二次函数的一般形式为 $y = ax^2 + bx + c$,其中 $a \neq 0$。其顶点坐标可以通过以下公式计算:
顶点坐标公式
顶点的横坐标 $h = -\frac{b}{2a}$
顶点的纵坐标 $k = \frac{4ac - b^2}{4a}$
因此,顶点坐标为 $\left( -\frac{b}{2a}, \frac{4ac - b^2}{4a} \right)$。
解释
横坐标 $h$:通过将二次项和一次项结合,我们可以将方程写成完全平方的形式,从而找到顶点的横坐标。具体地,将 $y = ax^2 + bx + c$ 改写为 $y = a(x^2 + \frac{b}{a}x) + c$,然后通过添加和减去 $\left(\frac{b}{2a}\right)^2$,得到 $y = a(x^2 + \frac{b}{a}x + \left(\frac{b}{2a}\right)^2 - \left(\frac{b}{2a}\right)^2) + c$,即 $y = a(x + \frac{b}{2a})^2 - \frac{b^2}{4a} + c$。因此,顶点的横坐标为 $h = -\frac{b}{2a}$。
纵坐标 $k$:将 $h = -\frac{b}{2a}$ 代入原方程 $y = ax^2 + bx + c$,得到顶点的纵坐标为 $k = a\left(-\frac{b}{2a}\right)^2 + b\left(-\frac{b}{2a}\right) + c = \frac{4ac - b^2}{4a}$。
应用
顶点坐标在几何和函数分析中非常重要,因为它们可以帮助我们确定抛物线的最高点或最低点,以及对称轴的位置。通过顶点坐标,我们可以更好地理解二次函数的图像和性质。