二次函数的顶点式是一种表达形式,用于描述二次函数 $y = ax^2 + bx + c$ 的图像,其中 $a$、$b$ 和 $c$ 是常数,且 $a \neq 0$。顶点式的一个重要特点是它直接给出了抛物线的顶点坐标 $(h, k)$,其中 $h = -\frac{b}{2a}$ 和 $k = \frac{4ac - b^2}{4a}$。
顶点式的标准形式为:
$$y = a(x - h)^2 + k$$
其中,顶点坐标为 $(h, k)$,对称轴为直线 $x = h$。当 $x = h$ 时,函数 $y$ 取得最大值或最小值 $k$,具体取决于 $a$ 的符号。如果 $a > 0$,抛物线开口向上,顶点为最小值点;如果 $a < 0$,抛物线开口向下,顶点为最大值点。
通过将一般式 $y = ax^2 + bx + c$ 转换为顶点式,可以更容易地找到抛物线的顶点、对称轴和最值。转换过程如下:
1. 从一般式中提取 $x$ 的系数并除以 $2a$,得到 $x$ 的平移量 $h = -\frac{b}{2a}$。
2. 将 $x = h$ 代入一般式,得到顶点的 $y$ 坐标 $k = \frac{4ac - b^2}{4a}$。
3. 将 $h$ 和 $k$ 代入顶点式,得到顶点式 $y = a(x - h)^2 + k$。
顶点式在解决涉及抛物线顶点、对称轴和最值问题时非常有用。例如,如果需要找到抛物线的顶点坐标,或者需要确定抛物线的开口方向和最值,使用顶点式可以简化计算过程。