Kvadratiske funksjoner (General Form)

Kvadratiske funksjoner og egenskaper for sine grafer som toppunktet og x og y avskjærer er utforskes interaktivt bruker applets.








Du kan også bruke denne appleten til å utforske forholdet mellom x avskjærer av grafen til en kvadratisk funksjon f (x) og løsningene på tilsvarende kvadratisk ligning f (x) = 0. Utforskningen blir gjennomført ved å endre verdiene av tre koeffisienter a, b og c er inkludert i definisjonen av f (x).

Når du er ferdig med denne opplæringen, kan det være lurt å gå gjennom opplæringsprogrammer på kvadratiske funksjoner og grafiske kvadratiske funksjoner .

Hvis nødvendig, Gratis millimeterpapir er tilgjengelig.

A - Definisjon på en kvadratisk funksjon


En kvadratisk funksjon f er en funksjon på formen
f (x) = ax 2 + bx + c

der a, b og c er reelle tall, og en ikke lik null. Grafen til kvadratisk funksjon kalles en parabel. Det er en "U"-formet kurve som kan åpne opp eller ned avhengig av fortegnet på koeffisienten a.

Eksempler på kvadratiske funksjoner

  1. f (x) = -2x 2 + x - 1
  2. f (x) = x 2 + 3x + 2

Interaktiv opplæring (1)
Knappen starter nedenfor appleten på en separat stor skjerm.






Your browser is completely ignoring the <APPLET> tag!

  • Klikk på knappen over "klikk her for å starte" for å starte appleten og maksimere vinduet innhentet.
  • Bruk rullefelt i venstre panel av appleten vinduet til å angi koeffisienter a, b og c til verdiene i eksemplene over og observere grafen innhentet. Merk at grafen tilsvarer del a) er en parabel åpning ned siden koeffisienten a er negativ, og grafen som tilsvarer en del b) er en parabel åpner opp siden koeffisienten a er positiv. Du kan endre verdiene for koeffisienten a, b og c og observere grafene innhentet.
  • Sett en til null og forklare grafen innhentet. Hvilke begrep i øksen 2 + bx + c gir den parabolske formen?

    Svar


B - Standard form av en kvadratisk funksjon og hjørne


Enhver kvadratisk funksjon kan skrives i standard form

f (x) = a (x - h) 2 + k


der h og k er gitt i form av koeffisienter a, b og c.

La oss starte med det kvadratisk funksjon i generell form og fullføre plassen å skrive det i standard form.
  • Gitt funksjonen f (x)
    f (x) = ax 2 + bx + c

  • faktor koeffisient ett av vilkårene i x 2 og x
    f (x) = a [x 2 + (b / a) x] + c

  • legger til og trekker (b/2a) 2 i parentes
    f (x) = a [x 2 + (b / a) x + (b/2a) 2 - (b/2a) 2] + c

  • Vær oppmerksom på at
    x 2 + (b / a) x + (b/2a) 2

  • kan skrives som
    [X + (b/2a)] 2

  • Vi nå skrive f som følger
    f (x) = a [x + (b/2a)] 2 - a (b/2a) 2 + c

  • som kan skrives som
    f (x) = a [x + (b/2a)] 2 - (b 2 / 4a) + c

  • Dette er standard form av en kvadratisk funksjon med
    h = - b / (2a)

    k = c - b 2 / (4a)


Når du tegne en kvadratisk funksjon, graf vil enten ha en maksimal eller minimum punkt som heter toppunktet. X-og y koordinatene til toppunktet er gitt av h og k henholdsvis.

Eksempel: Skriv kvadratisk funksjon f gitt ved f (x) =-2x + 2 4x + 1 i standard form og finne toppunktet på grafen.

Oppløsning
  • gitt funksjon
    f (x) =-2x 2 + 4x + 1

  • faktor -2 ut
    f (x) = -2 (x 2 - 2x) + 1

  • Vi nå deler koeffisienten til x som er -2 etter 2, og som gir -1.
    f (x) = -2 (x 2 - 2x + (-1) 2 - (-1) 2) + 1

  • legger til og trekker (-1) 2 innenfor parenteser
    f (x) = -2 (x 2 - 2x + (-1) 2) + 2 + 1

  • gruppe som vilkår og skrive i standard form
    f (x) = -2 (x - 1) 2 + 3

  • Ovennevnte gir h = 1 og k = 3.

