二次函数的顶点式可以通过配方法求出,具体步骤如下:
提取二次项系数
首先,将二次函数 $y = ax^2 + bx + c$ 的二次项系数 $a$ 提取出来,得到:
$$
y = a(x^2 + \frac{b}{a}x) + c
$$
配方
接下来,对括号内的部分进行配方,即加上并减去一次项系数一半的平方。一次项系数的一半是 $\frac{b}{2a}$,其平方是 $\left(\frac{b}{2a}\right)^2 = \frac{b^2}{4a^2}$。因此,配方过程如下:
$$
y = a(x^2 + \frac{b}{a}x + \frac{b^2}{4a^2} - \frac{b^2}{4a^2}) + c
$$
$$
y = a\left(x^2 + \frac{b}{a}x + \frac{b^2}{4a^2}\right) - a \cdot \frac{b^2}{4a^2} + c
$$
$$
y = a\left(x + \frac{b}{2a}\right)^2 - \frac{b^2}{4a} + c
$$
化简
最后,将常数项合并,得到顶点式:
$$
y = a\left(x + \frac{b}{2a}\right)^2 + \frac{4ac - b^2}{4a}
$$
通过以上步骤,二次函数 $y = ax^2 + bx + c$ 就被化为了顶点式 $y = a\left(x + \frac{b}{2a}\right)^2 + \frac{4ac - b^2}{4a}$,并且顶点坐标为 $\left(-\frac{b}{2a}, \frac{4ac - b^2}{4a}\right)$。
建议
在配方过程中,关键是正确提取二次项系数,并准确计算一次项系数一半的平方。
顶点式不仅有助于理解二次函数的图像和性质,还能简化求函数最值的问题。