Blog

Hàm bậc hai: Khái niệm, tính chất và ứng dụng cho học sinh lớp 10

T
Tác giả
8 phút đọc
Chia sẻ:
8 phút đọc

1. Giới thiệu về hàm bậc hai và tầm quan trọng

Hàm bậc hai là một chủ đề quan trọng trong chương trình toán học lớp 10 và là nền tảng để các em học các kiến thức nâng cao hơn như parabol, cực trị hàm số, phương trình bậc hai, lượng giác,... Việc nắm vững hàm bậc hai sẽ giúp học sinh phát triển tư duy logic, năng lực giải quyết vấn đề cũng như phối hợp các kiến thức đại số với hình học trong các bài toán thực tiễn.

2. Định nghĩa hàm bậc hai

Hàm bậc hai là một hàm số có dạng tổng quát:

f(x)=ax2+bx+c(a0)f(x) = ax^2 + bx + c \quad (a \neq 0)

trong đó:

  • aa,bb,cclà các hằng số thực (a0a \neq 0).
  • xxlà biến số.
  • Đồ thị của hàm số này là một đường "parabol".

3. Giải thích từng bước với ví dụ minh họa

a) Xác định các hệ số aa,bb,cc. Ví dụ: Vớif(x)=2x23x+1f(x) = 2x^2 - 3x + 1thì a=2a = 2,b=3b = -3,c=1c = 1

b) Đồ thị là Parabol:

  • Nếua>0a > 0thì parabol "mở lên" (hình cốc úp).
  • Nếua<0a < 0thì parabol "mở xuống" (hình cốc ngửa).

c) Tìm tọa độ đỉnh parabol: Đỉnh parabol (xextđỉnh,yextđỉnhx_ext{đỉnh}, y_ext{đỉnh}) được tính bằng công thức:

xđỉnh=b2ax_{\text{đỉnh}} = -\frac{b}{2a}y_{\text{đỉnh}} = f(x_{\text{đỉnh}}) = a\left(-\frac{b}{2a}\right)^2 + b\left(-\frac{b}{2a}\right) + cf(x)=2x23x+1f(x) = 2x^2 - 3x + 1

