그래프가 주어졌을 때 이차함수 구하기

꼭짓점, 절편 및 대칭축 방법을 포함한 상세한 가이드

그래프로부터 이차함수의 방정식을 구하려면 꼭짓점, 절편 또는 대칭축과 같은 핵심 요소를 파악합니다. 사용 가능한 정보에 따라 꼭짓점 형태 또는 인수분해 형태를 사용하여 최종 함수를 결정합니다.

핵심 이차함수 형태

일반형: \[ f(x) = ax^2 + bx + c \]

꼭짓점 형태 (표준형): \[ f(x) = a(x - h)^2 + k \]

여기서 \((h, k)\)는 꼭짓점의 좌표입니다. 형태 간의 관계는 다음과 같습니다:

\[ h = \frac{-b}{2a}, \quad k = f(h) = c - \frac{b^2}{4a} \]

방법 1: 꼭짓점과 한 점을 알 때

예제 1

아래 그래프에 나타난 이차함수 \(f\)를 구하세요:

Graph of quadratic function with vertex at origin
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1. 그래프에서 꼭짓점 파악하기: \((h, k) = (0, 2)\).

2. 꼭짓점 형태 설정하기: \[ f(x) = a(x - 0)^2 + 2 = ax^2 + 2 \]

3. 점 \((1, 3)\)을 대입하여 \(a\) 구하기: \[ f(1) = a(1)^2 + 2 = 3 \Rightarrow a = 1 \]

최종 함수: \[ f(x) = x^2 + 2 \]

예제 2: 위로 볼록한 포물선

함수 \(g\)를 구하고 \(g(-3)\)을 계산하세요:

Downward parabola graph
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1. 꼭짓점: \((0, -1)\). 꼭짓점 형태: \(g(x) = ax^2 - 1\).

2. 점 \((1, -2)\) 대입하기: \[ a(1)^2 - 1 = -2 \Rightarrow a = -1 \]

3. 방정식: \(g(x) = -x^2 - 1\).

4. \(g(-3)\) 계산하기: \[ g(-3) = -(-3)^2 - 1 = -9 - 1 = -10 \]

예제 3: 평행이동된 꼭짓점

함수 \(l\)을 구하고 x절편을 계산하세요:

Parabola with vertex (2,1)
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1. 꼭짓점 \((2, 1) \Rightarrow l(x) = a(x - 2)^2 + 1\).

2. y절편 \((0, -7)\) 대입하기: \[ a(0 - 2)^2 + 1 = -7 \Rightarrow 4a = -8 \Rightarrow a = -2 \]

3. x절편 찾기 (\(l(x) = 0\)으로 놓기): \[ -2(x - 2)^2 + 1 = 0 \Rightarrow (x - 2)^2 = 1/2 \]

\[ x = 2 \pm \sqrt{1/2} \]

방법 2: x절편과 y절편을 알 때

예제 4

표준형으로 함수 \(s\)를 구하세요:

Parabola with two x-intercepts
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1. 절편 \((-1, 0)\)과 \((2, 0)\)을 사용하여 인수분해 형태 이용하기: \[ s(x) = a(x + 1)(x - 2) \]

2. y절편 \((0, -4)\) 이용하기: \[ a(0 + 1)(0 - 2) = -4 \Rightarrow -2a = -4 \Rightarrow a = 2 \]

3. 표준형: \[ s(x) = 2(x^2 - x - 2) = 2x^2 - 2x - 4 \]

방법 3: 대칭축과 두 점을 알 때

예제 5

대칭축이 \(x = -3\)임을 알고 있을 때 \(m(x)\)를 구하세요:

Parabola with axis of symmetry indicated
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1. 꼭짓점 형태: \(m(x) = a(x + 3)^2 + k\).

2. 점 \((-5, 0)\)과 \((-2, -1.5)\)를 사용하여 연립방정식 세우기:

\[ \begin{cases} a(-5 + 3)^2 + k = 0 \Rightarrow 4a + k = 0 \\ a(-2 + 3)^2 + k = -1.5 \Rightarrow a + k = -1.5 \end{cases} \]

3. 두 식 빼기: \(3a = 1.5 \Rightarrow a = 0.5\). 따라서 \(k = -2\).

4. 표준형: \[ m(x) = 0.5(x + 3)^2 - 2 = 0.5x^2 + 3x + 2.5 \]

방법 4: 세 점을 알 때

예제 6

표준형으로 \(w(x)\)를 결정하세요:

General parabola with three points marked
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\(w(x) = ax^2 + bx + c\) 사용하기:

  • 점 \((0, -1/6) \Rightarrow c = -1/6\).
  • 점 \((1, 0) \Rightarrow a + b - 1/6 = 0 \Rightarrow a + b = 1/6\).
  • 점 \((3, 10/3) \Rightarrow 9a + 3b - 1/6 = 10/3 \Rightarrow 9a + 3b = 7/2\).

연립방정식 풀기: \(a = 1/2, b = -1/3\).

최종 함수: \[ w(x) = \frac{1}{2}x^2 - \frac{1}{3}x - \frac{1}{6} \]

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