二次函数

y=ax2+bx+c(a≠0)y=ax^2+bx+c(a\ne 0) 叫二次函数;图象是抛物线,aa 决定开口方向,顶点坐标 (−b2a,4ac−b24a)(-\frac{b}{2a}, \frac{4ac-b^2}{4a}),对称轴 x=−b2ax=-\frac{b}{2a}。

适用前提与边界条件

  1. 二次项系数 a≠0a\ne 0,否则退化为一次函数
  2. 自变量 xx 取全体实数,函数值随 xx 变化而变化

定义

一般式:形如

的函数称为二次函数,其中 为常数, 称为二次项系数, 为一次项系数, 为常数项。

顶点式:通过配方,一般式可化为

其中 为抛物线的顶点。当 时开口向上,当 时开口向下。由顶点式可直接读出顶点坐标 与对称轴 。对比一般式与顶点式,可得 ,。

交点式(也称两根式):若抛物线与 轴交于 、,则解析式可写成

它的好处是一眼看出两个交点,且与一元二次方程的因式分解法完全对应。

三种形式的选用原则:

已知条件选用哪种设法例子
任意三点坐标一般式 过 、、
顶点坐标(或对称轴与最值)顶点式 顶点为
与 轴的两个交点交点式 交点为 、

选对形式能省去大半计算量:给了顶点就不要再设一般式去解方程。

三个系数各管什么

  • :决定开口方向与大小。 开口向上, 开口向下; 越大开口越窄(同样的 增量引起更大的 变化)。两条抛物线的 相同,就可以通过平移互相得到
  • :单独看不出什么,但与 合起来决定对称轴的位置。由 的符号可判断对称轴在 轴的哪一侧——这就是常说的左同右异:对称轴在 轴左侧时 、 同号,在右侧时 、 异号
  • :决定与 轴交点的位置,交点坐标为

于是拿到一串系数符号就能勾出抛物线的大致位置:先看 定开口,再看对称轴落在哪边,最后让曲线经过 。

增减性与最值

对称轴 把整个定义域分成两半,两侧的增减性相反:

开口对称轴左侧对称轴右侧顶点处的性质
向上 随 增大而减小 随 增大而增大最低点,有最小值
向下 随 增大而增大 随 增大而减小最高点,有最大值

所有最值问题(利润最大、面积最大、物体上升的最高高度)最后都落到同一件事:求顶点的纵坐标。

平移

顶点式 可以看成由 平移得到:先向右平移 个单位( 时向左),再向上平移 个单位( 时向下)。概括起来仍是左加右减、上加下减,与一次函数的平移规律完全一致。

平移不改变 ,所以平移前后两条抛物线的形状完全相同,只是位置不同。

与 轴的交点

令 ,得到一元二次方程 。它的判别式决定交点个数:

与 轴的交点
两个不同的交点,横坐标即方程的两根
只有一个交点(顶点落在 轴上)
没有交点

这是二次函数与一元二次方程的接点:图象上看交点,方程里算判别式,说的是同一件事。

推导

下面用配方法把一般式 化为顶点式。

步骤式子依据
1提出二次项系数
2配方加上并减去
3展开
4合并常数项

故顶点为 ,对称轴为直线 。

典例精析

求二次函数 的顶点坐标、对称轴及开口方向。

由 ,得:

  • 对称轴:;
  • 顶点纵坐标:;
  • 顶点坐标:;
  • 因 ,开口向上。

配方验证:,顶点为 ,结论一致。

例 2:已知抛物线与 轴交于 与 ,且过点 ,求解析式。

有两个交点,用交点式 。代入 :

故解析式为 ,展开得 。

例 3:求 的最大值,并说明在何处取得。

配方:。

开口向下,故当 时有最大值 。

常见错:把顶点纵坐标记成 ——正确结果是 ,两者相差一个负号。用上面的例 1 检验:前者给出 ,而实际顶点的纵坐标是 ,方向正好相反。

与其他知识的联系

二次函数是初中阶段最后一个、也是内容最丰富的函数。研究它的套路与一次函数完全一致(解析式 → 图象 → 性质 → 应用),但因为多了对称轴与顶点,性质这一层丰富得多。

它与另外两块内容直接咬合:一元二次方程(令 求交点)、配方法(把一般式化为顶点式)。而配方法是三者共同的由来——用它推导求根公式,也用它找顶点坐标,这两个动作其实是同一个配方过程。

往后,二次不等式、二次函数的区间最值,以及高中更复杂的函数研究,都是这套方法的延伸。

正例与反例

✅ 正例

  • y=x2−4x+3y=x^2-4x+3 中 a=1≠0a=1\ne 0,是二次函数,开口向上
  • y=2(x−1)2+5y=2(x-1)^2+5 是顶点式二次函数,顶点为 (1,5)(1,5)

❌ 反例

  • y=3x+2y=3x+2 中 xx 的二次项系数为 0,不是二次函数
  • y=x3+x2y=x^3+x^2 含 x3x^3 项,不是二次函数

高频误解与考试易错

  • 把 y=ax2+bx+cy=ax^2+bx+c 中 a=0a=0 的式子仍当作二次函数
  • 顶点纵坐标写成 b2−4ac4a\frac{b^2-4ac}{4a},符号与正确结果 4ac−b24a\frac{4ac-b^2}{4a} 相反
  • 把对称轴方程写成 x=b2ax=\frac{b}{2a},漏掉负号
  • 由 aa 的正负判断开口方向时记反,正确是 a>0a>0 开口向上

常见问题

二次函数的图象一定是什么曲线?
一定是抛物线。当 a>0a>0 时开口向上,a<0a<0 时开口向下。
顶点坐标和对称轴方程怎么记?
顶点为 (−b2a,4ac−b24a)(-\frac{b}{2a},\frac{4ac-b^2}{4a}),对称轴为直线 x=−b2ax=-\frac{b}{2a}。
一般式如何化为顶点式?
用配方法,结果为 y=a(x+b2a)2+4ac−b24ay=a(x+\frac{b}{2a})^2+\frac{4ac-b^2}{4a}。

依据与出处

  • 人教版(2024 审定)九年级上册 第二十六章《二次函数》(2026 秋起使用)