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拋物線:頂點、對稱軸與各種形式

每個二次函數都畫出一條拋物線。學會讀出它的頂點和對稱軸,在標準形式和頂點式之間切換,並找出曲線所達到的最大值或最小值。

形狀與它的鏡像線

[[quadratic-function|二次函數]] f(x) = a x^2 + b x + c 的圖形是一條[[parabola|拋物線]],一條光滑的 U 形曲線。若 a > 0,U 形開口向上;若 a < 0,開口向下。拋物線關於一條豎直線完全對稱,這條線叫做[[axis-of-symmetry|對稱軸]];而曲線轉向的那個唯一的點——最低點或最高點——就是[[vertex|頂點]],它恰好落在對稱軸上。

Axis of symmetry of  f(x) = a x^2 + b x + c:

        x = -b / (2a)

Find the vertex of  f(x) = x^2 - 4x + 1:

    x = -(-4) / (2·1) = 4/2 = 2          (axis: x = 2)
    f(2) = 2^2 - 4·2 + 1 = 4 - 8 + 1 = -3

    Vertex = (2, -3),  opens upward (a = 1 > 0)
    so the minimum value of f is -3.
對稱軸 x = -b/(2a) 給出頂點的橫坐標。

頂點式一眼看出頂點

同一條拋物線也可以寫成[[vertex-form|頂點式]] f(x) = a(x - h)^2 + k,其中頂點就是 (h, k)。你可以透過配方法標準形式得到它。頂點式是拋物線最直白的 X 光片:h 把它左右平移,k 把它上下平移,而 a 仍然控制開口的寬窄和朝向。

Rewrite  f(x) = x^2 - 4x + 1  in vertex form:

    f(x) = (x^2 - 4x) + 1
         = (x^2 - 4x + 4) - 4 + 1     (add & subtract (4/2)^2 = 4)
         = (x - 2)^2 - 3

    Vertex form: f(x) = (x - 2)^2 - 3
    Read directly:  vertex (h, k) = (2, -3).
    Same vertex we found from x = -b/(2a) — they must agree.
透過配方把標準形式化為頂點式。