Как построить график y ax2 bx c. Квадратичная функция
Конспект урока по алгебре для 8 класса средней общеобразовательной школы
Тема урока : Функция
Цель урока:
· Образовательная: определить понятие квадратичной функции вида (сравнить графики функций и ), показать формулу нахождения координат вершины параболы (научить применять данную формулу на практике); сформировать умение определения свойств квадратичной функции по графику (нахождение оси симметрии, координат вершины параболы, координат точек пересечения графика с осями координат).
· Развивающая : развитие математической речи, умения правильно, последовательно и рационально излагать свои мысли; развитие навыка правильной записи математического текста при помощи символов и обозначений; развитие аналитического мышления; развитие познавательной деятельности учащихся через умение анализировать, систематизировать и обобщать материал.
· Воспитательная : воспитание самостоятельности, умения выслушать других, формирование аккуратности и внимания в письменной математической речи.
Тип урока : изучение нового материала.
Методы обучения:
обобщенно-репродуктивный, индуктивно-эвристический.
Требования к знаниям и умениям учащихся
знать, что такое квадратичная функция вида , формулу нахождения координат вершины параболы; уметь находить координаты вершины параболы, координаты точек пересечения графика функции с осями координат, по графику функции определять свойства квадратичной функции.
Оборудование :
План урока
I. Организационный момент (1-2 мин)
II. Актуализация знаний (10 мин)
III. Изложение нового материала (15 мин)
IV. Закрепление нового материала (12 мин)
V. Подведение итогов (3 мин)
VI. Задание на дом (2 мин)
Ход урока
I. Организационный момент
Приветствие, проверка
отсутствующих, сбор тетрадей.
II. Актуализация знаний
Учитель : На сегодняшнем уроке мы изучим новую тему: "Функция ". Но для начала повторим ранее изученный материал.
Фронтальный опрос:
1) Что называется квадратичной функцией? (Функция , где заданные действительные числа, , действительная переменная, называется квадратичной функцией.)
2) Что является графиком квадратичной функции? (Графиком квадратичной функции является парабола.)
3) Что такое нули квадратичной функции? (Нули квадратичной функции – значения , при которых она обращается в нуль.)
4) Перечислите свойства функции . (Значения функции положительны при и равно нулю при ; график функции симметричен относительно ос ординат; при функция возрастает, при - убывает.)
5)
Перечислите
свойства функции . (Если , то функция принимает положительные
значения при , если , то
функция принимает отрицательные значения при ,
значение функции равно 0 только; парабола
симметрична относительно оси ординат; если , то
функция возрастает при и убывает при , если , то
функция возрастает при , убывает – при .)
III. Изложение нового материала
Учитель : Приступим к изучению нового материала. Откройте тетради, запишите число и тему урока. Обратите внимание на доску.
Запись на доске
: Число.
Функция .
Учитель : На доске вы видите два графика функций. Первый график , а второй . Давайте попробуем сравнить их.
Свойства функции вы знаете. На их основании, и сравнивая наши графики, можно выделить свойства функции .
Итак, как вы думаете, от чего будет зависеть направление ветвей параболы ?
Ученики: Направление ветвей обеих парабол будет зависеть от коэффициента .
Учитель: Совершенно верно. Так же можно заметить, что у обеих парабол есть ось симметрии. У первого графика функции, что является осью симметрии?
Ученики: У параболы вида осью симметрии является ось ординат.
Учитель: Верно. А что является осью симметрии параболы
Ученики: Осью симметрии параболы является линия, которая проходит через вершину параболы, параллельно оси ординат.
Учитель : Правильно. Итак, осью симметрии графика функции будем называть прямую, проходящую через вершину параболы, параллельную оси ординат.
А вершина параболы – это
точка с координатами . Они определяются по формуле:
Запишите формулу в тетрадь и обведите в рамочку.
Запись на доске и в
тетрадях
Координаты вершины параболы.
Учитель : Теперь, чтобы было более понятно, рассмотрим пример.
Пример 1 : Найдите координаты вершины параболы .
Решение: По формуле
имеем:
Учитель : Как мы уже отметили, ось симметрии проходит через вершину параболы. Посмотрите на доску. Начертите этот рисунок в тетради.
Запись на доске и в тетрадях:
Учитель: На чертеже: - уравнение оси симметрии параболы с вершиной в точке , где абсцисса вершины параболы.
