文庄 严

(作者单位:江苏省南京市文枢初级中学)

学习了“二次函数”之后,同学们对二次函数的定义、图像、性质都有了一定的了解,并能解决一些实际问题。回顾“二次函数”整章的探究过程,再类比“一次函数”“反比例函数”,我们不难看出,“二次函数”整章采用的是从特殊到一般的探究模式,即先研究最特殊、最简单的二次函数y=x2的图像和性质,然后通过上、下、左、右平移的方法,继续研究较复杂的二次函数的图像和性质,因此“平移”就成为研究本章内容最重要的方法之一。针对“二次函数”中的“平移”类问题,我们结合课本例题进行整理、归纳、变式,希望可以帮助同学们解决此类问题。

一、抓“平移变换”基本要素,研“形到数”的变化规律

例1(苏科版《数学》教材九年级下册“5.2二次函数的图像和性质”习题第9题)怎样平移函数y=-x2的图像,可以得到函数y=-x2-8x-7的图像?

【分析】“平移变换”是图形基本变换中的一种情况,具备两个要素,即平移的方向和距离。函数的研究离不开图像,图像也是一种图形,所以平移的两个要素是解决图像平移的关键。任何图形的变换都是关键点的变换,抓住二次函数图像的关键点——顶点的平移就是解决此类问题的突破口。函数y=-x2的图像的顶点坐标是(0,0),函数y=-x2-8x-7图像的顶点坐标是(-4,9)。图像如何平移本质上就是两个顶点通过怎样的平移相互转换,即点(0,0)通过怎样的平移变为(-4,9)。

解:y=-x2-8x-7=-(x+4)2+9,将函数y=-x2的图像向左平移4个单位长度,再向上平移9个单位长度,得到函数y=-x2-8x-7的图像。

【点评】在“平移变换”中,我们可以积累经验,同时也可以总结出“上正下负,左正右负”的经验。比较变换前后的两个函数表达式y=-x2和y=-(x+4)2+9的形式,发现x后多了+4,等号右边整体多了+9,根据经验,也可以迎刃而解。

二、抓“平移变换”互逆性,探“形到数”的双向功能

例2(苏科版《数学》教材九年级下册第37页探索研究第14题)把二次函数y=x2+bx+c的图像沿y轴向下平移1个单位长度,再沿x轴向左平移5个单位长度后,所得的抛物线的顶点坐标为(-2,0)。写出原抛物线相应的函数表达式。

【分析】平移前的坐标未知,平移后的坐标已知,我们可以根据变换的互逆性,从平移后所得的抛物线的顶点坐标(-2,0)出发,将提供的变换方式倒推,即“沿y轴向下平移1个单位长度,再沿x轴向左平移5个单位长度”,改为“沿y轴向上平移1个单位长度,再沿x轴向右平移5个单位长度”,这样就可以得到图像平移前的顶点坐标(3,1),从而写出原抛物线相应的函数表达式。

解:y=(x-3)2+1。

【点评】从形的变换总结出式的变化规律,即设y=(x+5)2+b(x+5)+c-1=x2+(b+10)x+5b+c+24,根据抛物线的顶点坐标为(-2,0),解得b=-6,c=10。

三、抓“平移变换”本质特点,解“形到数”的思想方法

例3 (2014·南京)已知二次函数y=x2-2mx+m2+3(m是常数)。

(1)求证:不论m为何值,该函数的图像与x轴没有公共点;

(2)把该函数的图像沿y轴向下平移多少个单位长度后,得到的函数的图像与x轴只有一个公共点?

【分析】就此题第(2)问分析如下:函数的图像与x轴只有一个公共点的理解有两个角度:一个角度是借助y=0时,所对应的一元二次方程有两个相等的实数根,但是因为平移的距离未知,原二次函数表达式也未知,所以解决起来有困难;另一个角度,所谓函数的图像与x轴只有一个公共点也可以理解为函数图像的顶点在x轴上,这样从顶点坐标入手,就能很顺利地解决问题了。

解:y=x2-2mx+m2+3=(x-m)2+3。把函数y=(x-m)2+3的图像沿y轴向下平移3个单位长度后,得到函数y=(x-m)2的图像,它的顶点坐标是(m,0),因此,这个函数的图像与x轴只有一个公共点。

所以,把函数y=x2-2mx+m2+3的图像沿y轴向下平移3个单位长度后,得到的函数的图像与x轴只有一个公共点。