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抛物线:顶点、对称轴与各种形式

每个二次函数都画出一条抛物线。学会读出它的顶点和对称轴,在标准形式和顶点式之间切换,并找出曲线所达到的最大值或最小值。

形状与它的镜像线

[[quadratic-function|二次函数]] f(x) = a x^2 + b x + c 的图像是一条[[parabola|抛物线]],一条光滑的 U 形曲线。若 a > 0,U 形开口向上;若 a < 0,开口向下。抛物线关于一条竖直线完全对称,这条线叫做[[axis-of-symmetry|对称轴]];而曲线转向的那个唯一的点——最低点或最高点——就是[[vertex|顶点]],它恰好落在对称轴上。

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.
对称轴 x = -b/(2a) 给出顶点的横坐标。

顶点式一眼看出顶点

同一条抛物线也可以写成[[vertex-form|顶点式]] f(x) = a(x - h)^2 + k,其中顶点就是 (h, k)。你可以通过配方法标准形式得到它。顶点式是抛物线最直白的 X 光片:h 把它左右平移,k 把它上下平移,而 a 仍然控制开口的宽窄和朝向。

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.
通过配方把标准形式化为顶点式。