9年级上册泸科版数学 21.2 二次函数的图象和性质(第4课时) 逐字稿-4,151字

  师:亲爱的同学,你好!很高兴能和你一起分享今天的数学课堂。上课前,请准备好上海科学技术出版社九年级上册数学课本、本节课配套的学习任务单及学习用品。现在,我们开始今天的学习。

  之前,我们已经探讨了二次函数(y = ax2)与(y = ax2 + k)、(y = ax2)与(y = a(x + h)2)图像之间的联系。还记得如何由抛物线(y = ax2)得到抛物线(y = ax2 + k)吗?抛物线(y = ax2 + k)是由抛物线(y = ax2)向上或向下平移(\vert k \vert)个单位得到的。

  那又该如何由抛物线(y = ax2)得到抛物线(y = a(x + h)2)呢?抛物线(y = a(x + h)2)是由抛物线(y = ax2)向左或向右平移(\vert h \vert)个单位得到的。

  大家能猜想如何由抛物线(y = ax2)得到抛物线(y = a(x + h)2 + k)吗?它可能是由抛物线(y = ax2)通过上下和左右平移得到的。

  根据以往经验,研究一般情况通常从特例入手。思考一下,如何由抛物线(y = \frac{1}{2}x2)得到抛物线(y = \frac{1}{2}(x - 2)2 + 1)呢?

  我们先在同一坐标系中,按照列表、描点、连线的步骤画出函数图像。首先,列表计算出(y = \frac{1}{2}x2)的各组函数值,依次在平面直角坐标系中描绘出各点,再用平滑曲线连接起来,这样就得到(y = \frac{1}{2}x2)的图像,它是一条抛物线。

  用同样方法,列表计算出函数(y = \frac{1}{2}(x - 2)2 + 1)的各组函数值,依次在平面直角坐标系中描绘出各点,再用平滑曲线连接起来,得到函数(y = \frac{1}{2}(x - 2)2 + 1)的图像,同样是一条抛物线。

  对于这两条抛物线,我们可以通过分步平移。第一种平移方法:由抛物线(y = \frac{1}{2}x2)先向右平移两个单位,得到抛物线(y = \frac{1}{2}(x - 2)2),再向上平移一个单位,得到抛物线(y = \frac{1}{2}(x - 2)2 + 1)。

  第二种平移方法:由抛物线(y = \frac{1}{2}x2)先向上平移一个单位,得到(y = \frac{1}{2}x2 + 1),再向右平移两个单位,得到(y = \frac{1}{2}(x - 2)2 + 1)。

  接下来,继续探究如何由抛物线(y = -\frac{1}{2}x2)得到抛物线(y = -\frac{1}{2}(x + 2)2 - 1)。

  结合刚才思路,第一种平移方法:由抛物线(y = -\frac{1}{2}x2)先向左平移两个单位,得到抛物线(y = -\frac{1}{2}(x + 2)2),再向下平移一个单位,得到抛物线(y = -\frac{1}{2}(x + 2)2 - 1)。

  第二种平移方法:由抛物线(y = -\frac{1}{2}x2)先向下平移一个单位,得到(y = -\frac{1}{2}x2 - 1),再向左平移两个单位,得到(y = -\frac{1}{2}(x + 2)2 - 1)。

  我们可以在同一坐标系中画出抛物线(y = -\frac{1}{2}x2)和抛物线(y = -\frac{1}{2}(x + 2)2 - 1)的图像进行验证。

  下面,我们一起来总结抛物线(y = ax2)和(y = a(x + h)2 + k)有什么关系,平移的方向和距离由什么决定。

  第一种平移方法:由抛物线(y = ax2)先左右平移(\vert h \vert)个单位,得到(y = a(x + h)2)。其中,当(h > 0)时向左平移,当(h < 0)时向右平移。再上下平移(\vert k \vert)个单位,得到抛物线(y = a(x + h)2 + k)。其中,当(k > 0)时向上平移,当(k < 0)时向下平移。

  第二种平移方法:由抛物线(y = ax2)先上下平移(\vert k \vert)个单位,得到(y = ax2 + k)。当(k > 0)时向上平移,当(k < 0)时向下平移。再左右平移(\vert h \vert)个单位,得到(y = a(x + h)2 + k)。其中,当(h > 0)时向左平移,当(h < 0)时向右平移。

  要强调的是,平移的方向和距离由(h)、(k)的值决定。

  类比之前研究二次函数(y = ax2 + k)和二次函数(y = a(x + h)2)性质的方法,我们明确了二次函数(y = a(x + h)2 + k)的图像。

  同学们思考一下,二次函数(y = a(x + h)2 + k)有哪些性质呢?我们先分类,(a > 0)和(a < 0)。

  在(a > 0)的情况下,(h)和(k)的情况又可分为:(h > 0)、(k > 0);(h > 0)、(k < 0);(h < 0)、(k > 0);(h < 0)、(k < 0)。在(h > 0)、(k > 0)这种情况下,图像大致是这样的。同样,我们可以梳理出接下来几种情况的图像。

