Ⅰ. 二次函數與兩軸交點之討論:
1. 若a≠0, y = ax 2 + bx + c 圖形與y軸的交點:
=
y ax 2 + bx + c
令 x =0 Þ y= c ,即與y軸交於(0, c ),如圖一。
令y=0 Þ x =
a ab b
b 2
2 4 -
± -
(圖一) 2. 若 y=0 且 a ≠0, y = ax 2 + bx + c 圖形與 x 軸的交點:
(1) 當判別式 b 2 - ac 4 > 0:
a. 方程式根為兩相異實根, x =
a ab b
b 2
2 4 -
±
- 。
b. 圖與 x 軸的交點為相異兩交點。
c. a > 0 (開口向上,如圖二) ; a < 0 (開口向下,如圖三)。
(圖二) (圖三)
(2) 當判別式 b 2 - 4 ac =0:
a. 方程式根為兩相等實根, x =
a ab b
b 2
2 4 -
±
- =
a b 2
- 。
b. 圖與 x 軸的交點為相切(一交點)。
c. a > 0 (開口向上,如圖四) ; a < 0 (開口向下,如圖五)。
(0,c)
x y
O
x y
O x
y
O
x y
x y
O
3. 已知三點坐標,求過三點的二次函數,將三點坐標代入 y = ax 2 + bx + c 。
【範例】 :已知某二次函數其圖形通過A(1,8)、B(-2,2)、C(0,4),
求此二次函數為何?
解:假設此二次函數為 y = ax 2 + bx + c
將A(1,8)、B(-2,2)、C(0,4)三點代入方程式中得
ï î ï í ì
=
+ -
=
+ +
=
c
c b a
c b a
4
2 4 2 8
Þ ï î ï í ì
=
=
=
4 3 1
c b a
所以,此二次函數為 y= x 2 + x 3 + 4 。
【範例】 :已知三點座標為A(-1,2)、B(0,-4)、C(-2,4),求過此三點的 二次函數為何?
解:假設此二次函數為 y = ax 2 + bx + c
將A(-1,2)、B(0,-4)、C(-2,4)三點代入方程式中得:
ï î ï í ì
+ -
=
= -
+ -
=
c b a
c c b a
2 4 4
4 2
Þ ï î ï í ì
-
= -
= -
=
4 8 2
c b a
所以,此二次函數為 y= - 2 x 2 - 8 x - 4 。
【練習】:已知某二次函數之對稱軸 x =3,且其圖形通過A(3,2)、B(5,6)兩點,
求此二次函數為何?
解:假設此二次函數為y= a ( x - 3 ) 2 + k 將A、B兩點代入方程式中得
î í ì
+
= +
= k a
k 4 6
0
2 Þ
î í ì
=
= 2 1 k a
所以,此二次函數為 y= ( x - 3 ) 2 + 2 。
【練習】:已知某二次函數之頂點為(-2,-6),且其圖形通過A(-5,0) , 求此二次函數為何?
解:假設此二次函數為y= a ( x + 2 ) 2 - 6
將A(-5,0)代入方程式中得 0= a ( - 5 + 2 ) 2 - 6 Þ a = 3 2
所以,此二次函數為 y= ( 2 ) 6 3
2 2 - +
x 。
【練習】:已知某二次函數其圖形通過A(1,0)、B(-1,-4)、C(4,-39),
求此二次函數為何?
解:假設此二次函數為 y = ax 2 + bx + c
將A(1,0)、B(-1,-4)、C(4,-39)三點代入方程式中得
ï î ï í ì
+ +
= -
+ -
= -
+ +
=
c b a
c b a
c b a
4 16 39 4 0
Þ ï î ï í ì
=
= -
=
1 2
3
c b a
所以,此二次函數為 y= - 3 x 2 + 2 x + 1 。
Ⅲ. 圖形的應用:有時,在實際狀況中我們也可能用到二次函數的最大值與最小值,
由以下的範例更可了解二次函數在日常生活的重要性。
【範例】 :某人想用一條 100 公尺的繩子圍成一個矩形的停車場,請問如何才能圍出最大 面積的停車場?並求出此面積。
解:
設停車場的某一邊長為 x 公尺,因此另一邊長為(50- x )公尺。
我們並以y平方公尺來表示此停車場的面積。
依題意可列式: y = x (50- x )
= 50 x - x 2
= -( x -25) 2 +625
因為停車場的邊長必為正數,所以 x > 0 且 50- x > 0 , 即 x 值範圍為 0< x <50。
由上可知 當 x =25 時,停車場面積可為成最大的 625 平方公尺
即當此停車場為正方形時,所 圍成的面積最大,且其值為 625 平方 公尺 , 並從圖形我們得知 y值的範圍為 0 < y 625。 £
x y
O 10 100
(25,625)
y= 50 x- x 2
【範例】 :如何把 30 分成兩數,使得這兩數的平方和最小?
