二次函数怎么化顶点式

时间:2025-02-13 21:44:40 单机游戏

将二次函数的一般式 \( y = ax^2 + bx + c \) 化为顶点式 \( y = a(x - h)^2 + k \) 的过程可以通过配方法或利用顶点坐标公式来实现。以下是详细步骤:

方法一:配方法

提取二次项系数

\[

y = ax^2 + bx + c

\]

将一次项系数除以二并平方

\[

\frac{b}{2a}

\]

平方得到:

\[

\left(\frac{b}{2a}\right)^2 = \frac{b^2}{4a^2}

\]

在方程中加上并减去这个平方项

\[

y = a\left(x^2 + \frac{b}{a}x + \frac{b^2}{4a^2} - \frac{b^2}{4a^2}\right) + c

\]

将前面的部分写成完全平方形式

\[

y = a\left(x + \frac{b}{2a}\right)^2 - \frac{b^2}{4a} + c

\]

合并常数项

\[

y = a\left(x + \frac{b}{2a}\right)^2 + \frac{4ac - b^2}{4a}

\]

方法二:利用顶点坐标公式

计算顶点的横坐标

\[

h = -\frac{b}{2a}

\]

计算顶点的纵坐标

\[

k = \frac{4ac - b^2}{4a}

\]

将顶点坐标代入顶点式

\[

y = a(x - h)^2 + k

\]

总结

无论采用哪种方法,二次函数的一般式 \( y = ax^2 + bx + c \) 都可以化为顶点式 \( y = a(x - h)^2 + k \),其中顶点坐标为 \( (h, k) \)。

示例

假设有一个二次函数 \( y = 2x^2 - 4x + 1 \):

提取二次项系数

\[

y = 2x^2 - 4x + 1

\]

将一次项系数除以二并平方

\[

\frac{-4}{2 \cdot 2} = -1, \quad (-1)^2 = 1

\]

在方程中加上并减去这个平方项

\[

y = 2\left(x^2 - 2x + 1 - 1\right) + 1

\]

将前面的部分写成完全平方形式

\[

y = 2\left((x - 1)^2 - 1\right) + 1

\]

合并常数项

\[

y = 2(x - 1)^2 - 2 + 1 = 2(x - 1)^2 - 1

\]

最终得到的顶点式为:

\[

y = 2(x - 1)^2 - 1

\]

通过以上步骤,我们成功地将一般式化为了顶点式。