这个计算器的作用
本工具通过配方法,把以一般式 \(ax^2 + bx + c\) 写出的二次函数转换为顶点式 \(a(x - h)^2 + k\)。顶点式之所以好用,是因为它能直接显示顶点 \((h, k)\),也就是抛物线的转折点,同时让你一眼看清图像的平移与变换。
使用方法
输入二次函数的三个系数 \(a\)、\(b\)、\(c\),计算器会算出 \(h\) 和 \(k\),并将方程改写成顶点式。注意:二次项系数 \(a\) 在两种形式中保持不变,改变的只是其余各项的组合方式。
公式详解
配方法的思路是先从前两项中提取 \(a\),再加上能凑成完全平方的项。整理后得到两个简洁的公式:$$h = \frac{-b}{2a} \qquad k = c - \frac{b^2}{4a}$$由于 \(a\) 不变,完整的顶点式即为 $$y = a(x - h)^2 + k.$$当 \(a > 0\) 时,顶点 \((h, k)\) 是最小值点;当 \(a < 0\) 时,则是最大值点。
实例演算
以 \(y = x^2 - 6x + 5\) 为例,此时 \(a = 1\),\(b = -6\),\(c = 5\)。代入公式可得 $$h = \frac{-(-6)}{2 \cdot 1} = 3,$$ $$k = 5 - \frac{(-6)^2}{4 \cdot 1} = 5 - \frac{36}{4} = 5 - 9 = -4.$$因此顶点式为 \(y = (x - 3)^2 - 4\),顶点坐标为 \((3, -4)\)。
常见问题
如果 \(a = 0\) 会怎样? 那它就不是二次函数,而是一次函数,既没有抛物线,也没有顶点。
\(k\) 一定是最小值吗? 当 \(a\) 为正时,\(k\) 是 \(y\) 的最小值;当 \(a\) 为负时,\(k\) 则是最大值。
\(a\) 在两种形式之间会变化吗? 不会。二次项系数 \(a\) 在一般式和顶点式中完全相同。