在数学中,二次函数是描述抛物线形状的重要工具,而顶点式是其表达形式之一。当已知二次函数的顶点坐标时,我们可以利用这一条件来确定函数的具体解析式。这种问题在中学数学中较为常见,掌握解题方法对于学习和考试都至关重要。
一、二次函数顶点式的标准形式
二次函数的一般顶点式为:
\[ y = a(x - h)^2 + k \]
其中,\( (h, k) \) 是抛物线的顶点坐标,\( a \) 是一个常数,表示抛物线开口的方向和宽度。如果 \( a > 0 \),抛物线开口向上;若 \( a < 0 \),则开口向下。
二、解题步骤详解
1. 确定顶点坐标
题目通常会明确给出顶点坐标 \( (h, k) \),这是解题的第一步。例如,假设顶点坐标为 \( (2, -3) \),则可以初步写出函数的形式为:
\[ y = a(x - 2)^2 - 3 \]
2. 寻找补充条件
为了确定 \( a \) 的具体值,我们需要额外的信息。常见的补充条件包括:
- 抛物线上另一点的坐标;
- 函数图像与坐标轴的交点;
- 函数的最大值或最小值等。
以抛物线上另一点为例,假如抛物线还经过点 \( (4, 5) \),将其代入上述方程可得:
\[ 5 = a(4 - 2)^2 - 3 \]
化简后得到:
\[ 5 = 4a - 3 \]
进一步解得:
\[ a = 2 \]
3. 完成函数解析式
将 \( a = 2 \) 代入顶点式公式,最终得到函数解析式为:
\[ y = 2(x - 2)^2 - 3 \]
三、注意事项
1. 符号准确性:在计算过程中,注意符号的变化,尤其是负号的处理。
2. 验证结果:完成解析式后,可以通过代入已知点再次验证是否满足条件。
3. 特殊情况:如果题目中未明确 \( a \) 的正负,需结合实际情境判断。
四、实例演练
例题:已知抛物线的顶点坐标为 \( (-1, 4) \),且经过点 \( (2, 19) \),求其解析式。
解答:
1. 初始表达式为:\[ y = a(x + 1)^2 + 4 \]
2. 将点 \( (2, 19) \) 代入,得:
\[ 19 = a(2 + 1)^2 + 4 \]
\[ 19 = 9a + 4 \]
\[ 9a = 15 \]
\[ a = \frac{5}{3} \]
3. 最终解析式为:
\[ y = \frac{5}{3}(x + 1)^2 + 4 \]
通过以上分析可以看出,利用顶点式求解二次函数的关键在于合理运用已知条件,并逐步推导出未知参数的值。希望这些内容能帮助大家更好地理解和解决此类问题!