初三基础篇 | 二次函数 y=a(x−h)²+k:顶点式读图·平移口诀·增减最值(12题精练)
初中数学 · 人教版九上 26.2.2 · 基础篇(第 55 期)
📌 本讲导读
上一讲把 y=ax² 这条"母版抛物线"讲透了,但它有个先天限制:顶点死钉在原点。真实题目里的抛物线,顶点可以在任何位置——于是给它装上一对"移动轮":h 管左右挪,k 管上下挪,形状(也就是 a)一点不变。
这一讲只做一件事:看到 y=a(x−h)²+k,能在 3 秒内报出顶点、对称轴、开口、最值;反过来,看到顶点和开口,能立刻写出式子。这是二次函数所有题的地基。
一、知识清单
1. 顶点式的长相:三个参数,各管一件事
y = a(x − h)² + k(a≠0)
① a:管开口方向(a>0 向上、a<0 向下)和开口大小(|a| 越大越窄);
② h:管左右位置——顶点横坐标就是 h,对称轴是直线 x = h;
③ k:管上下位置——顶点纵坐标就是 k,也是函数的最值。
所以顶点式最值钱的地方是:顶点坐标 (h, k) 直接摆在式子里,不用算。
🔑 最容易错的一步:h 的符号
式子里是 x − h,所以括号里是"减几,h 就是几":
· y=(x−3)²+2 ⇒ 顶点 (3, 2),对称轴 x=3;
· y=(x+3)²+2 = (x−(−3))²+2 ⇒ 顶点 (−3, 2),对称轴 x=−3。
记法:"括号里是加号,横坐标取负号"。这一步错,后面全错。
2. 性质对照表(背下来,做题直接查)
x>h 时 y 随 x 增大而增大 | x>h 时 y 随 x 增大而减小 | |
注意:增减性的分界线永远是 x=h,不是 x=0。这是和 y=ax² 唯一的区别。
3. 平移口诀:左加右减,上加下减
把 y=ax² 变成 y=a(x−h)²+k,分两步走:
① 左右移:向右平移 h 个单位(h>0)⇒ 括号里写 x−h;向左平移 ⇒ 括号里写 x+h。
② 上下移:向上平移 k 个单位 ⇒ 末尾 +k;向下 ⇒ 末尾 −k。
一句话:"左加右减"说的是括号里的符号,"上加下减"说的是末尾的符号。
关键前提:平移只改位置,不改形状和开口方向,所以 a 从头到尾不动。
🔑 平移题的保险做法:盯顶点,别盯式子
例:y=2(x−1)²+3 向右平移 2 个单位 ⇒ 顶点从 (1,3) 变成 (3,3) ⇒ 新式子 y=2(x−3)²+3。
先算新顶点,再套回 y=a(x−h)²+k,比在式子里改符号稳得多。
4. 五点作图法:以顶点为中心对称取点
① 先定顶点 (h, k),在坐标系里点出来;
② 在顶点左右各取两个 x(如 h±1、h±2),算出对应 y;
③ 因为抛物线关于 x=h 对称,左右对称位置的两个点纵坐标相同,算一边就够;
④ 用平滑曲线连起来,两端自然外伸。
口诀:顶点先落笔,左右对称取,五点定骨架,平滑连成弧。
5. 反过来:由顶点写解析式
已知顶点 (h, k),直接设 y=a(x−h)²+k,只剩一个 a 未知;再代入图象上任意一个已知点,解出 a 即可。
这类"顶点式待定系数"是本节最高频的解答题,比设一般式少解两个未知数。
二、题型精讲
题型一读图:顶点、对称轴、开口、最值一次报全
对于二次函数 y=−2(x+3)²+5,写出它的开口方向、对称轴、顶点坐标、最大值(或最小值),并求它与 y 轴的交点。
💡 思路:先改写成标准样子 y=−2(x−(−3))²+5。
a=−2<0 ⇒ 开口向下;h=−3 ⇒ 对称轴 x=−3、顶点 (−3, 5);开口向下 ⇒ 顶点是最高点 ⇒ x=−3 时取最大值 5。
与 y 轴交点:令 x=0,y=−2×(0+3)²+5=−18+5=−13 ⇒ 交点 (0, −13)。
把 y 轴交点放在最后算,先读性质、再代值,顺序不乱。
题型二平移:正向与逆向都要会
(1) 把 y=3(x−2)²+1 向左平移 3 个单位、再向下平移 2 个单位,求所得抛物线的解析式;
(2) 把 y=½x² 经过怎样的平移,可以得到 y=½(x+4)²−3?
