师:同学们,大家好。今天我们继续学习二次函数的图像和性质。上节课我们学习了二次函数(y = x^{2})的图像和性质,那二次函数(y = x^{2} + k)和(y = a(x - h)^{2})的图像是怎样的,又有什么性质呢?我们先回顾一下(y = x^{2})的图像及相关性质,请大家填一下这个表格。
师:都填好了吗?我们先看图像,当(a > 0)时,图像开口向上;当(a < 0)时,开口向下。从位置关系看,开口向上的在(x)轴上方,开口向下的在(x)轴下方,且(\vert a\vert)越大,开口越小。它们都关于(y)轴对称,对称轴是直线(x = 0),顶点坐标都在原点。最值方面,当(a > 0),(x = 0)时,(y)有最小值(0);当(a < 0),(x = 0)时,(y)有最大值(0)。增减性呢,当(a > 0),在对称轴左侧(y)随(x)增大而减小,右侧(y)随(x)增大而增大;当(a < 0),在对称轴左侧(y)随(x)增大而增大,右侧(y)随(x)增大而减小。
师:下面请大家把课本翻到第(32)页,将二次函数(y = 2x^{2} + 1)、(y = 2x^{2} - 1),通过列表、描点、连线的形式画出图像,方便后续研究。
师:首先列表,大家都填好了吗?我们比对一下数据,(x = -1.5)时,(y = 2x^{2} + 1)对应(5.5);(x = -1)时,对应(3);(x = -0.5)时,对应(1.5);(x = 0)时,对应(1);(x = 0.5)时,对应(1.5);(x = 1)时,对应(3);(x = 1.5)时,对应(5.5)。(y = 2x^{2} - 1),(x = -1.5)时,对应(3.5);(x = -1)时,对应(1);(x = -0.5)时,对应(-0.5);(x = 0)时,对应(-1);(x = 0.5)时,对应(-0.5);(x = 1)时,对应(1);(x = 1.5)时,对应(3.5)。
师:请大家将对应数据在平面直角坐标系中描点。都描好了吗?我们看一下。注意是两排,列表描点连线后,用平滑曲线连起来,得到(y = 2x^{2} + 1)和(y = 2x^{2} - 1)的图像。请大家思考,(y = 2x^{2} + 1)、(y = 2x^{2} - 1)的图像与上节课学的(y = 2x^{2})的图像有什么关系呢?从位置上看,把抛物线(y = 2x^{2})向上平移一个单位长度就得到抛物线(y = 2x^{2} + 1),向下平移一个单位长度就得到(y = 2x^{2} - 1)。这三条抛物线开口方向、开口大小都相同,对称轴都是(y)轴,增减性相同,顶点坐标不同。我们将这个研究一般化,二次函数(y = x^{2} + k)的图像可以由(y = x^{2})的图像平移得到,当(k > 0)时,向上平移(k)个单位长度;当(k < 0)时,向下平移(\vert k\vert)个单位长度,总结起来就是“上加下减”。
师:我们通过表格整理一下刚刚学到的知识。当(a > 0)、(k > 0)时,图像开口向上;当(a > 0)、(k < 0)时,开口也向上;当(a < 0)、(k > 0)时,开口向下;当(a < 0)、(k < 0)时,开口向下。对称轴这四个都是(y)轴,即直线(x = 0)。顶点坐标可提炼为((0,k))。函数增减性,前两个(a > 0),开口向上,当(x < 0)时,(y)随(x)增大而减小;当(x > 0)时,(y)随(x)增大而增大。后两个(a < 0),开口向下,当(x < 0)时,(y)随(x)增大而增大;当(x > 0)时,(y)随(x)增大而减小。最值方面,前两个开口向上有最小值,当(x = 0)时,(y)取得最小值(k);后两个开口向下有最大值,当(x = 0)时,(y)取得最大值(k)。那如何画二次函数(y = x^{2} + k)的图像呢?第一种方法是描点法,列表、描点、连线画出;第二种方法是平移法,先画出(y = x^{2})的图像,再向上或向下平移(\vert k\vert)个单位长度。接下来请大家思考,抛物线(y = x^{2} + k)中(a)决定了什么,怎样决定的?(k)决定了什么?这个抛物线的对称轴是什么?顶点坐标怎样表示?
生:(a)决定开口方向和大小,当(a > 0)时,开口向上;当(a < 0)时,开口向下。(k)决定顶点的纵坐标,对称轴是(y)轴,也可以说直线(x = 0),顶点坐标为((0,k))。
师:接下来请同学们做练习。第一题,已知抛物线(y = 2x^{2} - 3)。第一问,它的开口方向、对称轴、顶点坐标分别是什么?