解:設某一數為 x ,因此另一數為(30- x )。
我們並以y來表示這兩數的平方和。
依題意可列式: y= x +(30- x ) 2 2
= x +900-60 x + 2 x 2
=2( x -15) 2 +450 由上可知,當一數為 15 而另一數亦為 15 時,
使得這兩數的平方和有最小值為 450。
x y
O 5
200 (15,450)
y= 2 ( x- 1 5) + 45 0
2
【例題 1】 【練習 1】
二次函數 y = x 2 + 2 x - 3 的圖形交 x 軸於A、 B兩點,交y軸於C點,求 ABCD 的面積為 多少?
解:
二次函數 y = - x 2 - 2 x + 15 的頂點為A,此函數 的圖形與 x 軸交於B、C,求 ABCD 的面積為 多少?
解:
【例題 2】 【練習 2】
若二次函數 y = ax 2 + bx + c 的圖形如下圖所 示,請分別判別 a 、b、 c 及 b 2 - 4 ac 的正、
負。
解:Q
若二次函數 y = ax 2 + bx + c 的圖形如下圖所 示,請分別判別 a 、b、 c 及 b 2 - 4 ac 的正、
負。
解:Q x
y
x y
【例題 3】 【練習 3】
若二次函數 y = - 2 x 2 + 6 x + k 的圖形與 x 軸 交於兩點,求k的範圍為何?
解:
若二次函數 y = ( m + 1 ) x 2 - 4 x - 1 的圖形與 x 軸 不相交,求 m 的範圍為何?
解:
【例題 4】 【練習 4】
2 1 + +
= ax bx
y 的圖形之最高點坐標為
(-1,2),則 a + b = ? 解:
2 2 + +
= ax bx
y 的圖形之最高點坐標為
(-1,1),則 a - b = ? 解:
【例題 5】 【練習 5】
設二次函數通過(0,3)、(1,4)、(2,3) 三點,求此二次函數。
解:
設二次函數通過(0,8)、(1,12)、(-1,6) 三點,求此二次函數。
解:
【例題 6】 【練習 6】
已知某二次函數之對稱軸為 x + 3 = 0 ,且其 圖形通過A(-2,5)、B(1,35),求此二次 函數為何?
解:
已知某二次函數之對稱軸為 x - 2 = 0 ,且其圖 形通過A(3,4)、B(-1,-4),求此二次 函數為何?
解:
【例題 7】 【練習 7】
已知某二次函數之頂點為(1,1),且其圖形 通過A(3,5),則此二次函數為何?
解:
已知某二次函數之頂點為(3,-4),且其圖形通 過A(2,-2),則此二次函數為何?
解:
………
一.選擇題:
( )1. 下列那一個二次函數圖形的圖形開口最小:
(A) y - = x 2 (B) y - = 3x 2 (C) y = 2x 2 (D) y = x 2 。
( )2. 函數 y = x 2 2 - 3 的頂點座標為:
(A) (0,0) (B) (0,3) (C) (0,-3) (D) (-3,0) 。
( )3. 把 y = x 2 的圖形向下移動 5 單位長,就可得到新圖形的函數為 (A) y = 5x 2 (B) y - = 5x 2 (C) y = x 2 + 5 (D) y = x 2 - 5 。
( )4. 函數 y = x 2 + 2 x + 2 可化成 y = a ( x + h ) 2 + k 的形式,則 a + h + k = (A) 0 (B) 1 (C) 2 (D) 3 。
( )5. y = 2 x 2 - 12 x + 19 之圖形的對稱軸方程式為
(A) x = 3 (B) x = - 3 (C) x 軸 (D) y軸 。
( )6. 若二次函數 y = a ( x - 3 ) 2 + b 有最小值 - 1 ,則
(A) a > b (B) a = b (C) a < b (D) a 、b無法比較 。
( )7. 設 x 是任意數且 2 x 2 - 4 x + y - 4 = 0 ,則下列何數不可能是y值?