Рассмотрим пример.
Пример 2:
По графику функции определите
уравнение оси симметрии параболы.
Уравнение оси симметрии имеет вид: , значит, уравнение оси симметрии данной параболы .
Ответ: - уравнение оси симметрии.
IV.Закрепление нового материала
Учитель : На доске записаны задания, которые необходимо решить в классе.
Запись на доске : № 609(3), 612(1), 613(3)
Учитель: Но сначала решим пример не из учебника. Решать будем у доски.
Пример 1: Найти
координаты вершины параболы
Решение: По формуле
имеем:
Ответ: координаты вершины параболы.
Пример 2: Найти координаты точек пересечения параболы с осями координат.
Решение: 1) С осью :
Т.е.
По теореме Виета:
Точки пересечения с осью абсцисс (1;0) и (2;0).
2) С осью :
VI.Домашнее задание
Учитель: На доске записано задание на дом. Запишите его в дневники.
Запись на доске и в
дневниках: §38, № 609(2), 612(2), 613(2).
Литература
1. Алимов Ш.А. Алгебра 8 класс
2. Саранцев Г.И. Методика обучения математике в средней школе
3. Мишин В.И. Частная методика преподавания математики в
средней школе
Конспект урока по алгебре для 8 класса средней общеобразовательной школы
Тема урока : Функция
Цель урока:
· Образовательная: определить понятие квадратичной функции вида (сравнить графики функций и ), показать формулу нахождения координат вершины параболы (научить применять данную формулу на практике); сформировать умение определения свойств квадратичной функции по графику (нахождение оси симметрии, координат вершины параболы, координат точек пересечения графика с осями координат).
· Развивающая : развитие математической речи, умения правильно, последовательно и рационально излагать свои мысли; развитие навыка правильной записи математического текста при помощи символов и обозначений; развитие аналитического мышления; развитие познавательной деятельности учащихся через умение анализировать, систематизировать и обобщать материал.
· Воспитательная : воспитание самостоятельности, умения выслушать других, формирование аккуратности и внимания в письменной математической речи.
Тип урока : изучение нового материала.
Методы обучения:
обобщенно-репродуктивный, индуктивно-эвристический.
Требования к знаниям и умениям учащихся
знать, что такое квадратичная функция вида , формулу нахождения координат вершины параболы; уметь находить координаты вершины параболы, координаты точек пересечения графика функции с осями координат, по графику функции определять свойства квадратичной функции.
Оборудование :
План урока
I. Организационный момент (1-2 мин)
II. Актуализация знаний (10 мин)
III. Изложение нового материала (15 мин)
IV. Закрепление нового материала (12 мин)
V. Подведение итогов (3 мин)
VI. Задание на дом (2 мин)
Ход урока
I. Организационный момент
Приветствие, проверка отсутствующих, сбор тетрадей.
II. Актуализация знаний
Учитель : На сегодняшнем уроке мы изучим новую тему: "Функция ". Но для начала повторим ранее изученный материал.
Фронтальный опрос:
1) Что называется квадратичной функцией? (Функция , где заданные действительные числа, , действительная переменная, называется квадратичной функцией.)
2) Что является графиком квадратичной функции? (Графиком квадратичной функции является парабола.)
3) Что такое нули квадратичной функции? (Нули квадратичной функции – значения , при которых она обращается в нуль.)
4) Перечислите свойства функции . (Значения функции положительны при и равно нулю при ; график функции симметричен относительно ос ординат; при функция возрастает, при - убывает.)
5) Перечислите свойства функции . (Если , то функция принимает положительные значения при , если , то функция принимает отрицательные значения при , значение функции равно 0 только; парабола симметрична относительно оси ординат; если , то функция возрастает при и убывает при , если , то функция возрастает при , убывает – при .)
III. Изложение нового материала
Учитель : Приступим к изучению нового материала. Откройте тетради, запишите число и тему урока. Обратите внимание на доску.
Запись на доске : Число.
Функция .
Учитель : На доске вы видите два графика функций. Первый график , а второй . Давайте попробуем сравнить их.
Свойства функции вы знаете. На их основании, и сравнивая наши графики, можно выделить свойства функции .
Итак, как вы думаете, от чего будет зависеть направление ветвей параболы ?