生:开口向上,对称轴为(y)轴,顶点坐标为((0, - 3))。
师:第二问,把抛物线(y = 2x^{2})怎样平移可得到抛物线(y = 2x^{2} - 3)?
生:向下平移(3)个单位长度。
师:第三问,若点(( - 4,y_{1}))、(( - 1,y_{2}))在抛物线(y = 2x^{2} - 3)上,(y_{1})和(y_{2})谁大谁小?
生:第一种方法代值,把(-4)、(-1)代入抛物线(y = 2x^{2} - 3)中求得(y_{1})、(y_{2})进行比较。第二种方法,利用抛物线性质,这个抛物线开口向上,当(x < 0)时,(y)随(x)增大而减小,从(-4)到(-1)自变量增大,函数值减小,所以(y_{1} > y_{2})。
师:第二题,关于二次函数(y = - 2x^{2} + 3),下列说法中正确的是?
生:选择(b)。(a)选项,(a = - 2 < 0),开口应向下,所以(a)不正确;(c)选项,顶点坐标应该是((0,3))而不是((3,0));(d)选项,(a = - 2)开口向下,函数有最大值(3),不是最小值,所以选择(b)。
师:第(3)题,如果将抛物线(y = x^{2} + 2)向下平移(3)个单位长度,所得新抛物线的解析式是什么?
生:(y = x^{2} - 1),根据“上加下减”。
师:第四题,二次函数(y = mx^{2} + m - 2)的图像顶点在(y)轴负半轴上,且开口向上,则(m)的取值范围是什么?
生:顶点坐标是((0,m - 2)),在(y)轴负半轴,所以(m - 2 < 0),即(m < 2);又因为开口向上,(a = m > 0),结合起来(m)的取值范围是(0 < m < 2)。
师:接下来我们继续探究,请大家把课本翻到第(33)页,在同一坐标系中画出函数(y = - \frac{1}{2}(x + 1)^{2})、(y = - \frac{1}{2}(x - 1)^{2})的图像,并分别指出它们的开口方向、对称轴和顶点坐标。我们继续用列表、描点、连线的形式研究。首先列表,大家计算并把表格中的数据填好。
师:都填好了吗?(y = - \frac{1}{2}(x + 1)^{2}),(x = - 4)时,对应(-4.5);(x = - 3)时,对应(-2);(x = - 2)时,对应(-\frac{1}{2});(x = - 1)时,对应(0);(x = 0)时,对应(-\frac{1}{2});(x = 1)时,对应(-2);(x = 2)时,对应(-4.5)。(y = - \frac{1}{2}(x - 1)^{2}),(x = - 2)时,对应(-4.5);(x = - 1)时,对应(-2);(x = 0)时,对应(-\frac{1}{2});(x = 1)时,对应(0);(x = 2)时,对应(-\frac{1}{2});(x = 3)时,对应(-2);(x = 4)时,对应(-4.5)。
师:列表之后描点连线,大家观察到什么了?请填这个表格,课本上也有。
生:(y = - \frac{1}{2}(x + 1)^{2})开口向下,对称轴是直线(x = - 1),顶点坐标(( - 1,0));(y = - \frac{1}{2}(x - 1)^{2})开口向下,对称轴是直线(x = 1),顶点坐标((1,0))。
师:于是我们得到了(3)个抛物线的图像。那目前画的两个抛物线图像与原来的(y = - \frac{1}{2}x^{2})这个抛物线图像有什么关系呢?
