二次函数在指定区间内有解的情况,主要取决于二次函数的开口方向、对称轴位置以及判别式Δ的值。以下是一些关键情况和步骤:
判别式Δ的判断
二次方程ax² + bx + c = 0的判别式为Δ = b² - 4ac。
当Δ > 0时,方程有两个不等实根,即二次函数在实数范围内有两个交点。
当Δ = 0时,方程有一个重根,即二次函数在实数范围内有一个切点。
当Δ < 0时,方程无实根,即二次函数在实数范围内没有交点。
对称轴的位置
二次函数的对称轴为x = -b/(2a)。
对称轴的位置决定了二次函数在区间内的单调性。若a > 0,函数在对称轴左侧单调递减,在对称轴右侧单调递增;若a < 0,函数在对称轴左侧单调递增,在对称轴右侧单调递减。
顶点位置
二次函数的顶点坐标为(-b/(2a), c - b²/(4a))。
若顶点位于区间内,则最值在顶点处取得。若抛物线开口向上,顶点处取得最小值;若抛物线开口向下,顶点处取得最大值。
若顶点不在区间内,则需比较区间端点的函数值来确定最值。若抛物线开口向上,函数值较大的端点处取得最大值,函数值较小的端点处取得最小值;若抛物线开口向下,函数值较大的端点处取得最小值,函数值较小的端点处取得最大值。
区间端点的函数值
若顶点不在区间内,需计算区间端点x = m和x = n处的函数值f(m)和f(n)。
比较f(m)和f(n)的大小,若a > 0,则较大的函数值对应的端点为最大值点,较小的函数值对应的端点为最小值点;若a < 0,则较小的函数值对应的端点为最大值点,较大的函数值对应的端点为最小值点。
特殊情况
若区间端点恰好是顶点的横坐标,则直接在该端点处取得最值。根据抛物线的开口方向确定取得最大值还是最小值。
通过以上步骤,可以系统地求解二次函数在给定区间上的最值问题。建议在实际应用中,结合图像法进行辅助判断,以便更直观地理解二次函数的性质和图像。