💡 思路:(1) 盯顶点:原顶点 (2, 1) → 左移 3 得 (−1, 1) → 下移 2 得 (−1, −1);a 不变 ⇒ y=3(x+1)²−1。
(2) 反向读:y=½(x+4)²−3 的顶点是 (−4, −3),从 (0,0) 过去就是向左 4 个单位、向下 3 个单位。
逆向平移题不要硬推式子,直接把两个顶点摆出来对比。
题型三由顶点和一点求解析式
已知抛物线的顶点为 (−1, 2),且经过点 (1, −6),求它的解析式。
💡 思路:有顶点 ⇒ 设顶点式 y=a(x+1)²+2(注意 h=−1,括号里是 x+1)。
代入 (1, −6):−6=a(1+1)²+2=4a+2 ⇒ 4a=−8 ⇒ a=−2。
所以 y=−2(x+1)²+2。
验算:把 x=−1 代入得 2 ✓,把 x=1 代入得 −8+2=−6 ✓。解完花 5 秒验一个点,能挡住绝大多数符号错误。
三、考点速查表
四、12 题精练
基础过关(第 1~8 题)
抛物线 y=2(x−3)²+1 的顶点坐标是( )
A. (3, 1) B. (−3, 1) C. (3, −1) D. (1, 3)抛物线 y=−(x+2)²−5 的对称轴是( )
A. 直线 x=2 B. 直线 x=−2 C. 直线 x=5 D. 直线 x=−5二次函数 y=(x−1)²+4 的最小值是______。 将抛物线 y=x² 向右平移 2 个单位,再向下平移 3 个单位,所得抛物线的解析式是( )
A. y=(x+2)²−3 B. y=(x−2)²−3 C. y=(x−2)²+3 D. y=(x+2)²+3抛物线 y=−3(x−1)²+2 的开口方向是______,顶点坐标是______。 若抛物线 y=a(x−2)²+3 经过点 (0, 11),则 a=______。 已知二次函数 y=2(x+1)²−3,当 x______时,y 随 x 的增大而增大。 抛物线 y=(x−4)² 与 x 轴的交点坐标是______。
能力提升(第 9~12 题)
将抛物线 y=−2(x+1)²+3 先向左平移 2 个单位,再向下平移 1 个单位,所得抛物线的解析式是______。 已知抛物线 y=a(x−h)²+k 的顶点是 (2, −1),且开口大小与 y=3x² 相同、方向相反,则它的解析式是______。 已知二次函数 y=−(x−2)²+5。(1) 写出它的顶点坐标和对称轴;(2) 当 −1≤x≤3 时,求 y 的最大值和最小值。 已知抛物线的顶点为 (1, −4),且经过点 (3, 0)。(1) 求它的解析式;(2) 求它与 x 轴的另一个交点坐标。
五、逐题解析
- A
。y=2(x−3)²+1 已是顶点式,h=3、k=1 ⇒ 顶点 (3, 1)。括号里是"减 3",所以横坐标是 3,不是 −3。 - B
。y=−(x+2)²−5=(x−(−2))² 的形式 ⇒ h=−2 ⇒ 对称轴是直线 x=−2。括号里是加号,横坐标取负,这是本题唯一考点。 - 4
。a=1>0,开口向上,顶点 (1, 4) 是最低点 ⇒ x=1 时取最小值 4。最小值等于顶点纵坐标 k,不是 0。 - B