生:可以通过平移得到。(y = - \frac{1}{2}x^{2})向左平移一个单位长度得到(y = - \frac{1}{2}(x + 1)^{2})的图像,向右平移一个单位长度得到(y = - \frac{1}{2}(x - 1)^{2})。
师:我们总结一下,二次函数(y = a(x \pm h)^{2})的图像与(y = ax^{2})的图像关系如下。(y = ax^{2})向右平移(h)个单位长度时,得到(y = a(x - h)^{2})的图像;向左平移(h)单位长度时,得到(y = a(x + h)^{2})。总结规律口诀“左加右减”。
师:我们列个表格,请大家暂停一下,将表格填一下并思考。
师:大家都填好了吗?我们一起看,当(a > 0)、(h > 0)时,图像开口向上;当(a > 0)、(h < 0)时,开口向上;当(a < 0)、(h > 0)时,开口向下;当(a < 0)、(h < 0)时,开口向下。开口方向,前两个(a > 0)开口向上,后两个(a < 0)开口向下。对称轴这四个都可以用直线(x = h)表示。顶点坐标都可以用((h,0))表示。函数增减性,前两个开口向上,当(x < h)时,(y)随(x)增大而减小;当(x > h)时,(y)随(x)增大而增大。后两个开口向下,当(x < h)时,(y)随(x)增大而增大;当(x > h)时,(y)随(x)增大而减小。最值方面,前两个开口向上有最小值,当(x = h)时,(y)取得最小值(0);后两个开口向下有最大值,当(x = h)时,(y)取得最大值(0)。接下来我们做练习,在同一平面直角坐标系中画出函数(y = - \frac{1}{2}x^{2})与(y = - \frac{1}{2}(x - 2)^{2})的图像,并根据图像回答下列问题。
师:都画好了吗?第一个是(y = - \frac{1}{2}x^{2}),第二个是(y = - \frac{1}{2}(x - 2)^{2})的图像。根据图像回答第一个问题,抛物线(y = - \frac{1}{2}(x - 2)^{2})可以由抛物线(y = - \frac{1}{2}x^{2})怎样平移得到?
生:向右平移两个单位长度,可根据“左加右减”口诀,也可抓住顶点,这两个抛物线顶点分别分析出平移方向。
师:第二问,抛物线(y = - \frac{1}{2}(x - 2)^{2})的对称轴是什么?除顶点外,抛物线上的点都在(x)轴的上方还是下方?顶点坐标是什么?
生:对称轴是直线(x = 2),(a = - \frac{1}{2})开口向下,顶点坐标是((2,0)),除顶点外,抛物线上的点都在(x)轴下方。
师:第三个问题,对于函数(y = - \frac{1}{2}(x - 2)^{2}),当(x)大于多少时,(y)随(x)的增大而减小?当(x)等于多少时,(y)有最大值,最大值是多少?
生:对称轴是(x = 2),开口向下,当(x > 2)时,(y)随(x)增大而减小;当(x = 2)时,(y)有最大值,最大值是(0)。
师:下一个题,二次函数(y = - 2x^{2})的图像平移后可得到二次函数(y = - 2(x + 1)^{2})的图像,平移的方法是什么?
生:选择(c)向左平移一个单位长度。可以通过找顶点,原来顶点是((0,0)),平移后顶点坐标是(( - 1,0)),所以向左平移;也可以用“左加右减”口诀理解。
师:对于二次函数(y = 3(x + 2)^{2}),下列说法正确的是?
生:(a)选项图像开口向下不对,(a = 3 > 0),开口向上;(b)选项图像对称轴是直线(x = - 2),不是(2);(c)选项当(x > - 2)时,(y)随(x)增大而增大,不是减小;(d)选项,开口向上对称轴是(x = - 2),有最小值,(x = - 2)代入(y = 0),所以最小值是(0),这道题选(d)。
师:最后我们总结这节课所学知识。这节课我们学习了两类函数的图像和性质。第一类是(y = x^{2} + k)系列。请大家填这个表格。
师:大家填好了吗?看这四个图像,分析(5)大性质。开口方向,前两个开口向上,后两个开口向下;对称轴都是直线(x = 0);顶点坐标都可表示为((0,k));增减性,前两个开口向上,当(x < 0)时,(y)随(x)增大而减小,当(x > 0)时,(y)随(x)增大而增大;后两个开口向下,增减性相反,当(x < 0)时,(y)随(x)增大而增大,当(x > 0)时,(y)随(x)增大而减小。最值方面,前两个开口向上有最小值,(x = 0)时,(y)取最小值(k);后两个开口向下有最大值,(x = 0)时,(y)取最大值(k)。
师:接下来我们学习了第二类函数(y = a(x \pm h)^{2})的图像和性质。看这(4)个图像,回顾(5)个性质。开口方向,前两个(a > 0)开口向上,后两个(a < 0)开口向下;对称轴都可以用直线(x = h)表示;顶点坐标都可表示为((h,0));增减性,前两个开口向上,当(x < h)时,(y)随(x)增大而减小,当(x > h)时,(y)随(x)增大而增大;后两个开口向下,当(x < h)时,(y)随(x)增大而增大,当(x > h)时,(y)随(x)增大而减小。最值方面,前两个开口向上有最小值,(x = h)时,(y)有最小值(0);后两个开口向下有最大值,(x = h)时,(y)取最大值(0)。
师:同学们,这节课我们通过列表、描点、连线画出相应函数图像,分析了两类二次函数的图像和性质,大家都有所收获吗?后面我们还要继续研究。今天这节课到此结束,谢谢大家。
