二次函数是一类非常重要的函数,它的一般式可以表示为:
f(x) = ax² + bx + c
其中,a、b、c为常数,且a不等于0。二次函数的图像通常为开口向上或开口向下的抛物线。
在学习二次函数时,我们需要了解二次函数的对称性质。二次函数的图像具有关于直线x = -b/2a的对称性,即对于任意x,f(x)与f(-b/2a-x)对称。这个对称轴也被称为二次函数的轴线。
那么,如何推导出这个对称式呢?
我们可以通过将二次函数的一般式进行配方,得到一个更加简洁的形式:
f(x) = a(x + b/2a)² - (b²/4a) + c
这个形式被称为二次函数的顶点式,其中顶点坐标为(-b/2a, -b²/4a + c)。
我们可以通过顶点式来推导二次函数的对称式。假设点P(x,y)在二次函数的图像上,对称点为P'(x',y'),则P和P'关于对称轴x = -b/2a对称,即有:
x + x' = -b/2a
由于P和P'在对称轴上的投影点相同,因此有y = y'。将P(x,y)代入二次函数的顶点式中,得到:
y = a(x + b/2a)² - (b²/4a) + c
将P'的横坐标x'代入上式中,得到:
y' = a(x' + b/2a)² - (b²/4a) + c
由于P'是P关于对称轴的对称点,因此有y = y',x + x' = -b/2a。将上述两式代入,得到:
y = a(x + b/2a)² - (b²/4a) + c = a(x' + b/2a)² - (b²/4a) + c = y'
将上式移项,得到:
a(x + b/2a)² - (b²/4a) + c - y = a(x' + b/2a)² - (b²/4a) + c - y'
化简后,得到:
a(x + b/2a)² - y = a(x' + b/2a)² - y'
因为y = y',所以上式可以简化为:
a(x + b/2a)² = a(x' + b/2a)²
由于a不等于0,因此可以将上式两边除以a,得到:
(x + b/2a)² = (x' + b/2a)²
两边开方,得到:
x + b/2a = ±(x' + b/2a)
化简后,得到:
x' = -x - b/2a
这就是二次函数关于直线x = -b/2a的对称式。如果点P在对称轴上,那么P'也在对称轴上,此时x = -b/2a,因此有:
x' = -x - b/2a = -(-b/2a) - b/2a = b/2a
这就是二次函数的轴线。
综上所述,我们可以通过二次函数的顶点式来推导出二次函数的对称式,即对于任意x,f(x)与f(-b/2a-x)对称。这个对称式是二次函数的重要性质,对于理解和应用二次函数都有很大的帮助。
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