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二次函数结构探索器

同一个二次函数可以写成三种形式,而它们之间的联系很容易被忽略。

本页内容
  1. 怎么使用?
  2. 怎么看结果?
  3. 示例演示
  4. 有哪些假设和限制?
  5. 哪些课程解释了背后的道理?

你输入的所有内容只保存在此设备上,不会发送给我们。

二次函数结构探索器接受 y = ax² + bx + c 的系数,并把互相关联的内容放在一起:判别式(discriminant)、根、转折点,以及同一个表达式的三种相关形式。下方还有图像和数值表。

建议先自己动手做一遍题目,再用它核对,并观察这些形式之间的联系。

怎么使用?

  1. 输入 a,即 x² 的系数。只有 a 不等于 0 时,工具才把它当作二次函数。
  2. 输入 b(x 的系数)和 c(常数项)。
  3. 设定图像范围:图像范围 x 从和到 x =。左边的值必须小于右边的值。
  4. 按探索。
  5. 按重置回到示例 y = x² − 5x + 6。

可以输入负数,用负号即可,例如 −5。

怎么看结果?

第一行给出判别式 b² − 4ac 以及它的正负代表什么。接着是根(标明精确或近似),以及转折点,并说明它是最小值还是最大值。a 为正时是最小值,a 为负时是最大值。

在相互关联的形式下,你会看到一般式、因式分解式和配方式。请把它们放在一起读:因式显示根,配方式显示转折点。

当根和转折点落在你的范围内时,图像会标出它们。如果某个点没出现,就把范围放宽。数值表以文字形式提供同样的信息。

示例演示

示例是 y = x² − 5x + 6。判别式是 25 − 24 = 1,为正,所以有两个实数根。

  • 根:2 和 3。
  • 转折点:(5/2, −1/4),是最小值。
  • 一般式:x² − 5x + 6。
  • 因式分解式:(x − 2)(x − 3)。
  • 配方式:(x − 5/2)² − 1/4。

注意 2 和 3 的中点是 5/2,正好是转折点的 x 坐标,这不是巧合。

再试 a = 1、b = 2、c = 5。判别式是 4 − 20 = −16,没有实数根,工具提示因式分解式不存在。配方式是 (x + 1)² + 4,所以最低点是 (−1, 4),在 x 轴上方。

对于 x² − 2x − 1,判别式是 8,根是 1 ± √2。工具同时显示精确形式和近似值,约为 −0.4142 和 2.4142。

有哪些假设和限制?

  • 只求实数根。判别式为负就是没有实数根。
  • 当 a = 0 时,工具按直线处理,而不是二次函数。
  • 精确答案用分数或根式表示。近似答案标上 ≈,此时因式分解式使用近似的根。
  • 图像只画你所选的范围,范围之外的根或转折点不会出现。
  • 工具按你输入的数字计算,无法判断你是否抄对了题目。

哪些课程解释了背后的道理?

更大的主题是二次函数结构与判别式。老师也能帮你在考试条件下选择合适的形式,例如在线上一对一附加数学补习中。其他工具见学习工具目录。

常见问题

判别式告诉我什么?

判别式 b² − 4ac 决定实数根的个数。为正表示有两个不同的实数根,为零表示有一个重根,图像与 x 轴相切,为负表示没有实数根。它就是二次公式里根号下面的那一部分。

为什么工具说因式分解式不存在?

判别式为负时没有实数根,所以这个二次式无法分解成两个实系数一次因式。它仍然是一个完全正常的二次函数。配方式依然成立,并且能显示转折点,所以工具保留了这种形式。

如果我输入 a = 0 会怎样?

这时表达式不是二次函数,因为没有 x² 项。工具会说明,并把它当作直线 y = bx + c。如果 b 也是 0,它就只是常数 y = c。请回头核对题目,确认系数抄对了。

为什么有的答案是分数,有的是小数?

简单分数会以精确的分数显示,无理根会以根式显示。取近似值的小数用 ≈ 标出。考试时,除非题目要求取近似值,否则保留精确答案,并遵照题目中的精度要求。

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