文/黃秀旺
第五章 二次函數
領銜人:黃秀旺(江蘇省特級教師)
組稿團隊:江蘇省南京市初中數學黃秀旺名師工作室
二次函數是繼一次函數、反比例函數之后的又一個函數,是描述現實世界數量關系的重要的數學模型。我們學習二次函數應關注三個方面:
首先,類比之前函數的研究思路(圖1):在解決生活實際問題的過程中引入了二次函數概念,再探索二次函數的性質,落腳于用二次函數知識解決實際問題。
圖1
其次,我們在學習具體內容時,依然能感受到類比思想。比如,類比一次函數圖像和反比例函數圖像,探索二次函數圖像的畫法;類比一次函數與一次方程的關系,探索二次函數與二次方程的關系;類比研究一次函數時,分k>0 和k<0 兩種情況(反比例函數亦是如此),對于二次函數y=ax2,也分a>0 和a<0 兩種情況;等等。
再次,在研究不同二次函數時也體現了類比思想。比如,已討論了二次函數y=ax2(a>0)的圖像與性質,那么,我們就可以類比此情況討論二次函數y=ax2(a<0)的圖像與性質;再如,先討論了函數y=(x+3)2的圖像與函數y=x2的圖像之間的關系,就可以通過類比討論函數y=-(x+3)2的圖像與函數y=-x2的圖像之間的關系;等等。
數形結合思想貫穿二次函數學習的始終。對于最簡單的二次函數y=x2、y=-x2的研究,我們就是從畫函數的圖像開始的,然后通過圖像了解它們的性質。在研究二次函數的最大值或最小值時,也是借助函數圖像的最高點或最低點得到的;探索二次函數與二次方程的關系時,也是利用函數圖像與x軸交點的個數來發現二次函數與二次方程的解(個數)之間的關系。
本章主要研究二次函數的概念、二次函數的圖像和性質、二次函數與一元二次方程、用二次函數解決問題等內容。“用待定系數法確定二次函數表達式”與方程是密切相關的,而二次函數的圖像與橫軸的交點問題,可以轉化為“二次函數的值為0,對應的一元二次方程的根的情況”。因此,函數與方程是密不可分的,我們到高中學習函數也是如此。當我們認識到這一點時,便可以主動地將函數與方程聯系起來,這樣既強化知識之間的聯系,也優化研究函數的方法。
之前我們在學習一次函數時,體會到有些實際問題中變量之間的關系可以用一次函數模型來刻畫,就可以利用一次函數的圖像和性質來研究,從而解決了實際問題。同樣,如果有些實際問題中變量之間的關系可以用二次函數模型來刻畫,就可以利用二次函數的圖像和性質來研究,這一過程體現了模型思想。比如,教材中出現的“稻田收益最大”“魚塘總產量最大”“小兔活動范圍最大”等有關問題,可以歸結為求二次函數的最值問題;又如,“拱橋的水面寬”“拋物線形護欄的不銹鋼管的長度”等有關問題,也可以建立直角坐標系,利用二次函數解決。總之,我們在學習數學知識時,應加強與實際生活的聯系,學以致用,體會模型思想的應用。