什麼是拋物線的頂點?
凡是寫成標準式 y = ax² + bx + c 的二次函數,其圖形都是一條拋物線。頂點就是這條拋物線的轉折點——當拋物線開口向上(a > 0)時,頂點是最低點;開口向下(a < 0)時,頂點則是最高點。本計算機能根據係數 a、b、c 求出頂點座標 (h, k)。
如何使用本計算機
請輸入二次函數的三個係數:a(x² 的係數)、b(x 的係數)以及 c(常數項)。計算機會回傳頂點座標 (h, k),並將方程式改寫成頂點式 y = a(x − h)² + k。請注意:a 不能等於 0,否則方程式會變成一次直線,而非拋物線。
公式說明
頂點的 x 座標落在對稱軸上,恰好位於兩根的正中間:\(h = -\dfrac{b}{2a}\)。將其代回原方程式即可求得 y 座標,化簡後為 \(k = c - \dfrac{b^{2}}{4a}\)。兩者合起來 (h, k) 就能精確定位頂點。
$$\left(h,\,k\right) = \left(-\frac{b}{2\,a},\; c - \frac{b^{2}}{4\,a}\right)$$
實例演算
以 y = x² − 4x + 3 為例,此時 a = 1、b = −4、c = 3。則 \(h = -\dfrac{-4}{2\cdot 1} = \dfrac{4}{2} = 2\);而 \(k = 3 - \dfrac{(-4)^{2}}{4\cdot 1} = 3 - \dfrac{16}{4} = 3 - 4 = -1\)。因此頂點為 (2, −1),頂點式則為 y = (x − 2)² − 1。
常見問題
頂點是最大值還是最小值?當 a 為正時,頂點是最小值;當 a 為負時,頂點是最大值。
什麼是對稱軸?對稱軸是一條鉛直線 \(x = h\),數值與頂點的 x 座標相同。
為什麼 a 不能為 0?若 a = 0,ax² 這一項就會消失,圖形變成一條直線,也就沒有頂點可言。