  • a=2a = 2,b=3b = -3,c=1c = 1
  • " data-math-type="inline"> <!LATEXPROCESSED1755545162642></div><p>Vıˊd:Xeˊt<spanclass="mathinline"><spanclass="katex"><spanclass="katexmathml"><mathxmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><semantics><mrow><mi>f</mi><mostretchy="false">(</mo><mi>x</mi><mostretchy="false">)</mo><mo>=</mo><mn>2</mn><msup><mi>x</mi><mn>2</mn></msup><mo></mo><mn>3</mn><mi>x</mi><mo>+</mo><mn>1</mn></mrow><annotationencoding="application/xtex">f(x)=2x23x+1</annotation></semantics></math></span><spanclass="katexhtml"ariahidden="true"><spanclass="base"><spanclass="strut"style="height:1em;verticalalign:0.25em;"></span><spanclass="mordmathnormal"style="marginright:0.10764em;">f</span><spanclass="mopen">(</span><spanclass="mordmathnormal">x</span><spanclass="mclose">)</span><spanclass="mspace"style="marginright:0.2778em;"></span><spanclass="mrel">=</span><spanclass="mspace"style="marginright:0.2778em;"></span></span><spanclass="base"><spanclass="strut"style="height:0.8974em;verticalalign:0.0833em;"></span><spanclass="mord">2</span><spanclass="mord"><spanclass="mordmathnormal">x</span><spanclass="msupsub"><spanclass="vlistt"><spanclass="vlistr"><spanclass="vlist"style="height:0.8141em;"><spanstyle="top:3.063em;marginright:0.05em;"><spanclass="pstrut"style="height:2.7em;"></span><spanclass="sizingresetsize6size3mtight"><spanclass="mordmtight">2</span></span></span></span></span></span></span></span><spanclass="mspace"style="marginright:0.2222em;"></span><spanclass="mbin"></span><spanclass="mspace"style="marginright:0.2222em;"></span></span><spanclass="base"><spanclass="strut"style="height:0.7278em;verticalalign:0.0833em;"></span><spanclass="mord">3</span><spanclass="mordmathnormal">x</span><spanclass="mspace"style="marginright:0.2222em;"></span><spanclass="mbin">+</span><spanclass="mspace"style="marginright:0.2222em;"></span></span><spanclass="base"><spanclass="strut"style="height:0.6444em;"></span><spanclass="mord">1</span></span></span></span></span><!LATEXPROCESSED1755545162645></p><ul><li><spanclass="mathinline"><spanclass="katex"><spanclass="katexmathml"><mathxmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><semantics><mrow><mi>a</mi><mo>=</mo><mn>2</mn></mrow><annotationencoding="application/xtex">a=2</annotation></semantics></math></span><spanclass="katexhtml"ariahidden="true"><spanclass="base"><spanclass="strut"style="height:0.4306em;"></span><spanclass="mordmathnormal">a</span><spanclass="mspace"style="marginright:0.2778em;"></span><spanclass="mrel">=</span><spanclass="mspace"style="marginright:0.2778em;"></span></span><spanclass="base"><spanclass="strut"style="height:0.6444em;"></span><spanclass="mord">2</span></span></span></span></span>,<spanclass="mathinline"><spanclass="katex"><spanclass="katexmathml"><mathxmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><semantics><mrow><mi>b</mi><mo>=</mo><mo></mo><mn>3</mn></mrow><annotationencoding="application/xtex">b=3</annotation></semantics></math></span><spanclass="katexhtml"ariahidden="true"><spanclass="base"><spanclass="strut"style="height:0.6944em;"></span><spanclass="mordmathnormal">b</span><spanclass="mspace"style="marginright:0.2778em;"></span><spanclass="mrel">=</span><spanclass="mspace"style="marginright:0.2778em;"></span></span><spanclass="base"><spanclass="strut"style="height:0.7278em;verticalalign:0.0833em;"></span><spanclass="mord"></span><spanclass="mord">3</span></span></span></span></span>,<spanclass="mathinline"><spanclass="katex"><spanclass="katexmathml"><mathxmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><semantics><mrow><mi>c</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><annotationencoding="application/xtex">c=1</annotation></semantics></math></span><spanclass="katexhtml"ariahidden="true"><spanclass="base"><spanclass="strut"style="height:0.4306em;"></span><spanclass="mordmathnormal">c</span><spanclass="mspace"style="marginright:0.2778em;"></span><spanclass="mrel">=</span><spanclass="mspace"style="marginright:0.2778em;"></span></span><spanclass="base"><spanclass="strut"style="height:0.6444em;"></span><spanclass="mord">1</span></span></span></span></span><!LATEXPROCESSED1755545162645></li><li><!--LATEX_PROCESSED_1755545162642--></div><p>Ví dụ: Xét<span class="math-inline"><span class="katex"><span class="katex-mathml"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><semantics><mrow><mi>f</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>x</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>=</mo><mn>2</mn><msup><mi>x</mi><mn>2</mn></msup><mo>−</mo><mn>3</mn><mi>x</mi><mo>+</mo><mn>1</mn></mrow><annotation encoding="application/x-tex">f(x) = 2x^2 - 3x + 1</annotation></semantics></math></span><span class="katex-html" aria-hidden="true"><span class="base"><span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"></span><span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;">f</span><span class="mopen">(</span><span class="mord mathnormal">x</span><span class="mclose">)</span><span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"></span><span class="mrel">=</span><span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"></span></span><span class="base"><span class="strut" style="height:0.8974em;vertical-align:-0.0833em;"></span><span class="mord">2</span><span class="mord"><span class="mord mathnormal">x</span><span class="msupsub"><span class="vlist-t"><span class="vlist-r"><span class="vlist" style="height:0.8141em;"><span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"><span class="pstrut" style="height:2.7em;"></span><span class="sizing reset-size6 size3 mtight"><span class="mord mtight">2</span></span></span></span></span></span></span></span><span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"></span><span class="mbin">−</span><span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"></span></span><span class="base"><span class="strut" style="height:0.7278em;vertical-align:-0.0833em;"></span><span class="mord">3</span><span class="mord mathnormal">x</span><span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"></span><span class="mbin">+</span><span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"></span></span><span class="base"><span class="strut" style="height:0.6444em;"></span><span class="mord">1</span></span></span></span></span><!--LATEX_PROCESSED_1755545162645--></p><ul><li><span class="math-inline"><span class="katex"><span class="katex-mathml"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><semantics><mrow><mi>a</mi><mo>=</mo><mn>2</mn></mrow><annotation encoding="application/x-tex">a = 2</annotation></semantics></math></span><span class="katex-html" aria-hidden="true"><span class="base"><span class="strut" style="height:0.4306em;"></span><span class="mord mathnormal">a</span><span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"></span><span class="mrel">=</span><span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"></span></span><span class="base"><span class="strut" style="height:0.6444em;"></span><span class="mord">2</span></span></span></span></span>,<span class="math-inline"><span class="katex"><span class="katex-mathml"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><semantics><mrow><mi>b</mi><mo>=</mo><mo>−</mo><mn>3</mn></mrow><annotation encoding="application/x-tex">b = -3</annotation></semantics></math></span><span class="katex-html" aria-hidden="true"><span class="base"><span class="strut" style="height:0.6944em;"></span><span class="mord mathnormal">b</span><span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"></span><span class="mrel">=</span><span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"></span></span><span class="base"><span class="strut" style="height:0.7278em;vertical-align:-0.0833em;"></span><span class="mord">−</span><span class="mord">3</span></span></span></span></span>,<span class="math-inline"><span class="katex"><span class="katex-mathml"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><semantics><mrow><mi>c</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><annotation encoding="application/x-tex">c = 1</annotation></semantics></math></span><span class="katex-html" aria-hidden="true"><span class="base"><span class="strut" style="height:0.4306em;"></span><span class="mord mathnormal">c</span><span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"></span><span class="mrel">=</span><span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"></span></span><span class="base"><span class="strut" style="height:0.6444em;"></span><span class="mord">1</span></span></span></span></span><!--LATEX_PROCESSED_1755545162645--></li><li>