  • h og k kan også finnes ved hjelp av formler for h-og k innhentet over.
    h = -b/2a = -4 / (2 *- 2) = 1

    k = c - b 2 / (4a) = 1 - 4 2/ (4 *- 2) = 3

  • Toppunktet på grafen er (1,3).

Interaktiv opplæring (2)

  • Gå tilbake til applet-vinduet og sett en til -2, b til 4 og c til 1 (verdiene brukt i eksempelet ovenfor). Kontroller at grafen åpner ned (a <0) og at toppunktet er punktet (1,3), og er høyeste punkt.

  • Bruk applet-vinduet og sett en til en, b og c til -2 til 0, f (x) = x 2 - 2x. Kontroller at grafen åpner opp (a> 0) og at toppunktet er punktet (1, -1) og er et minimum punkt.


C - x avskjærer av grafen til en kvadratisk funksjon



Den x avskjærer av grafen til en kvadratisk funksjon f gitt ved
f (x) = ax 2 + bx + c

er de virkelige løsninger, hvis de finnes, i kvadratisk ligning
ax 2 + bx + c = 0


Ovennevnte ligningen har to reelle løsninger, og derfor grafen har x avskjærer når diskriminanten D = b 2 - 4ac er positiv. Den har en gjentatt løsning når D er lik null. Løsningene er gitt av kvadratiske formler

x1 = (-b + sqrt (D)) / 2a

og
x2 = (-b - sqrt (D)) / 2a


Eksempel: Finn x avskjærer for grafen til hver funksjon gitt nedenfor

  1. f (x) = x 2 + 2x - 3
  2. g (x) = - x 2 + 2x - 1
  3. h (x) = - 2x 2 + 2x - 2

Oppløsning
  1. Hvis du vil finne x avskjærer vi løser

    x 2 + 2x - 3 = 0

    diskriminant D = 2 til 4 februar * 1 * (-3) = 16

    to reelle løsninger:
    x1 = (-2 + sqrt (16)) / (2 * 1) = 1
    og
    x2 = (-2 - sqrt (16)) / (2 * 1) = -3

    Grafen til funksjonen i deler a) har to x avskjærer er på punktene (1,0) og (-3,0)

  2. Vi løser-x 2 + 2x - 1 = 0

    diskriminant D = 2 til 4 februar * (-1) * (-1) = 0

    en gjentatt konkrete løsninger x1 = -b/2a = -2/-2 = 1

    Grafen til funksjonen i del b) har en x snappe på (1,0).

  3. Vi løser-2x 2 + 2x - 2 = 0

    diskriminant D = 2 til 4 februar * (-2) * (-2) = -12

    Ingen konkrete løsninger for de ovennevnte ligningen

    Ingen x skjæringspunkt for grafen til funksjonen i del c).

Interaktiv opplæring (3)

  • Gå til applet-vinduet og sett verdiene av a, b og c for hvert av eksemplene i deler a, b og c ovenfor og sjekke diskriminanten og x avskjærer av tilsvarende grafer.
  • Bruk applet-vinduet til å finne noen x avskjærer for følgende kvadratiske funksjoner.
    a) f (x) = x 2 + x - 2
    b) g (x) = 4x 2 + x + 1
    a) h (x) = x 2 - 4x + 4
    Bruk den analytiske metoden beskrevet i eksempelet ovenfor for å finne x avskjærer og sammenligne resultatene.
  • Bruk applet-vinduet og sett a, b og c til verdier slik at b 2 - 4ac <0. Hvor mange x-avskjærer grafen til f (x) har?
  • Bruk applet-vinduet og sett a, b og c til verdier slik at b 2 - 4ac = 0. Hvor mange x-avskjærer grafen til f (x) har?
  • Bruk applet-vinduet og sett a, b og c til verdier slik at b 2 - 4ac> 0. Hvor mange x-avskjærer grafen til f (x) har?

Svar


D - y avskjærer av grafen til en kvadratisk funksjon



Det y oppfange av grafen til en kvadratisk funksjon er gitt ved f (0) = c.

