Квадратичная функция и ее график
В этой статье мы поговорим о том, что такое квадратичная функция, научимся строить ее график и определять вид графика в зависимости от знака дискриминанта и знака старшего коэффициента.
Итак.
Функция вида 
, где 
0″ title=»a<>0″/> 
называется квадратичной функцией.
В уравнении квадратичной функции:
a — старший коэффициент
b — второй коэффициент
с — свободный член.
Графиком квадратичной функции является квадратичная парабола, которая для функции 
имеет вид:
Обратите внимание на точки, обозначенные зелеными кружками — это, так называемые «базовые точки». Чтобы найти координаты этих точек для функции , составим таблицу:
Внимание! Если в уравнении квадратичной функции старший коэффициент 
, то график квадратичной функции имеет ровно такую же форму, как график функции при любых значениях остальных коэффициентов.
График функции 
имеет вид:
Для нахождения координат базовых точек составим таблицу:
Обратите внимание, что график функции симметричен графику функции относительно оси ОХ.
Итак, мы заметили:
Если старший коэффициент a>0 , то ветви параболы напрaвлены вверх .
Если старший коэффициент a , то ветви параболы напрaвлены вниз .
Второй параметр для построения графика функции — значения х, в которых функция равна нулю, или нули функции. На графике нули функции 
— это точки пересечения графика функции 
с осью ОХ.
Поскольку ордината (у) любой точки, лежащей на оси ОХ равна нулю, чтобы найти координаты точек пересечения графика функции с осью ОХ, нужно решить уравнение 
.
В случае квадратичной функции нужно решить квадратное уравнение 
.
В процессе решения квадратного уравнения мы находим дискриминант: 
, который определяет число корней квадратного уравнения.
И здесь возможны три случая:
1. Если 
,то уравнение не имеет решений, и, следовательно, квадратичная парабола не имеет точек пересечения с осью ОХ. Если 
0″ title=»a>0″/>,то график функции выглядит как-то так:
2. Если 
,то уравнение имеет одно решение, и, следовательно, квадратичная парабола имеет одну точку пересечения с осью ОХ. Если 0″ title=»a>0″/>,то график функции выглядит примерно так:
3 . Если 
0″ title=»D>0″/>,то уравнение имеет два решения, и, следовательно, квадратичная парабола имеет две точки пересечения с осью ОХ:
, 
Если 0″ title=»a>0″/>,то график функции выглядит примерно так:
Следовательно, зная направление ветвей параболы и знак дискриминанта, мы уже можем в общих чертах определить, как выглядит график нашей функции.
Следующий важный параметр графика квадратичной функции — координаты вершины параболы:
Прямая, проходящая через вершину параболы параллельно оси OY является осью симметрии параболы.
И еще один параметр, полезный при построении графика функции — точка пересечения параболы с осью OY.
Поскольку абсцисса любой точки, лежащей на оси OY равна нулю, чтобы найти точку пересечения параболы с осью OY, нужно в уравнение параболы вместо х подставить ноль: 
.
То есть точка пересечения параболы с осью OY имеет координаты (0;c).
Итак, основные параметры графика квадратичной функции показаны на рисунке:
Рассмотрим несколько способов построения квадратичной параболы. В зависимости от того, каким образом задана квадратичная функция, можно выбрать наиболее удобный.
1. Функция задана формулой .
Рассмотрим общий алгоритм построения графика квадратичной параболы на примере построения графика функции 
1. Направление ветвей параболы.
Так как 
0″ title=»a=2>0″/>,ветви параболы направлены вверх.
2. Найдем дискриминант квадратного трехчлена 
0″ title=»D=b^2-4ac=9-4*2*(-5)=49>0″/> 
Дискриминант квадратного трехчлена больше нуля, поэтому парабола имеет две точки пересечения с осью ОХ.
Для того, чтобы найти их координаты, решим уравнение: 
, 
3. Координаты вершины параболы:
4. Точка пересечения параболы с осью OY: (0;-5),и ей симметричная относительно оси симметрии параболы.
Нанесем эти точки на координатную плоскость, и соединим их плавной кривой:
Этот способ можно несколько упростить.
1. Найдем координаты вершины параболы.
2. Найдем координаты точек, стоящих справа и слева от вершины.
Воспользуемся результатами построения графика функции
Кррдинаты вершины параболы
Ближайшие к вершине точки, расположенные слева от вершины имеют абсциссы соответственно -1;-2;-3
Ближайшие к вершине точки, расположенные справа имеют абсциссы соответственно 0;1;2
Подставим значения х в уравнение функции, найдем ординаты этих точек и занесем их в таблицу:
Нанесем эти точки на координатную плоскость и соединим плавной линией:
2 . Уравнение квадратичной функции имеет вид 
— в этом уравнении 
— координаты вершины параболы
или в уравнении квадратичной функции , и второй коэффициент — четное число.
Построим для примера график функции 
.
Вспомним линейные преобразования графиков функций. Чтобы построить график функции , нужно
- сначала построить график функции
, - затем одинаты всех точек графика умножить на 2,
- затем сдвинуть его вдоль оси ОХ на 1 единицу вправо,
- а затем вдоль оси OY на 4 единицы вверх:
Теперь рассмотрим построение графика функции 
. В уравнении этой функции , и второй коэффициент — четное число.
Выделим в уравнении функции полный квадрат: 
Следовательно, координаты вершины параболы: 
. Старший коэффициент равен 1, поэтому построим по шаблону параболу с вершиной в точке (-2;1):
3 . Уравнение квадратичной функции имеет вид y=(x+a)(x+b)
Построим для примера график функции y=(x-2)(x+1)
1. Вид уравнения функции позволяет легко найти нули функции — точки пересечения графика функции с осью ОХ:
(х-2)(х+1)=0, отсюда 
2. Координаты вершины параболы: 
3. Точка пересечения с осью OY: с=ab=(-2)(1)=-2 и ей симметричная.
Нанесем эти точки на координатную плоскость и построим график:
График квадратичной функции.
Перед вами график квадратичной функции вида 
.
Кликните по чертежу.
Подвигайте движки.
Исследуйте зависимость
— ширины графика функции от значения коэффициента 
,
— сдвига графика функции вдоль оси 
от значения 
,
— сдвига графика функции вдоль оси 
от значения 
— направления ветвей параболы от знака коэффициента
— координат вершины параболы 
от значений и :
И.В. Фельдман, репетитор по математике.
Источник