Ví dụ: Xétf(x)=2x23x+1f(x) = 2x^2 - 3x + 1

  • a=2a = 2,b=3b = -3,c=1c = 1
  • $ x_{\text{đỉnh}} = -\frac{-3}{2 \times 2} = \frac{3}{4} <!LATEXPROCESSED1755545162645></li><li><!--LATEX_PROCESSED_1755545162645--></li><li>
  • $ y_{\text{đỉnh}} = f(\frac{3}{4}) = 2 (\frac{3}{4})^2 -3(\frac{3}{4}) + 1 = 2 \times \frac{9}{16} - \frac{9}{4} + 1 = \frac{9}{8} - \frac{9}{4} + 1 = \frac{9}{8} - \frac{18}{8} + \frac{8}{8} = (9 - 18 + 8)/8 = -1/8(34,18)\left(\frac{3}{4}, -\frac{1}{8}\right).

    d) Trục đối xứng của parabol là đường thẳng" data-math-type="inline"> <!--LATEX_PROCESSED_1755545162645--></li></ul><p>Vậy đỉnh parabol là <span class="math-inline"><span class="katex"><span class="katex-mathml"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><semantics><mrow><mo fence="true">(</mo><mfrac><mn>3</mn><mn>4</mn></mfrac><mo separator="true">,</mo><mo>−</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>8</mn></mfrac><mo fence="true">)</mo></mrow><annotation encoding="application/x-tex">\left(\frac{3}{4}, -\frac{1}{8}\right)</annotation></semantics></math></span><span class="katex-html" aria-hidden="true"><span class="base"><span class="strut" style="height:1.2em;vertical-align:-0.35em;"></span><span class="minner"><span class="mopen delimcenter" style="top:0em;"><span class="delimsizing size1">(</span></span><span class="mord"><span class="mopen nulldelimiter"></span><span class="mfrac"><span class="vlist-t vlist-t2"><span class="vlist-r"><span class="vlist" style="height:0.8451em;"><span style="top:-2.655em;"><span class="pstrut" style="height:3em;"></span><span class="sizing reset-size6 size3 mtight"><span class="mord mtight"><span class="mord mtight">4</span></span></span></span><span style="top:-3.23em;"><span class="pstrut" style="height:3em;"></span><span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"></span></span><span style="top:-3.394em;"><span class="pstrut" style="height:3em;"></span><span class="sizing reset-size6 size3 mtight"><span class="mord mtight"><span class="mord mtight">3</span></span></span></span></span><span class="vlist-s">​</span></span><span class="vlist-r"><span class="vlist" style="height:0.345em;"><span></span></span></span></span></span><span class="mclose nulldelimiter"></span></span><span class="mpunct">,</span><span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"></span><span class="mord">−</span><span class="mord"><span class="mopen nulldelimiter"></span><span class="mfrac"><span class="vlist-t vlist-t2"><span class="vlist-r"><span class="vlist" style="height:0.8451em;"><span style="top:-2.655em;"><span class="pstrut" style="height:3em;"></span><span class="sizing reset-size6 size3 mtight"><span class="mord mtight"><span class="mord mtight">8</span></span></span></span><span style="top:-3.23em;"><span class="pstrut" style="height:3em;"></span><span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"></span></span><span style="top:-3.394em;"><span class="pstrut" style="height:3em;"></span><span class="sizing reset-size6 size3 mtight"><span class="mord mtight"><span class="mord mtight">1</span></span></span></span></span><span class="vlist-s">​</span></span><span class="vlist-r"><span class="vlist" style="height:0.345em;"><span></span></span></span></span></span><span class="mclose nulldelimiter"></span></span><span class="mclose delimcenter" style="top:0em;"><span class="delimsizing size1">)</span></span></span></span></span></span></span>.<!--LATEX_PROCESSED_1755545162646--></p><p>d) Trục đối xứng của parabol là đường thẳng