。右移 2 ⇒ 括号里 x−2;下移 3 ⇒ 末尾 −3 ⇒ y=(x−2)²−3。"左加右减"针对括号里的 x,向右走用减号。 - 向下;(1, 2)
。a=−3<0 ⇒ 开口向下;h=1、k=2 ⇒ 顶点 (1, 2),此时是最高点。 - a=2
。点 (0, 11) 在图象上 ⇒ 代入:11=a(0−2)²+3=4a+3 ⇒ 4a=8 ⇒ a=2。注意 (0−2)²=4,别写成 −4。 - x>−1
。a=2>0 ⇒ 开口向上,对称轴 x=−1 ⇒ 对称轴右侧 y 随 x 增大而增大,即 x>−1。分界线是 h=−1,不是 0。 - (4, 0)
。与 x 轴相交 ⇒ 令 y=0:(x−4)²=0 ⇒ x=4 ⇒ 交点 (4, 0)。这个点正好是顶点落在 x 轴上的情形。 - y=−2(x+3)²+2
。盯顶点:原顶点 (−1, 3) → 左移 2 得 (−3, 3) → 下移 1 得 (−3, 2);a 不变 ⇒ y=−2(x+3)²+2。左移是顶点横坐标变小,别把括号里的符号改反。 - y=−3(x−2)²−1
。"形状相同" ⇒ |a|=3;"方向相反" ⇒ a 与 3 反号 ⇒ a=−3;顶点 (2, −1) ⇒ y=−3(x−2)²−1。先定 a,再套顶点,两步就完。 - (1) 顶点 (2, 5),对称轴 x=2;(2) 最大值 5,最小值 −4
。
(1) 直接读:h=2、k=5 ⇒ 顶点 (2, 5),对称轴 x=2。
(2) a=−1<0 开口向下,顶点是最高点,且 x=2 落在 [−1, 3] 内 ⇒ 最大值 f(2)=5;
两端比一比:x=−1 ⇒ y=−(−3)²+5=−9+5=−4;x=3 ⇒ y=−(1)²+5=4 ⇒ 最小值 −4。
区间最值必须检查顶点是否在区间内,再拿两端点补位。 - (1) y=(x−1)²−4(即 y=x²−2x−3);(2) (−1, 0)
。
(1) 有顶点 ⇒ 设 y=a(x−1)²−4,代入 (3, 0):0=a(3−1)²−4=4a−4 ⇒ a=1 ⇒ y=(x−1)²−4,展开为 y=x²−2x−3。
(2) 法一:令 y=0,x²−2x−3=0 ⇒ (x−3)(x+1)=0 ⇒ x=3 或 −1 ⇒ 另一交点 (−1, 0)。
法二(更快):对称轴 x=1,已知一交点 x=3,由对称性另一交点 x=2×1−3=−1。"两根关于对称轴对称"这条性质,比解方程快得多。
六、方法卡:顶点式"四读一移"
① 读开口:看 a 的符号(正上负下),看 |a| 比宽窄;
② 读顶点:把式子改成 (x−h) 的样子,(h, k) 直接抄,注意加号取负;
③ 读对称轴:直线 x=h,增减性的分界线就是它;
④ 读最值:x=h 时 y=k,a>0 是最小、a<0 是最大;
⑤ 做平移:只盯顶点走——左加右减、上加下减,算完新顶点再套回式子,a 始终不变。
补充一条逆向技能:已知顶点设顶点式,只留一个 a,代一个点就能定下来。
初数轻松学 · 每天一篇干货 · 下一篇:培优篇《二次函数图象与系数:a、b、c 与 b²−4ac 的符号密码》
配套 12 题逐题解析见文末 | 建议用时 40 分钟