  在(a < 0)的情况下,也可以梳理出同样的四种类型。对照图像,我们很容易梳理出函数的性质。

  开口方向方面,(a > 0)时开口向上,(a < 0)时开口向下。开口大小方面,(\vert a \vert)越大,抛物线开口越小;(\vert a \vert)越小,抛物线开口越大。

  顶点坐标方面,都是(( - h, k))。但当(a > 0)时,顶点是最低点;当(a < 0)时,顶点是最高点。因为这种形式能直接确定顶点坐标,所以我们把它叫做二次函数的顶点式。

  对称轴方面,都是直线(x = - h)。

  增减性方面,当(a > 0)时,在对称轴左侧,即(x < - h)时,(y)随(x)的增大而减小;在对称轴右侧,即(x > - h)时,(y)随(x)的增大而增大。当(a < 0)时,在对称轴左侧,即(x < - h)时,(y)随(x)的增大而增大;在对称轴右侧,即(x > - h)时,(y)随(x)的增大而减小。

  最值方面,当(a > 0)时,(x = - h)时,函数值取得最小值为(k);当(a < 0)时,(x = - h)时,函数值取得最大值为(k)。

  接下来,请同学们结合今天所学,完成以下表格。

  对于二次函数(y = 2(x + 3)2 + 5),根据今天总结的结论,可以直接得出它的开口方向向上,对称轴是直线(x = - 3),顶点坐标为(( - 3, 5))。

  二次函数(y = - 3(x - 1)2 - 2)的开口向下,对称轴是直线(x = 1),顶点坐标为((1, - 2))。

  二次函数(y = 4(x - 3)2 + 7)的开口向上,对称轴是直线(x = 3),顶点坐标为((3, 7))。

  二次函数(y = - 5(2 - x)2 - 6),先将其变形为(y = - 5(x - 2)2 - 6),其开口向下,对称轴是直线(x = 2),顶点坐标为((2, - 6))。

  在平面直角坐标系上,将二次函数(y = - 2(x - 1)2 - 2)的图像向左平移一个单位,再向上平移一个单位。先根据平移规律得到抛物线(y = - 2x2 - 1),进而确定其顶点为((0, - 1))。

  刚才是由原函数通过平移得到新函数,接下来体验一下逆向思维。

  变式一:将一条抛物线向右平移一个单位,再向上平移三个单位,所得抛物线对应的函数解析式为(y = 2x2),那么原抛物线对应的函数表达式是多少呢?根据逆向思维,不难得到结果是(y = 2(x + 1)2 - 3)。

  再来思考一下变式二:在平面直角坐标系中,如果抛物线(y = 2x2)不动,而坐标轴向上、向右平移两个单位,那么新坐标系下该抛物线的表达式是多少呢?因为坐标系的变化与抛物线的平移恰恰相反,所以不难得到结果是(y = 2(x + 2)2 - 2)。

  下面,我们一起来回顾今天所学内容。二次函数(y = a(x + h)2 + k)的图像与性质,这种形式的二次函数解析式我们称作顶点式。根据顶点式,能很快确定它的图像示意图,总共两大类 8 个小情况。它的开口方向由(a)的正负决定,开口大小由(\vert a \vert)决定。从顶点式中,可以直接确定顶点坐标和对称轴。

  在增减性方面,当(a > 0)时,在对称轴左侧,即(x < - h)时,(y)随(x)的增大而减小;在对称轴右侧,即(x > - h)时,(y)随(x)的增大而增大。当(a < 0)时,在对称轴左侧,即(x < - h)时,(y)随(x)的增大而增大;在对称轴右侧,即(x > - h)时,(y)随(x)的增大而减小。

  关于(y = a(x + h)2 + k)的最值,当(a > 0)时,(x = - h)时函数取得最小值为(k);当(a < 0)时,(x = - h)时函数值取得最大值为(k)。

  同学们再思考,今天我们根据二次函数的顶点式(y = a(x + h)2 + k),能很快确定二次函数的图像与性质。那么二次函数还有什么性质呢?对,还有它的一般形式。二次函数的一般形式(y = ax2 + bx + c),它的图像和性质又是怎样的呢?下节课我们将一起探究。

  这是本节课老师留给大家的作业。必做题,帮大家夯实基础,巩固新知。尤其是第二题,需要结合自变量的取值范围,确定对应的函数图像,再根据函数图像的最高点确定函数的最大值。

  选做题,帮助提升思维。尤其是第二小题,已知点(M)为(y)轴上的一个动点,当(\triangle ABM)为等腰三角形时,求点(M)的坐标。这里可能有多种情形,等腰三角形(\triangle ABM)中,(AB)可能等于(BM),(AB)可能等于(AM),(AM)可能等于(BM),总共有三种情形。需要根据这三种情形分别画出图形,在图形基础上求出各自符合题目要求的(M)点坐标。

  本节课就学到这里,很高兴与大家相遇,期待下次再见。

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