Vậy đỉnh parabol là (34,18)\left(\frac{3}{4}, -\frac{1}{8}\right).

d) Trục đối xứng của parabol là đường thẳng$ x = x_{\text{đỉnh}} = -\frac{b}{2a}xx): Giải phương trìnhf(x)=0f(x) = 0.

ax2+bx+c=0ax^2 + bx + c = 0

Nghiệmxx được tính bằng công thức nghiệm:

x=b±b24ac2ax = \frac{ -b \pm \sqrt{b^2 - 4ac} }{2a }

Nếub24ac>0b^2 - 4ac > 0: có hai nghiệm phân biệt, parabol cắt trục hoành tại hai điểm.
Nếub24ac=0b^2 - 4ac = 0: có nghiệm kép, parabol tiếp xúc trục hoành.
Nếub24ac<0b^2 - 4ac < 0: vô nghiệm, parabol không cắt trục hoành.

4. Các trường hợp đặc biệt và lưu ý khi áp dụng

  • Nếub=0b = 0, hàm số có dạngf(x)=ax2+cf(x) = ax^2 + c, parabol nhậnOyOylàm trục đối xứng.
  • Nếuc=0c = 0, hàm số có dạngf(x)=ax2+bxf(x) = ax^2 + bx, parabol luôn đi qua gốc tọa độ.
  • Nếub=0b = 0c=0c = 0, hàm số chỉ cònf(x)=ax2f(x) = ax^2.

Một lưu ý quan trọng: Không được lấya=0a = 0! Khi đó hàm số không còn là hàm bậc hai nữa.

5. Mối liên hệ với các khái niệm toán học khác

Hàm bậc hai liên quan chặt chẽ tới nhiều phần của toán học như:

  • - Phương trình bậc hai: Tìmxxsao choax2+bx+c=0ax^2 + bx + c = 0.
    - Tính đơn điệu, cực trị: Đỉnh parabol chính là cực trị của hàm số.
    - Hình học: Đồ thị là parabol, ứng dụng trong vật lý (chuyển động ném ngang, ném xiên...).
    - Lượng giác và các bài toán thi đại học nâng cao.

6. Bài tập mẫu có lời giải chi tiết

Bài tập 1: Xét hàm số f(x)=x24x+3f(x) = x^2 - 4x + 3

a. Xác định các hệ số a,b,ca, b, c.

a=1,b=4,c=3a=1, b=-4, c=3

b. Tìm tọa độ đỉnh và trục đối xứng:

" data-math-type="inline"> undefined

e) Giao với trục hoành (trụcxx): Giải phương trìnhf(x)=0f(x) = 0.

ax2+bx+c=0ax^2 + bx + c = 0

Nghiệmxx được tính bằng công thức nghiệm:

x=b±b24ac2ax = \frac{ -b \pm \sqrt{b^2 - 4ac} }{2a }

Nếub24ac>0b^2 - 4ac > 0: có hai nghiệm phân biệt, parabol cắt trục hoành tại hai điểm.
Nếub24ac=0b^2 - 4ac = 0: có nghiệm kép, parabol tiếp xúc trục hoành.
Nếub24ac<0b^2 - 4ac < 0: vô nghiệm, parabol không cắt trục hoành.

4. Các trường hợp đặc biệt và lưu ý khi áp dụng

  • Nếub=0b = 0, hàm số có dạngf(x)=ax2+cf(x) = ax^2 + c, parabol nhậnOyOylàm trục đối xứng.
  • Nếuc=0c = 0, hàm số có dạngf(x)=ax2+bxf(x) = ax^2 + bx, parabol luôn đi qua gốc tọa độ.
  • Nếub=0b = 0c=0c = 0, hàm số chỉ cònf(x)=ax2f(x) = ax^2.

Một lưu ý quan trọng: Không được lấya=0a = 0! Khi đó hàm số không còn là hàm bậc hai nữa.

5. Mối liên hệ với các khái niệm toán học khác

Hàm bậc hai liên quan chặt chẽ tới nhiều phần của toán học như:

  • - Phương trình bậc hai: Tìmxxsao choax2+bx+c=0ax^2 + bx + c = 0.
    - Tính đơn điệu, cực trị: Đỉnh parabol chính là cực trị của hàm số.
    - Hình học: Đồ thị là parabol, ứng dụng trong vật lý (chuyển động ném ngang, ném xiên...).
    - Lượng giác và các bài toán thi đại học nâng cao.