Ученики: Направление ветвей обеих парабол будет зависеть от коэффициента .
Учитель: Совершенно верно. Так же можно заметить, что у обеих парабол есть ось симметрии. У первого графика функции, что является осью симметрии?
Ученики: У параболы вида осью симметрии является ось ординат.
Учитель: Верно. А что является осью симметрии параболы
Ученики: Осью симметрии параболы является линия, которая проходит через вершину параболы, параллельно оси ординат.
Учитель : Правильно. Итак, осью симметрии графика функции будем называть прямую, проходящую через вершину параболы, параллельную оси ординат.
А вершина параболы – это точка с координатами . Они определяются по формуле:
Запишите формулу в тетрадь и обведите в рамочку.
Запись на доске и в тетрадях
Координаты вершины параболы.
Учитель : Теперь, чтобы было более понятно, рассмотрим пример.
Пример 1 : Найдите координаты вершины параболы .
Решение: По формуле
Учитель : Как мы уже отметили, ось симметрии проходит через вершину параболы. Посмотрите на доску. Начертите этот рисунок в тетради.
Запись на доске и в тетрадях:
Учитель: На чертеже: - уравнение оси симметрии параболы с вершиной в точке , где абсцисса вершины параболы.
Рассмотрим пример.
Пример 2: По графику функции определите уравнение оси симметрии параболы.
Уравнение оси симметрии имеет вид: , значит, уравнение оси симметрии данной параболы .
Ответ: - уравнение оси симметрии.
IV.Закрепление нового материала
Учитель : На доске записаны задания, которые необходимо решить в классе.
Запись на доске : № 609(3), 612(1), 613(3)
Учитель: Но сначала решим пример не из учебника. Решать будем у доски.
Пример 1: Найти координаты вершины параболы
Решение: По формуле
Ответ: координаты вершины параболы.
Пример 2: Найти координаты точек пересечения параболы с осями координат.
Решение: 1) С осью :
Т.е.
По теореме Виета:
Точки пересечения с осью абсцисс (1;0) и (2;0).
2) С осью :
Точка пересечения с осью ординат (0;2).
Ответ: (1;0), (2;0), (0;2) – координаты точек пересечения с осями координат.
Рассмотрим выражение вида ах 2 +вх+с, где а, в, с - действительные числа, а отлично от нуля. Это математическое выражение известно как квадратный трехчлен.
Напомним, что ах 2 - это старший член этого квадратного трехчлена, а - его старший коэффициент.
Но не всегда у квадратного трехчлена присутствуют все три слагаемые. Возьмем для примера выражение 3х 2 + 2х, где а=3, в=2, с=0.
Перейдем к квадратичной функции у=ах 2 +вх+с, где а, в, с - любые произвольные числа. Эта функция является квадратичной, так как содержит член второй степени, то есть х в квадрате.
Довольно легко построить график квадратичной функции, например, можно воспользоваться методом выделения полного квадрата.
Рассмотрим пример построения графика функции у равно -3х 2 - 6х + 1.
Для этого первое, что вспомним, схему выделения полного квадрата в трехчлене -3х 2 - 6х + 1.
Вынесем -3 у первых двух слагаемых за скобки. Имеем -3 умножить на сумму х квадрат плюс 2х и прибавить 1. Добавив и отняв единицу в скобках, получаем формулу квадрата суммы, которую можно свернуть. Получим -3 умножить на сумму (х+1) в квадрате минус 1 прибавить 1. Раскрывая скобки и приводя подобные слагаемые, выходит выражение: -3 умноженное на квадрат суммы (х+1) прибавить 4.
Построим график полученной функции, перейдя к вспомогательной системе координат с началом в точке с координатами (-1; 4).
На рисунке из видео эта система обозначена пунктирными линиями. Привяжем функцию у равно -3х 2 к построенной системе координат. Для удобства возьмем контрольные точки. Например, (0;0), (1;-3), (-1;-3), (2;-12), (-2;-12). При этом отложим их в построенной системе координат. Полученная при построении парабола является необходимым нам графиком. На рисунке это красная парабола.
Применяя метод выделения полного квадрата, мы имеем квадратичную функцию вида: у = а*(х+1) 2 + m.
