可以同时进行:先左右、再上下。两步走完,就得到二次函数最重要的形式——顶点式 y = a(x - h)² + k:

顶点式的最大优点:图像的全部关键信息都摆在明面上。顶点 (h, k)、对称轴 x = h、最值 y = k,都是“读”出来的,不用任何计算。求最值、判断平移、分析图像位置的问题,第一步都是把函数化成顶点式。

读法总结:a 管开口(方向 + 胖瘦),h 管左右,k 管上下。上面实验里随便拖,拖出的每一组 (a, h, k) 都对应唯一一条抛物线——系数和图像是一一对应的。

顶点式的另一个常见用处是“读最值”。看喷泉:水柱从池边喷出,走的是一条抛物线,最高点就是顶点。调水压(力度)和弧度,观察水柱的最高点和落水点怎么变;再改水池半径,看水会不会溅出去——园林里定喷头和水池尺寸,算的就是这件事。

出水口固定时,水柱的式子就是 y = 0.5 + bx - ax²(常数项是出水口高度)。b 变大,水流更“冲”,最高点和射程都变大;a 变大,弯曲得更厉害,射程反而缩短。顶点式的好处在这里最明显:最高点 (b/2a, 0.5 + b²/4a) 直接从式子里读出来,不用配方。

现实里能做什么

一眼读出最优解

设计师定桥拱最高点、物流公司算最优发车时刻、工厂算最省料的尺寸——他们真正关心的往往只有一个点:最高点或最低点在哪。顶点式就是把这个点直接写进式子的写法。

知识要点

  • 顶点 (h, k),对称轴 x = h
  • a 决定开口方向和宽窄,(h, k) 决定位置
  • a > 0 时最小值 y = k(在 x = h 处取得);a < 0 时最大值 y = k

典型例题(点击展开题解)

例 1说出 y = 2(x - 1)² + 3 的顶点坐标、对称轴、开口方向、最值…
说出 y = 2(x - 1)² + 3 的顶点坐标、对称轴、开口方向、最值,以及函数的增减性。
  1. 对照顶点式 y = a(x - h)² + k:a = 2,h = 1,k = 3。
  2. 顶点 (h, k) = (1, 3),对称轴是直线 x = 1。
  3. a = 2 > 0,开口向上,在顶点处取得最小值 y = 3。
  4. 增减性以对称轴为界:x < 1 时,y 随 x 增大而减小;x > 1 时,y 随 x 增大而增大。
顶点 (1, 3);对称轴 x = 1;开口向上;最小值 3;x < 1 递减、x > 1 递增。顶点式的好处就是这些信息一眼全有。
例 2将抛物线 y = 2x² 先向右平移 1 个单位,再向上平移 3 个单位,求…
将抛物线 y = 2x² 先向右平移 1 个单位,再向上平移 3 个单位,求所得抛物线的解析式。
  1. 向右移 1 个单位(右减):x 换成 (x - 1),得 y = 2(x - 1)²。
  2. 向上移 3 个单位(上加):整体加 3,得 y = 2(x - 1)² + 3。
  3. 顶点跟着走:原顶点 (0, 0) → (1, 0) → (1, 3)。
y = 2(x - 1)² + 3,顶点 (1, 3)。平移时"横向写在括号里、纵向写在括号外",两条口诀同时用。

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