6. Bài tập mẫu có lời giải chi tiết

Bài tập 1: Xét hàm số f(x)=x24x+3f(x) = x^2 - 4x + 3

a. Xác định các hệ số a,b,ca, b, c.

a=1,b=4,c=3a=1, b=-4, c=3

b. Tìm tọa độ đỉnh và trục đối xứng:

$ x_{\text{đỉnh}} = -\frac{-4}{2 \cdot 1} = 2 ,, y_{\text{đỉnh}} = f(2) = 2^2 - 4 \cdot 2 + 3 = 4 - 8 + 3 = -1x=2x = 2.

c. Tìm giao điểm với trục hoành (y=0y=0):

Giải phương trình:x24x+3=0x^2 - 4x + 3 = 0

b24ac=1612=4>0b^2 - 4ac = 16 - 12 = 4 > 0nên có hai nghiệm:

x=4±22    x1=3,x2=1x = \frac{4 \pm 2}{2} \implies x_1 = 3, x_2 = 1

Giao trục hoành tạix=1x = 1x=3x = 3.

Bài tập 2: Cho hàm số f(x)=x2+6x5f(x) = -x^2 + 6x - 5

a. Xác định dạng parabol.
b=6b = 6,a=1<0a = -1 < 0, parabol "mở xuống".

b. Tìm tọa độ đỉnh:

" data-math-type="inline"> undefined

Trục đối xứng:x=2x = 2.

c. Tìm giao điểm với trục hoành (y=0y=0):

Giải phương trình:x24x+3=0x^2 - 4x + 3 = 0

b24ac=1612=4>0b^2 - 4ac = 16 - 12 = 4 > 0nên có hai nghiệm:

x=4±22    x1=3,x2=1x = \frac{4 \pm 2}{2} \implies x_1 = 3, x_2 = 1

Giao trục hoành tạix=1x = 1x=3x = 3.

Bài tập 2: Cho hàm số f(x)=x2+6x5f(x) = -x^2 + 6x - 5

a. Xác định dạng parabol.
b=6b = 6,a=1<0a = -1 < 0, parabol "mở xuống".

b. Tìm tọa độ đỉnh:

$ x_{\text{đỉnh}} = -\frac{6}{2 \cdot (-1)} = 3 <!LATEXPROCESSED1755545162660></p><p><!--LATEX_PROCESSED_1755545162660--></p><p>

$ y_{\text{đỉnh}} = f(3) = -9 + 18 - 5 = 4$

c. Giảix2+6x5=0-x^2 + 6x - 5 = 0 để tìm giao điểm với trục hoành.
Δ=364×(1)×(5)=3620=16\Delta = 36 - 4 \times (-1) \times (-5) = 36 - 20 = 16
x=6±42=22=1,102=5x = \frac{-6 \pm 4}{-2} = \frac{-2}{-2} = 1, \frac{-10}{-2} = 5

7. Các lỗi thường gặp và cách tránh

  • Nhầm lẫn giữaaa,bb,cc— hãy chú ý hệ số.
  • Quên điều kiệna0a \neq 0.
  • Nhập sai dấu trong công thức tọa độ đỉnh và nghiệm.
  • Tính toán nhầm lẫn khi thay số vào công thức.

8. Tóm tắt và các điểm cần nhớ

- Hàm bậc hai có dạngf(x)=ax2+bx+cf(x) = ax^2 + bx + cvớia0a \neq 0.
- Đồ thị là parabol, hướng lên khia>0a > 0, hướng xuống khia<0a < 0.
- Tọa độ đỉnh:(b2a,f(b2a))(-\frac{b}{2a}, f(-\frac{b}{2a})).
- Có thể xác định trục đối xứng, giao điểm với trục hoành và tung dễ dàng.
- Hiểu rõ các dạng và cách giải bài toán liên quan đến hàm bậc hai là điều quan trọng để học tốt chương trình toán lớp 10 và các lớp trên.

T

Tác giả

Tác giả bài viết tại Bạn Giỏi.

Nút này mở form phản hồi nơi bạn có thể báo cáo lỗi, đề xuất cải tiến, hoặc yêu cầu trợ giúp. Form sẽ tự động thu thập thông tin ngữ cảnh để giúp chúng tôi hỗ trợ bạn tốt hơn. Phím tắt: Ctrl+Shift+F. Lệnh giọng nói: "phản hồi" hoặc "feedback".