Funkcja kwadratowa f jest określona dla wszystkich liczb rzeczywistych x wzorem f(x)=ax^2+bx+c

Funkcja kwadratowa \(f\) jest określona dla wszystkich liczb rzeczywistych \(x\) wzorem \(f(x)=ax^2+bx+c\). Największa wartość funkcji \(f\) jest równa \(6\) oraz \(f(-6)=f(0)=\frac{3}{2}\). Oblicz wartość współczynnika \(a\).

Rozwiązanie:
Krok 1. Sporządzenie rysunku poglądowego.

Na podstawie danych z treści zadania możemy naszkicować parabolę i spróbujmy zrobić to dość dokładnie, czyli tak aby przecięła nam oś igreków w punkcie \(y=\frac{3}{2}\) (bo \(f(0)=\frac{3}{2}\)) no i tak, żeby miała najwyższą wartość równą \(6\). I tu też ważna uwaga – skąd mamy wiedzieć, czy ramiona tej paraboli są skierowane do dołu czy do góry? Skoro funkcja kwadratowa przyjmuje jakąś największą wartość, no to jej wierzchołek musi być na samej górze paraboli, więc ramiona będą skierowane do dołu.

dunkcja kwadratowa f jest określona dla wszystkich liczb rzeczywistych x wzorem

Dodatkowo zaznaczyłem na rysunku punkt \(S\). Jest to środek odcinka \(AB\). Przyda nam się on do zrozumienia tego jak obliczyć brakującą współrzędną wierzchołka.

Krok 2. Wyznaczenie współrzędnej \(x_{W}\) wierzchołka paraboli.

Wiemy, że nasz wierzchołek ma współrzędne \(W=(p;6)\). Brakuje nam pierwszej współrzędnej, ale wiemy że będzie ona jednakowa jak współrzędna iksowa punktu \(S\), bo wierzchołek leży dokładnie nad punktem \(S\). Zatem współrzędna iksowa wierzchołka może zostać wyliczona ze wzoru na środek odcinka \(AB\):
$$p=\frac{x_{A}+x_{B}}{2} \\
p=\frac{-6+0}{2} \\
p=-3$$

To oznacza, że znamy już pełne współrzędne wierzchołka paraboli \(P=(-3;6)\).

Krok 3. Zapisanie wzoru w postaci kanonicznej.

Znając współrzędne wierzchołka możemy skorzystać z postaci kanonicznej funkcji kwadratowej:
$$f(x)=a(x-p)^2+q \\
f(x)=a(x-(-3))^2+6 \\
f(x)=a(x+3)^2+6$$

Krok 4. Wyznaczenie wartości współczynnika \(a\).

Do powyższego wzoru funkcji wystarczy już tylko podstawić współrzędne jednego ze znanych nam punktów (musi to być inny punkt niż wierzchołek). Podstawmy więc współrzędne punktu przecięcia się paraboli z osią igreków, czyli \((0;\frac{3}{2})\) i tym samym wyznaczymy poszukiwaną wartość współczynnika \(a\):
$$f(x)=a(x+3)^2+6 \\
\frac{3}{2}=a(0+3)^2+6 \\
\frac{3}{2}=9a+6 \\
\frac{3}{2}=9a+\frac{12}{2} \\
9a=-\frac{9}{2} \\
a=-\frac{1}{2}$$

Odpowiedź:

\(a=-\frac{1}{2}\)

Dodaj komentarz