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一元二次方程和二次函数

时间:2020-07-10 18:36:08      阅读:98      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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一元二次方程

基本定义

只含有一个未知数,并且未知数项的最高次数是二次的整式方程,有且仅有两个根(重根按重数计算)。

一般形式为 \(ax^2+bx+c=0(a,b,c\in R,a\neq 0)\)

求根方法

  • 开平方法

适用于 \(x^2=a\)\((ax+b)^2=c\) 的形式,直接开平方即可。

前者:\(x=\pm\sqrt a\)

后者:\(x=\frac{\pm\sqrt c-b}{a}\)

  • 因式分解法

先将方程整理为 \(ax^2+bx+c=0(a\neq 0)\)

将等号左边用十字相乘法因式分解得 \((cx+d)(px+q)=0\ (cp=a,cq+dp=b,dq=c)\)

分别令 \((cx+d)=0,(px+q)=0\) 求出 \(x\),就得到了方程的解。

\(x_1=-\frac{d}{c},x_2=-\frac{q}{p}\)

  • 配方法

将方程两边同时除以 \(a\) 并将常数项移到右边,得 \(x^2+px=q\)

在方程两边同时添上一个数 \(k\),使得等号左边构成完全平方式。

由完全平方式的性质可得 \(p=2\sqrt k\)

\(\therefore k=(\frac{p}{2})^2=\frac{p^2}{4}\)

因式分解后得到 \((x+\dfrac{p}{2})^2=q+\dfrac{p^2}{4}\)

用开平方法得出根。

  • 公式法

此公式是由配方法得来的。

\(ax^2+bx+c=0\)

\(ax^2+bx=-c\)

\(x^2+\frac{b}{a}x=-\frac{c}{a}\)

\(x^2+2\times\frac{b}{2a}\times x+(\frac{b}{2a})^2=(\frac{b}{2a})^2-\frac{c}{a}\)

\((x+\frac{b}{2a})^2=\frac{b^2-4ac}{4a^2}\)

\(x=\pm\sqrt{\frac{b^2-4ac}{4a^2}}-\frac{b}{2a}=\frac{-b\pm\sqrt{b^2-4ac}}{2a}\)

根的性质

  • 根的类别

判别式 \(\Delta=b^2-4ac\) (因为公式中它在根号里)。

  1. \(\Delta>0\) 时,方程有两个不同实数根。
  2. \(\Delta=0\) 时,方程有两个相同实数根。
  3. \(\Delta<0\) 时,方程无实数根,有两个共轭复根
  • 韦达定理

对于一个一元二次方程的两个根 \(x_1,x_2\),满足:

  1. \(x_1+x_2=-\frac{b}{a}\)
  2. \(x_1x_2=\frac{c}{a}\)

证明:将公式代入即可。

  1. \(x_1+x_2=\frac{-b+\sqrt{b^2-4ac}}{2a}+\frac{-b-\sqrt{b^2-4ac}}{2a}=\frac{-2b}{2a}=-\frac{b}{a}\)

  2. \(x_1x_2=\frac{-b+\sqrt{b^2-4ac}}{2a}\times\frac{-b-\sqrt{b^2-4ac}}{2a}=\frac{b^2-(b^2-4ac)}{4a^2}=\frac{c}{a}\)


二次函数

基本定义

基本表示形式:\(y=ax^2+bx+c(a\neq 0)\) (一个二次单项式或多项式)。

图像

一条对称轴与 \(y\) 轴平行或重合于 \(y\) 轴,垂直于 \(x\) 轴的抛物线。开口朝上或朝下。

技术图片

上图为函数 \(y=\dfrac{1}{3}x^2-x+1\) 的图像。

  • 对称轴

二次函数图像是轴对称图形。对称轴为直线 \(x=-\dfrac{b}{2a}\)

我们在抛物线上取一点 \(P(x_1,y_1)\) (不在对称轴上)和这个点的对称点 \(Q(x_2,y_2)\)。根据轴对称的定义可得,这两点到对称轴距离相等,即对称轴的位置 \(x\)\(\frac{x_1+x_2}{2}\) 上。

同时也有 \(y_1=y_2\),即 \(ax_1^2+bx_1+c=ax_2^2+bx_2+c\)

\(ax_1^2+bx_1=ax_2^2+bx_2\)

\(a(x_1+x_2)(x_1-x_2)=-b(x_1-x_2)\)

因为 \(x_1\neq x_2\),所以 \(x_1-x_2\neq 0\)

\(a(x_1+x_2)=-b\)

\(x_1+x_2=-\dfrac{b}{a}\)

对称轴 \(x=-\dfrac{b}{2a}\)

\(a,b\) 同号时对称轴在 \(y\) 轴左侧,异号时在 \(y\) 轴右侧。

  • 顶点

对称轴与抛物线的交点。

\(y=ax^2+bx+c\\=\dfrac{b^2}{4a}-\dfrac{b^2}{2a}+c\\=\dfrac{4ac-b^2}{4a}\)

顶点为 \(P(-\dfrac{b}{2a},\dfrac{4ac-b^2}{4a})\)

顶点的位置决定了函数的最大值(\(a<0\) 时)或最小值(\(a>0\) 时)。函数在 \(x=-\dfrac{b}{2a}\) 处取得最大/小值 \(\dfrac{4ac-b^2}{4a}\)

  • 开口

\(a>0\) 时,开口向上;\(a<0\) 时,开口向下。

\(|a|\) 越大,开口越小;\(|a|\) 越小,开口越大。

  • 交点

\(y\) 轴的交点:\((0,c)\)

\(x\) 轴的交点:

\(\Delta=b^2-4ac\)

  1. \(\Delta>0\) 时,有 2 个

  2. \(\Delta=0\) 时,有 1 个

  3. \(\Delta<0\) 时,无

即求方程 \(ax^2+bx+c=0\) 的解。

  • 值域

\(a>0\) 时,值域为 \(\Big[\dfrac{4ac-b^2}{4a},+\infty\Big)\)

\(a<0\) 时,值域为 \(\Big(-\infty,\dfrac{4ac-b^2}{4a}\Big]\)

解析式

  1. 一般式

\(y=ax^2+bx+c\)

  1. 顶点式

\(y=(x-h)^2+k\)

顶点为 \((h,k)\),对称轴为直线 \(x=h\)

\(x=h\) 时,函数有最大/小值 \(k\)

  1. 交点式

只能用于抛物线与 \(x\) 轴有交点的情况(\(b^2-4ac\geqslant 0\)

\(y=a(x-x_1)(x-x_2)\)

其中 \(x_1\)\(x_2\) 是方程 \(ax^2+bx+c=0\) 的两个实根。

抛物线交 \(x\) 轴于 \((x_1,0)\)\((x_2,0)\)

一元二次方程和二次函数

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原文地址:https://www.cnblogs.com/creating-2007/p/13280658.html

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