График параболы у = ах 2 + bx + c легко получить из параболы у=ах 2 параллельным переносом. Это подтверждено теоремой, которую можно доказать, выделив полный квадрат двучлена. Выражение ах 2 + bx + c после последовательных преобразований превращается в выражение вида: а*(х+l) 2 + m. Начертим график. Выполним параллельное перемещение параболы у = ах 2 , совмещая вершину с точкой с координатами (-l;m). Важно то, что х= -l, а значит -b/2а. Значит эта прямая является осью параболы ах 2 + bx + c, ее вершина находится в точке с абсциссой х нулевое равно минус в, деленное на 2а, а ордината вычисляется по громоздкой формуле 4ас - b 2 /. Но эту формулу запоминать не обязательно. Так как, подставив значение абсциссы в функцию, получим ординату.
Для определения уравнения оси, направления ее ветвей и координат вершины параболы, рассмотрим следующий пример.
Возьмем функцию у = -3х 2 - 6х + 1. Составив уравнение оси параболы, имеем, что х=-1. А это значение является координатой х вершины параболы. Осталось найти только ординату. Подставив значение -1 в функцию, получим 4. Вершина параболы находится в точке (-1; 4).
График функции у = -3х 2 - 6х + 1 получен при параллельном переносе графика функции у = -3х 2 , значит, и ведет себя аналогично. Старший коэффициент отрицателен, поэтому ветви направлены вниз.
Мы видим, что для любой функции вида y = ах 2 + bx + c, самым легким является последний вопрос, то есть направление веток параболы. Если коэффициент а положительный, то ветви - вверх, а если отрицательный, то - вниз.
Следующим по сложности идет первый вопрос, потому что требует дополнительных вычислений.
И самый сложный второй, так как, кроме вычислений, еще необходимы знания формул, по которым находятся х нулевое и у нулевое.
Построим график функции у = 2х 2 - х + 1.
Определяем сразу - графиком является парабола, ветви направлены вверх, так как старший коэффициент равен 2, а это положительное число. По формуле находим абсциссу х нулевое, она равна 1,5. Для нахождения ординаты вспомним, что у нулевое равно функции от 1,5, при вычислении получим -3,5.
Вершина - (1,5;-3,5). Ось - х=1,5. Возьмем точки х=0 и х=3. у=1. Отметим данные точки. По трем известным точкам строим искомый график.
Для построения графика функции ах 2 + bx + c необходимо:
Найти координаты вершины параболы и отметить их на рисунке, потом провести ось параболы;
На оси ох взять две симметричные, относительно оси, параболы точки, найти значение функции в этих точках и отметить их на координатной плоскости;
Через три точки построить параболу, при необходимости можно взять еще несколько точек и строить график по ним.
В следующем примере мы научимся находить наибольшее и наименьшее значения функции -2х 2 + 8х - 5 на отрезке .
По алгоритму: а=-2, в=8, значит х нулевое равно 2, а у нулевое - 3, (2;3) - вершина параболы, а х=2 является осью.
Возьмем значения х=0 и х=4 и найдем ординаты этих точек. Это -5. Строим параболу и определяем, что наименьшее значение функции -5 при х=0, а наибольшее 3, при х=2.
Квадратным трёхчленом называется многочлен 2-ой степени, то есть выражение вида ax 2 + bx + c , где a ≠ 0, b , c - (обычно заданные) действительные числа, называемые его коэффициентами, x - переменная величина.
Обратите внимание:
коэффициент a
может быть любым действительным числом, кроме нуля. Действительно, если a
= 0, то ax
2 + bx
+ c
= 0·x
2 + bx
+ c
= 0 + bx
+ c
= bx
+ c
.
В этом случае в выражении не остаётся квадрата, поэтому его нельзя считать квадратным
трёхчленом. Однако, такие выражения-двучлены как, например,
3x
2 − 2x
или
x
2 + 5
можно рассматривать как квадратные трёхчлены, если дополнить их недостающими одночленами с нулевыми коэффициентами:
3x
2 − 2x
= 3x
2 − 2x
+ 0
и x
2 + 5 = x
2 + 0x
+ 5.
Если стоит задача, определить значения переменной х , при которых квадратный трёхчлен принимает нулевые значения, т.е. ax 2 + bx + c = 0, то имеем квадратное уравнение.
