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输入计算

数学公式

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结果

Minimum Value
-1
occurs at x = 2
顶点 x* = −b/(2a) 2
顶点值 = c − b²/(4a) -1
类型 Minimum (opens upward, a > 0)1

这个计算器能做什么

本工具用于求二次函数 \(f(x) = ax^2 + bx + c\) 的转折点(顶点),并给出其最小值或最大值。当 a 为正数时,抛物线开口向上,顶点是最低点,即最小值;当 a 为负数时,抛物线开口向下,顶点是最高点,即最大值。只要 a 不等于 0,工具就适用于任意实数系数。

使用方法

将方程写成标准形式 \(ax^2 + bx + c\),然后依次输入三个系数 a、b 和 c。计算器会返回顶点的横坐标、极值(纵坐标),并判断该极值是最小值还是最大值。如果你不小心把 a 设为 0,那么表达式就变成了一次函数而非二次函数,此时计算器会提示你输入非零的 a。

公式详解

顶点位于对称轴上,可通过令导数等于零求得:\(x^* = -\frac{b}{2a}\)。把这个值代回函数并化简,即可直接得到极值:

$$y_{vertex} = \text{c} - \frac{\text{b}^{2}}{4\,\text{a}}$$

这与配方法在代数上完全等价——配方法把二次函数改写为 \(a(x - x^*)^2 + \text{value}\) 的形式。

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两条抛物线,一条开口向上且顶点为最小值,另一条开口向下且顶点为最大值
当 a>0 时顶点为最小值;当 a<0 时为最大值,位于 \(x = -\frac{b}{2a}\)。

实例演算

以 \(f(x) = x^2 - 4x + 3\) 为例,此时 \(a = 1\),\(b = -4\),\(c = 3\)。顶点 \(x^* = -\frac{-4}{2\cdot 1} = 2\)。最小值:

$$\text{value} = 3 - \frac{(-4)^2}{4\cdot 1} = 3 - \frac{16}{4} = 3 - 4 = -1$$

由于 \(a > 0\),抛物线开口向上,因此 \(-1\) 是最小值,在 \(x = 2\) 处取得。

一条标出顶点的抛物线,在坐标轴上显示 x 坐标和最小值
例题解析:顶点同时给出二次函数的 x 位置和极值 y。

常见问题

结果是最小值还是最大值? 当 \(a > 0\)(开口向上)时为最小值;当 \(a < 0\)(开口向下)时为最大值。

如果 a 等于 0 怎么办? 那么函数就是一次函数,没有顶点;请输入非零的 a。

这能求出函数的值域吗? 可以——当 \(a > 0\) 时,值域为 \([\text{value}, \infty)\);当 \(a < 0\) 时,值域为 \((-\infty, \text{value}]\)。

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