(A)4 (B) 5 (C) 6 (D) 7 。
( )8. 設二次函數的圖形通過(0,2)和(1,4)且y軸是對稱軸,則此二次函數為 (A) 最大值 1 (B) 最大值 2 (C) 最小值 1 (D) 最小值 2 。
( )9. 在直角座標平面上將二次函數 y = 2 ( x + 1 ) 2 - 2 的圖形向右 移動 3 單位長,再向下移動 1 個單位長,則其最低點為
(A) (2,-3) (B) (-2,3) (C) (2,3) (D) (3,2) 。
( )10.若二次函數 y = - 2 ( x - 3 ) 2 + 4 ,則下列何者正確 ? (A) y的最大值是 3 (B) y的最小值是 3 (C) y的最大值是 4 (D) y的最小值是 4 。
二.填充題:
1. 若二次函數 y = ax 2 + 4 ax - 2 a 2 有最大值 - 6 ,則 a = 。
2. 若 1 £ x £ 6 , y = 2 x 2 - 8 x + 6 的最大值為M ,最小值為 m , 則 M + m = 。
3. 設 a : = b 1 : 3 , b : = c 3 : 4 ,則 ab - bc + 2 ac + 4 b 的最大值為 。
4. 若二次函數 y = ax 2 + bx + c 之圖形有最高點,其位置在y軸的左方,
則點( a ,b)在第 象限。
5. 若
k x y x
+
= - 4 40
2 有最大值 4,則k值為 。
6. 有一出租公寓有 70 間套房,每月租金 3000 元可全部租出,若每 間房間每增加 50 元,則平均有一間未租出去,則:
(1) 設公寓套房有 x 間未租出去時,總收入為y元,則 x 與y的關
係式為 。
(2) 欲使總收入達到最高時,房間將有 間未租出。
(3) 承(2),每個房間的租金為 元。
7. 座標平面上 y - = 2x 2 的圖形向右平移 3 個單位長,就得到 的圖形,再向 下平移 5 個單位長,就得到 的圖形。(寫出二次函數) 。
三.計算題
1. 在座標平面上描繪下列二次函數的圖形
(1) y = x 2 2 - 3 (2) y = x 2 + 2 x - 3 。 解:
2. 求下列二次函數的頂點座標及最大值或最小值:
(1) y = - 2 ( x - 1 ) 2 - 5 (2) y = 2 x 2 + 4 x - 1 。 解:
3. 將 x 2 - 34 x + 288 = 0 化成 ( x + a ) 2 = p ,求 a + p 之值。
解:
4. 若7和 - 4 為一元二次方程式 x 2 + bx + c = 0 的兩根,求 b + c = ? 解:
5. 一拋物線通過A(0,3)、B(3,27)兩點,且圖形經平移後與 y = 2x 2 重合,求此拋物線 的二次函數。
解:
6.已知某二次函數其圖形通過A(-1,0)、B(4,0)、C(8,2)三點,求此二次函數為何?
解:
7.一果園中種了 25 顆橘樹,每棵平均可生產橘子 450 個;若在此園中每加種 一棵則每棵平均生產量減少 10 個。問應加種幾棵才能使此園的產量達到最 大?最大產量是多少?
解:
8.已知A、B、P為數線上的三點,它們的坐標分別為 2, - 3 ,x,設 4 PA - 2 PB 2 的值為y。 解:
9.在高出海平面 40 公尺的岩石上,向海面上空拋出一石子,且看錶計時,
已知高度y公尺為時間 x 秒之二次函數其關係如下: y = f ( x ) = - 2 x 2 + 16 x + 40 , 請問:
(1) 此石子擲出經幾秒後,可達最高高度?又最高高度為多少公尺?
(2) 石子從擲出到落海前,在空中停留幾秒?
解: