师:同学们,大家好。今天我们一起来学习二次函数(y = a(x - h)^2)的图像与性质。本节课有三个学习目标:一是用描点法画出二次函数(y = a(x - h)^2)的图像;二是能根据二次函数(y = a(x - h)^2)的图像判断函数的性质;三是能根据图像归纳出二次函数(y = ax^2)与(y = a(x - h)^2)的平移变化规律。
在学习新课之前,我们先来复习上节课所学内容。上节课我们主要学习了抛物线(y = ax^2 + k)的图像与性质,以及(y = ax^2 + k)与二次函数(y = ax^2)的平移变化规律。
以(a > 0)为例,当(a > 0)时,抛物线(y = ax^2 + k)开口方向向上,对称轴为(y)轴,即直线(x = 0),顶点坐标为((0, k))。在对称轴左侧,即(x < 0)时,(y)随(x)的增大而减小;在对称轴右侧,即(x > 0)时,(y)随(x)的增大而增大。开口向上,在顶点处取得最小值,即当(x = 0)时,(y)有最小值(k)。
上节课的第二个重点内容是(y = ax^2 + k)与(y = ax^2)之间的平移变化规律。我们总结为四字口诀:上加下减,即(y = ax^2)可以通过上下平移得到(y = ax^2 ± k)。
接下来进入本节课内容,探索新知一:抛物线(y = a(x - h)^2)的图像与性质。
我们以(y = -\frac{1}{2}(x - 1)^2)的图像为例,首先用描点法画它的图像,主要分三步:
第一步列表,对二次函数(y = -\frac{1}{2}(x - 1)^2)的自变量(x)进行取值,取(7)个值,并对应得到(x)所对应的函数值。
第二步描点,在平面直角坐标系中,依次用虚垂线描出以上各点。
第三步连线,用光滑的曲线把以上各点依次连接,由此得到二次函数(y = -\frac{1}{2}(x - 1)^2)的图像。
通过图像来得到二次函数的性质,我们一般从五个角度归纳总结,分别为开口方向、对称轴、顶点坐标、增减性以及最值。
由图可得,二次函数(y = -\frac{1}{2}(x - 1)^2)开口向下,对称轴为直线(x = 1),顶点坐标为((1, 0))。在对称轴左侧,即(x < 1)时,(y)随(x)的增大而增大;在对称轴右侧,即(x > 1)时,(y)随(x)的增大而减小。开口向下,在顶点处取得最大值,即当(x = 1)时,(y)有最大值(0)。
我们继续来看活动二:画出二次函数(y = -\frac{1}{2}(x + 1)^2)的图像。同样采取描点画图法:
第一步列表,对自变量进行取值,并对应得到函数值。
第二步描点,在平面直角坐标系中顺次描出各点。
第三步连线,用光滑的曲线把以上各点连接。同样从五个角度归纳它的性质:开口方向向下,对称轴为直线(x = -1),顶点坐标为(( -1, 0))。在对称轴左侧,(y)随(x)的增大而增大;在对称轴右侧,(y)随(x)的增大而减小。开口向下,在顶点处取得最大值,即当(x = -1)时,(y)有最大值(0)。
以上两个例子都是(a < 0)的情况,接下来看(a > 0)时,以二次函数(y = \frac{1}{2}(x + 1)^2)与(y = \frac{1}{2}(x - 1)^2)为例,同样采用描点画图法,对自变量进行取值,并对应得到两个二次函数的函数值,在平面直角坐标系中依次描出以上各点。
先看(y = \frac{1}{2}(x - 1)^2),用虚垂线描点,用光滑的曲线连接,得到(y = \frac{1}{2}(x - 1)^2)的图像。再画(y = \frac{1}{2}(x + 1)^2)的图像,描点并用光滑的曲线连接。
根据这两个图像观察总结性质,从五个角度看:开口方向,当(a > 0)时,开口向上。
(y = \frac{1}{2}(x - 1)^2)的对称轴为直线(x = 1),顶点坐标为((1, 0)),增减性为在对称轴左侧,即(x < 1)时,(y)随(x)的增大而减小;在对称轴右侧,即(x > 1)时,(y)随(x)的增大而增大。开口向上,在顶点处取得最小值,即当(x = 1)时,(y)有最小值(0)。
再看抛物线(y = \frac{1}{2}(x + 1)^2),开口向上,对称轴为直线(x = -1),顶点坐标为(( -1, 0))。增减性为在对称轴左侧,即(x < -1)时,(y)随(x)的增大而减小;在对称轴右侧,即(x > -1)时,(y)随(x)的增大而增大。开口向上,在顶点处取得最小值,即当(x = -1)时,(y)有最小值(0)。
通过以上四个例子,由特殊到一般归纳总结二次函数(y = a(x - h)^2)的图像与性质:
当(a > 0)时,开口向上;(a < 0)时,开口向下。对称轴为直线(x = h),顶点坐标为((h, 0))。
当(a > 0)时,在对称轴左侧,即(x < h)时,(y)随(x)的增大而减小;当(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;当(x > h)时,(y)随(x)的增大而减小。
最值方面,当(a > 0)时,开口向上,在顶点处取得最小值,即当(x = h)时,(y)有最小值(0);当(a < 0)时,开口向下,在顶点处取得最大值,即当(x = h)时,(y)有最大值(0)。
接下来学习本节课的第二个重要知识点,抛物线(y = ax^2)与(y = a(x - h)^2)的平移变化规律。
同样从几个特殊例子出发,活动一:抛物线(y = -\frac{1}{2}x^2)与抛物线(y = -\frac{1}{2}(x - 1)^2)有什么关系呢?平移这一几何变换主要改变图像的位置,对形状及大小无影响,而二次函数的位置主要由对称轴及顶点决定。所以我们从对称轴及顶点两个方面观察。
首先在平面直角坐标系中画出(y = -\frac{1}{2}x^2)与(y = -\frac{1}{2}(x - 1)^2)的图像,然后分别从顶点坐标以及对称轴两个方面考虑。
(y = -\frac{1}{2}x^2)的顶点坐标为((0, 0)),(y = -\frac{1}{2}(x - 1)^2)的顶点坐标为((1, 0)),从((0, 0))到((1, 0)),可理解成向右平移了一个单位长度。
再看对称轴,(y = -\frac{1}{2}x^2)的对称轴可理解为(y)轴,即直线(x = 0);(y = -\frac{1}{2}(x - 1)^2)的对称轴为直线(x = 1),从直线(x = 0)到直线(x = 1),同样可理解成把直线(x = 0)向右平移一个单位长度。
由此猜想,(y = -\frac{1}{2}x^2)是否可通过向右平移一个单位长度得到(y = -\frac{1}{2}(x - 1)^2)的图像呢?接下来验证一下。
把(y = -\frac{1}{2}x^2)的图像向右平移一个单位长度,发现它和(y = -\frac{1}{2}(x - 1)^2)的图像重合了,验证了猜想成立,即(y = -\frac{1}{2}x^2)向右平移一个单位长度可以得到抛物线(y = -\frac{1}{2}(x - 1)^2)。
活动二:抛物线(y = -\frac{1}{2}x^2)与(y = -\frac{1}{2}(x + 1)^2)有什么关系呢?
同样先在平面直角坐标系里画出这两个抛物线,从顶点坐标以及对称轴两个角度考虑。
(y = -\frac{1}{2}x^2)的顶点坐标为((0, 0)),(y = -\frac{1}{2}(x + 1)^2)的顶点坐标为(( -1, 0)),从((0, 0))到(( -1, 0)),可理解成向左平移了一个单位长度。
再看对称轴,(y = -\frac{1}{2}x^2)的对称轴为(y)轴,即直线(x = 0);(y = -\frac{1}{2}(x + 1)^2)的对称轴为直线(x = -1),从(x = 0)到(x = -1),也可理解成向左平移了一个单位长度。
由此大胆猜想,函数(y = -\frac{1}{2}x^2)到(y = -\frac{1}{2}(x + 1)^2)能否通过向左平移一个单位长度得到呢?接下来验证猜想。
把(y = -\frac{1}{2}x^2)的图像向左平移一个单位长度,发现它和(y = -\frac{1}{2}(x + 1)^2)的图像重合了,猜想成立,即(y = -\frac{1}{2}x^2)向左平移一个单位长度可以得到抛物线(y = -\frac{1}{2}(x + 1)^2)。左移一个是加一,右移一个是减一。
由此从特殊到一般归纳总结出(y = ax^2)与(y = a(x ± h)^2)的关系:(y = ax^2)向左平移(h)个单位长度,可以得到(y = a(x + h)^2);(y = ax^2)向右平移(h)个单位长度,可以得到(y = a(x - h)^2)。归纳为四个字:左加右减。
接下来针对本节课内容进行练习。
第一题,抛物线(y = -3(x - 2)^2)的开口方向、对称轴以及顶点坐标分别是什么?请大家思考。
由抛物线的解析式可知(a < 0),开口显然向下。根据(y = a(x - h)^2)的性质,对称轴为直线(x = h),所以(y = -3(x - 2)^2)的对称轴为直线(x = 2)。(y = a(x - h)^2)的顶点坐标为((h, 0)),因此本题顶点坐标为((2, 0))。
第二题,(a > 0),所以开口向上。把(y = 3(x + 2)^2)处理成(y = 3(x - (-2))^2),根据(y = a(x - h)^2)的性质,可得对称轴为直线(x = -2),顶点坐标为(( -2, 0))。
第三题,将抛物线(y = -2x^2)向左平移一个单位长度,再向右平移(3)个单位长度,得到的解析式是什么?
根据口诀“左加右减”,先把(y = -2x^2)向左平移一个单位长度,在(x)上加(1),得到(y = -2(x + 1)^2);再向右平移(3)个单位长度,在(x)上减(3),得到(y = -2((x + 1) - 3)^2)。最后化简,得到(y = -2(x - 2)^2)。这里要注意,“左加右减”是在(x)上进行加减,记得加括号。
第四题,抛物线(y = 3(x + 2)^2)的增减性以及最值。
为更好解决这道题,先画出抛物线(y = 3(x + 2)^2)的草图,它的对称轴是(x = -2),顶点坐标是(( -2, 0)),由此可大概得到它的图像。
显然开口向上,在对称轴左侧,(y)随(x)的增大而减小;在对称轴右侧,(y)随(x)的增大而增大,即当(x > -2)时,(y)随(x)的增大而增大;当(x < -2)时,(y)随(x)的增大而减小。开口向上,在顶点处取到最小值,即当(x = -2)时,二次函数有最小值(0)。
接下来进行课堂小结。本节课主要知识点有两个:
一是二次函数(y = a(x - h)^2)的性质。二次函数的性质通常从开口方向、对称轴、顶点坐标、增减性以及最值这五个角度归纳总结,大家要理解记忆。
二是二次函数(y = ax^2)与(y = a(x - h)^2)的平移变化规律,简单总结为“左加右减”,是在(x)上进行加减。
第三,本节课主要用到的思想方法是数形结合以及从特殊到一般。
本节课到此结束,谢谢大家的观看。