Если существуют действительные корни x 1 и x 2 некоторого квадратного уравнения, то соответствующий трёхчлен можно разложить на линейные множители : ax 2 + bx + c = a (x − x 1)(x − x 2)
Замечание: Если квадратный трёхчлен рассматривать на множестве комплексных чисел С, которое, возможно, вы еще не изучали, то на линейные множители его можно разложить всегда.
Когда стоит другая задача, определить все значения, которые может принимать результат вычисления квадратного трёхчлена при различных значениях переменной х , т.е. определить y из выражения y = ax 2 + bx + c , то имеем дело с квадратичной функцией.
При этом корни квадратного уравнения являются нулями квадратичной функции .
Квадратный трёхчлен также можно представить в виде
Это представление удобно использовать при построении графика и изучении свойств квадратичной функции действительного переменного.
Квадратичной функцией называется функция, заданная формулой y = f (x ), где f (x ) - квадратный трёхчлен. Т.е. формулой вида
y = ax 2 + bx + c ,
Где a ≠ 0, b , c - любые действительные числа. Или преобразованной формулой вида
.
Графиком квадратичной функции является парабола, вершина которой находится в точке .
Обратите внимание: Здесь не написано, что график квадратичной функции назвали параболой. Здесь написано, что графиком функции является парабола. Это потому, что такую кривую математики открыли и назвали параболой раньше (от греч. παραβολή - сравнение, сопоставление, подобие), до этапа подробного изучения свойств и графика квадратичной функции.
Парабола - линия пересечения прямого кругового конуса плоскостью, не проходящей через вершину конуса и параллельной одной из образующих этого конуса.
Парабола обладает еще одним интересным свойством, которое также используется как её определение.
Парабола представляет собой множество точек плоскости, расстояние от которых до определенной точки плоскости, называемой фокусом параболы, равно расстоянию до определенной прямой, называемой директрисой параболы.
Построить эскиз графика
квадратичной функции можно по характерным точкам
.
Например, для функции y = x
2
берем точки
x | 0 | 1 | 2 | 3 |
y | 0 | 1 | 4 | 9 |
Соединяя их от руки, строим правую половинку параболы. Левую получаем симметричным отраженим относительно оси ординат.
Для построения эскиза графика квадратичной функции общего вида в качестве характерных точек удобно брать координаты её вершины, нули функции (корни уравнения), если они есть, точку пересечения с осью ординат (при x = 0, y = c ) и симметричную ей относительно оси параболы точку (−b/ a ; c ).
x | −b/ 2a | x 1 | x 2 | 0 | −b/ a |
y | −(b 2 − 4ac )/4a | 0 | 0 | с | с |
при D ≥ 0 |
Но в любом случае по точкам можно построить только эскиз графика квадратичной функции, т.е. приблизительный график. Чтобы построить параболу
точно, нужно использовать её свойства: фокус и директрису.
Вооружесь бумагой, линейкой, угольником, двумя кнопками и крепкой нитью. Прикрепите одну кнопку примерно в центре листа бумаги - в точке, которая будет фокусом параболы. Вторую кнопку прикрепите к вершине меньшего угла угольника. На основаниях кнопок закрепите нить так, чтобы её длина между кнопками равнялась большому катету угольника. Начертите прямую линию, непроходящую через фокус будущей параболы, - директрису параболы. Приложите линейку к директрисе, а угольник к линейке так, как показано на рисунке. Перемещайте угольник вдоль линейки, одновременно прижимая карандаш к бумаге и к угольнику. Следите за тем, чтобы нить была натянута.
Измерьте расстояние между фокусом и директрисой (напоминаю - расстояние между точкой и прямой определяется по перпендикуляру). Это фокальный параметр параболы p . В системе координат, представленной на правом рисунке, уравнение нашей параболы имеет вид: y = x 2 / 2p . В масштабе моего рисунка получился график функции y = 0,15x 2 .
Замечание: чтобы построить заданную параболу в заданном масштабе, делать нужно всё то же самое, но в другом порядке. Начинать нужно с осей координат. Затем начертить директрису и определить положение фокуса параболы. И только потом конструировать инструмент из угольника и линейки. Например, чтобы на клетчатой бумаге построить параболу, уравнение которой у = x 2 , нужно расположить фокус на расстоянии 0,5 клеточки от директрисы.
Свойства функции у
= x
2
- Область определения функции - вся числовая прямая: D (f ) = R = (−∞; ∞).
- Область значений функции - положительная полупрямая: E (f ) = }