Eksempel: Finn y oppfange av grafen av følgende kvadratiske funksjoner.
  1. f (x) = x 2 + 2x - 3
  2. g (x) = 4x 2 - x + 1
  3. h (x) =-x 2 + 4x + 4
Oppløsning
  1. f (0) = -3. Grafen til f har ja snappe ved (0, -3).
  2. g (0) = 1. Grafen til g har ja snappe på (0,1).
  3. h (0) = 4. Grafen til h har ja snappe på (0,4).
Interaktiv opplæring (4)
  • Bruk applet-vinduet for å se y avskjære for den kvadratiske funksjoner i eksempelet ovenfor.
  • Bruk applet-vinduet for å se y avskjære er på det punktet (0, c) for forskjellige verdier av c.

E - Øvelser: Finn ligningen for en kvadratisk funksjon gitt sin grafen


Klikk på knappen "klikk her for å starte" for å starte appleten. Nå trykker du på knappen "ny graf" for å generere en ny graf.

Your browser is completely ignoring the <APPLET> tag!

Som en øvelse du blir bedt om å finne ligningen for kvadratisk funksjon hvis graf er vist i applet og skrive den i form f (x) = ax 2 + bx + c. Når du har funnet ligningen for grafen kan du sjekke svaret ditt ved å klikke på den andre knappen "vis / skjul" som vil vises koeffisienter a, b og c på venstre side av plotting panelet.

Eksempel: Finn grafen til kvadratisk funksjon f hvis grafen er vist nedenfor.

grafisk løsning å sjekke


Oppløsning

Det finnes flere metoder for å besvare ovennevnte spørsmål, men alle har en idé til felles: du må forstå og deretter velge riktig informasjon fra grafen.

Metode 1:

Grafen ovenfor har to x avskjærer på (-3,0) og (-1,0) og ja snappe på (0,6). Den x koordinatene til x avskjærer kan brukes til å skrive ligningen for funksjonen f som følger:

f (x) = a (x + 3) (x + 1)

Vi bruker nå y snappe f (0) = 6

6 = en (0 + 3) (0 + 1)

og løse for en å finne en = 2. Formelen for kvadratisk funksjon f er gitt ved:

f (x) = 2 (x + 3) (x + 1) = 2x 2 + 8 x + 6

Metode 2:

Ovennevnte parabel har et toppunkt i (-2, -2) og ja snappe på (0,6). Standard (eller toppunktet) form av en kvadratisk funksjon f kan skrives

f (x) = a (x + 2) 2 - 2

Vi bruker y snappe f (0) = 6

6 = en (0 + 2)2) - 2. Løs for å finne a = 2. Formelen for kvadratisk funksjon f er gitt ved:

f (x) = 2 (x + 2) 2 - 2 = 2x 2 + 8 x + 6

metode 3:

Siden en kvadratisk funksjon har formen

f (x) = ax 2 + bx + c

vi trenger 3 poeng på grafen til f for å skrive tre ligninger og løse for a, b og c.

Følgende punkter er på grafen til f

(-3, 0), (-1, 0) og (0, 6)

punktet (0, 6) gir

f (0) = 6 = en (0) 2 + b (0) + c = c
løse for å få c c = 6
De to andre punkter gir to likninger

(-3, 0) gir f (-3) = a (-3) 2 + b (-3) + 6

som fører til 9 A - 3 b + 6 = 0

og (-1, 0) gir f (-3) = en (-1) 2 + b (-1) + 6

som blir en - b + 6 = 0

Løs de to siste ligningene i a og b for å få

a = 2 og b = 4 og gir

f (x) = 2x 2 + 8 x + 6

Gå tilbake til appleten ovenfor, generere en graf, og finne ligningen. Du kan generere så mange graf, derfor spørsmålet, som du ønsker.

NESTE






Mer om kvadratiske funksjoner og beslektede emner




Home Page - Online Kalkulatorer - Trigonometri - Antenner - Grafer - Precalculus Tutorials - Kalkulus Guider
Calculus Spørsmål - Geometri Tutorials - Precalculus Applets - Anvendt matematikk - Precalculus spørsmål og problemer -
Likninger, systemer og ulikheter - geometri kalkulatorer - Math Software - Elementær statistikk -
Forfatter - e-post

Oppdatert: 27 november 2007 (A Dendane)