抛物线的方程主要有三种表示形式:(1)顶点式;(2)两点式;(3)一般式.在求抛物线的方程时,往往需结合所给的条件,选择合适的方法进行求解.接下来,通过几个例题,介绍一下抛物线方程的几种求法.
一、设顶点式方程
抛物线顶点式方程为[y=a(x-h)²+k],它的取值决定着抛物线的开口方向,当agt;0时,抛物线的开口向上;当alt;0时,抛物线的开口向下,其中h和k分别是抛物线顶点的横坐标和纵坐标.若已知抛物线的顶点坐标,以及抛物线上另外一个点的坐标,则可根据顶点的坐标设出抛物线的顶点式方程,再把另一个点的坐标代入方程求出a,即可得到抛物线的方程.
例1.求顶点为(-2,3),且过点(0,-1)的抛物线的方程.
解:设抛物线的方程为[y=a(x-h)²+k],
因为抛物线的顶点为(-2,3),
则h=-2和k=3.
所以抛物线的方程为[y=a(x+2)²+3]
将点(0,-1)代入上述方程中,得[-1=4a+3],
解得[a=-1],
因此抛物线的方程为[y=-(x+2)²+3.]
由于已知抛物线的顶点坐标和另外一个点的坐标,所以直接设出抛物线的顶点式方程,将顶点坐标和另外一点的坐标代入方程,解方程求得a、h、k,即可求得抛物线的方程.
二、设两点式方程
抛物线的两点式方程为[y=a(x-m)(x-n)].令[y=0],可得[a(x-m)(x-n)=0],解得[x1=m],[x2=n],则点(m,0)、(n,0)在抛物线上,且是抛物线与x轴的交点.因此若已知抛物线与x轴的交点的坐标,以及抛物线上另一个点的坐标,即可根据交点的坐标设出抛物线的两点式方程,再把另一个点的坐标代入该方程,求出a,就能得到抛物线的方程.
例2.已知抛物线与x轴的两个交点坐标分别为(-3,0)和(1,0),且抛物线过点(-1,-4),求抛物线的方程.
解:设抛物线的方程为[y=a(x-m)(x-n)],
因为(-3,0)和(1,0)为抛物线与[x]轴的交点,
所以抛物线的方程为[y=a(x+3)(x-1)],
将点(-1,-4)代入上述方程,
得[-4=a(-1+3)(-1-1)],
解得[a=1],
所以抛物线方程为[y=(x+3)(x-1)],
即[y=x2+2x-3.]
我们根据题中抛物线与x轴的两个交点坐标,设出抛物线的两点式方程,然后将交点、另一个点的坐标代入方程,得到a的值,即可得到抛物线的方程.
三、设一般式方程
抛物线的一般式方程为[y=ax2+bx+c],其中a表示抛物线的开口方向,令[x=0],可得[y=c],即(0,c)为抛物线与y轴的交点.若已知抛物线上任意三个点的坐标,则需先设出抛物线的一般式方程;再把这三个点的坐标代入一般式方程中,建立关于a、b、c的三元一次方程;通过解方程组,求出a、b、c,进而得到抛物线的方程.
例3.已知抛物线上的三个点的坐标分别A(-1,4),B(0,1),C(1,4),求抛物线的方程.
解:设抛物线的方程为[y=ax2+bx+c],
因为A(-1,4),B(0,1),C(1,4)在抛物线上,
所以这三个点的坐标满足抛物线的方程,
则[a(-1)2+b(-1)+c=4];
[a×0+b×0+c=1];
[a×1+b×1+c=4],
解方程组得[a=3],[b=0],[c=1].
则抛物线的方程为[y=3x2+1].
先设出抛物线的一般式方程;再将三个点的坐标代入到一般式方程中,得到三元一次方程组,即可通过解方程组求出参数a、b、c,得到抛物线方程.
可见,求抛物线的方程,关键是判断已知点是否为顶点、与x轴的交点,根据已知点的坐标,选择与之相应的抛物线方程形式进行求解.一般来说,抛物线的一般式方程的适用范围较广,若无法判断出点的位置,则通常用抛物线的一般式方程求解.