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Algebra · real student question

画出 f(x) = x² + 1 的图像,并指出它的顶点、对称轴和值域。

Question

画出

f(x)=x2+1f(x)=x^2+1

的图像,并指出顶点、对称轴和值域。

Step-by-step solution

  1. 先认出基本函数和它经历的变换。 写成顶点式 a(x−h)2+ka(x-h)^2+k,这个函数就是 1⋅(x−0)2+11\cdot(x-0)^2+1,即 a=1a=1,h=0h=0,k=1k=1。意思是:把基本抛物线 y=x2y=x^2 向上平移 1 个单位。因为 a=1a=1,既没有伸缩也没有翻折。

  2. 读出顶点、对称轴和开口方向。 顶点是 (h,k)=(0,1)(h,k)=(0,1),对称轴是竖直线 x=h=0x=h=0(也就是 yy 轴)。由于 a=1>0a=1>0,抛物线开口向上,所以顶点处取得最小值。

  3. 列一张对称的小取值表。

    f(−2)=5,f(−1)=2,f(0)=1,f(1)=2,f(2)=5f(-2)=5,\quad f(-1)=2,\quad f(0)=1,\quad f(1)=2,\quad f(2)=5

    自变量互为相反数时 yy 值成对重复(±1↦2\pm1\mapsto 2,±2↦5\pm2\mapsto 5),这直接印证了对称轴确实是 x=0x=0。

  4. 检查与坐标轴的交点。 令 x=0x=0 得 yy 轴交点 (0,1)(0,1)。要求 xx 轴交点,需解 x2+1=0x^2+1=0,即 x2=−1x^2=-1,没有实数解——所以曲线永远不与 xx 轴相交。这正是最小值 1>01>0 所预示的结果。

  5. 描述画好的图像。 先描出 (0,1)(0,1),再描 (±1,2)(\pm1,2) 和 (±2,5)(\pm2,5),然后用一条光滑的、开口向上的 U 形曲线连起来,宽窄与 y=x2y=x^2 完全相同。定义域:全体实数。值域:y≥1y\ge 1,即 [1,∞)[1,\infty)。

Answer

开口向上的抛物线,顶点 (0,1), 对称轴 x=0, 值域 y≥1, 与 x 轴无交点\text{开口向上的抛物线,顶点 }(0,1),\ \text{对称轴 }x=0,\ \text{值域 }y\ge 1,\ \text{与 }x\text{ 轴无交点}

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