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数学 · 二次函数与二次方程

从二次函数图像读出根

图像摆在面前,你却不确定要读哪一个数才是根。

二次方程的根,就是曲线 y = ax² + bx + c 与 x 轴相交的点的 x 坐标。读根时只看 y = 0 的位置。

这一课承接 解可因式分解的二次方程,属于 二次函数与方程 单元。

图像上有哪几个重要的点?

以 y = x² − 4x − 5 为例,先列出表格,再画点连线。

x −2 −1 0 2 4 5 6
y 7 0 −5 −9 −5 0 7

表格里的计算:x = −2 时,4 + 8 − 5 = 7。x = 2 时,4 − 8 − 5 = −9。x = 6 时,36 − 24 − 5 = 7。

从图上读出三样东西:

  • 与 x 轴相交于 x = −1 和 x = 5,所以方程 x² − 4x − 5 = 0 的根是 −1 和 5。
  • 与 y 轴相交于 y = −5,这是 y 截距,不是根。
  • 最低点是 (2, −9),这是转折点,在两个根的正中。

用因式分解核对:(x − 5)(x + 1) = 0,得 x = 5 或 x = −1,与图像一致。

用水平线解另一个方程

同一条曲线还能解别的方程。解 x² − 4x − 5 = 7,意思是找曲线上 y = 7 的点。

在图上画水平线 y = 7,它与曲线相交于 x = −2 和 x = 6,所以这个方程的解是 x = −2 或 x = 6。

代数核对:x² − 4x − 12 = 0,(x − 6)(x + 2) = 0,得 x = 6 或 x = −2,完全一致。

最常见的错误

第一个错误是把 y 截距 −5 当成根。题目问方程 y = 0 的解,要看曲线穿过 x 轴的地方,不是穿过 y 轴的地方。

第二个错误是把转折点的 y 值 −9 当成根,或者题目只问 x 的值,却写成了坐标。

错误做法 正确做法
方程 x² − 4x − 5 = 0 的根 −5(y 截距) −1 和 5
画水平线的高度 解 x² − 4x − 5 = 7 时画 y = 0 画 y = 7
写答案 (−1, 0) 和 (5, 0),题目只问 x 的值 x = −1 和 x = 5

自测题

函数 y = x² − 6x + 5 的部分对应值如下:x = −1、0、1、3、5、6、7 时,y 分别为 12、5、0、−4、0、5、12。根据表格回答:(a) 方程 x² − 6x + 5 = 0 的根;(b) 方程 x² − 6x + 5 = 5 的解;(c) 转折点。

答案

(a) y = 0 出现在 x = 1 和 x = 5,所以根是 1 和 5。

(b) y = 5 出现在 x = 0 和 x = 6,所以解是 x = 0 或 x = 6。核对:36 − 36 + 5 = 5,0 − 0 + 5 = 5。

(c) y 最小是 −4,出现在 x = 3,转折点是 (3, −4),刚好在根 1 和 5 的正中。

接下来学什么?

转折点在应用题里会有实际意义,例如最大利润或最大高度。继续学 在应用题中解释转折点,也可以用 二次函数图像与根探索器 (英文) 自己改数字看图像怎样变。

想让老师检查你的图像和读数,可以看 一对一线上数学补习。

常见问题

什么是二次方程的根?

根是使方程成立的 x 值。在 y = ax² + bx + c 的图像上,令 y = 0 的点就是曲线与 x 轴相交的点,这些点的 x 坐标就是 ax² + bx + c = 0 的根。

为什么有些图像只与 x 轴相交一次,或者不相交?

曲线刚好碰到 x 轴时,方程有一个重根;曲线完全在 x 轴上方或下方,方程没有实数根。根的个数取决于转折点相对于 x 轴的位置。

读出的根需要写坐标吗?

要看题目。问“根”或“x 的值”时,只写 x 的值。问“与 x 轴相交的点”时,才写 (x, 0)。先读清楚题目问什么。

读图得到的根准确吗?

图像上读出的是近似值,除非交点刚好落在格线上。所以答案要与题目要求的精确度一致,必要时可以用因式分解核对。

如果你会解方程,却在读图时搞混根、截距和转折点,一对一数学课可以让老师用你画的图,逐个指出每个数在图上的位置。

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