ACTIVITAT 3: La funció quadràtica (I)

 
Introducció

La relació de dependència entre dues variables pot venir donada per una expressió de segon grau de la forma y = ax2 + bx + c, en aquest cas la gràfica resulta una corba que s'anomena paràbola, ara veuràs un exemple de funció quadràtica i estudiaràs les característiques concretes d'aquesta gràfica

Àrea d'un quadrat

L'àrea d'un quadrat depèn de la longitud del seu costat, si x representa aquesta longitud i y representa l'àrea, l'expressió y = x2 expressa la relació entre la longitud del costat i l'àrea, en aquest exemple x només pren valors positius.

Longitud
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
20
Àrea
1
4
9
16
25
36
49
64
81
100
400

Aquesta relació entre magnituds és quadràtica: els valors de la segona fila són els corresponents quadrats dels valors de la primera. Si mires l'increment de la segona fila veuràs que no és constant, com en una relació lineal, sinó que cada cop creix més. Els increments en aquest cas són 3, 5, 7, 9, ... és a dir que la funció creix molt més ràpidament.

Gràfica de la funció quadràtica

La funció y = x2 correspon a la funció quadràtica o de segon grau més senzilla, s'anomena paràbola i la seva gràfica té uns trets característics:

  • Té un punt mínim anomenat vèrtex en el punt (0,0), es considera un punt singular
  • L'eix d'ordenades, és a dir, la recta x = 0 és l'eix de simetria

Les funcions que tenen l'eix d'ordenades com eix de simetria és diu que tenen simetria parella i verifiquen la propietat f(x) = f(-x)

Prem la icona de dins la finestra i comprova les propietats de la funció y = x2

 

Formes de la paràbola

Si l'equació de la paràbola és de la forma y = ax2, en variar el valor del paràmetre a canvia la forma de la paràbola:

  • Si a>0 les branques van dirigides cap amunt i s'anomena paràbola còncava
  • Si a<0 les branques van dirigides cap avall i s'anomena paràbola convexa
  • A mesura que el valor absolut de a augmenta la paràbola es tanca i a mesura que aquest valor disminueix la paràbola s'obra.
  • Les gràfiques de y = ax2 i y = -ax2 són simètriques respecte l'eix d'abcisses.

Comprova aquestes característiques en representar el següent conjunt de paràboles. Després de prémer la icona i obtenir la finestra gràfica, acosta el cursor a les paràboles amb l'opció Valor activada, i veuràs l'equació que correspon a cadascuna.

 

Translació vertical de la paràbola

La taula de valors de la funció y = x2 - 3 s'obté restant 3 unitats de la de la funció y = x2:

x
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
20
y = x2
1
4
9
16
25
36
49
64
81
100
400
y = x2 - 3
-2
1
6
13
22
33
46
61
78
97
397

Els gràfics de les dues funcions tenen la mateixa forma i el mateix eix de simetria però la paràbola y = x2 - 3 està desplaçada 3 unitats cap avall respecte y = x2, el vèrtex en aquest cas és el punt (0, - 3) i l'eix de simetria és la recta x = 0

Activa la finestra:

 

En general, el gràfic de la funció y = ax2 + c s'obté fent una translació de c unitats, cap amunt o cap avall segons el signe, de la funció y = ax2. El vèrtex de la paràbola és (0 , - c) i l'eix de simetria la recta x = 0

Translació horitzontal de la paràbola

La taula de valors de la funció y = (x - 3)2 és la mateixa que la de y = x2 però amb un retard de 3 unitats respecte x:

x
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
y = x2
1
4
9
16
25
36
49
64
81
100
121
y = (x - 3)2
4
1
0
1
4
9
16
25
36
49
64

Els gràfics de les dues funcions tenen la mateixa forma però la paràbola y = (x - 3)2 està desplaçada 3 unitats cap a la dreta respecte y = x2, el vèrtex en aquest cas és el punt (3, 0) i l'eix de simetria la recta x = 3

Activa la finestra:

 

En general, el gràfic de la funció y = a(x - c)2 s'obté fent una translació de c unitats, cap a la dreta o cap a l'esquerra segons el signe, de la funció y = ax2. El vèrtex de la paràbola és (c , 0) i l'eix de simetria la recta x = c

Translació en qualsevol direcció de la paràbola

En el cas de les translacions verticals el vèrtex de la paràbola es mou per l'eix d'abcisses i en el cas de les horitzontals el vèrtex es mou per l'eix d'ordenades. Si es fa una translació horitzontal i després una de vertical el vèrtex de la paràbola es mou per tots els punts del pla.

La paràbola y = (x - 2)2 + 4 està desplaçada 2 unitats cap a la dreta i 4 unitats amunt respecte y = x2, el vèrtex és el punt (2, 4) i l'eix de simetria la recta x = 2

Activa la finestra:

 

En general, el gràfic de la funció y = a(x - p)2 + q s'obté fent una translació de p unitats, cap a la dreta o cap a l'esquerra segons el signe, i de q unitats cap amunt o cap avall, segons els signe, de la funció y = ax2. El vèrtex de la paràbola és (p , q), l'eix de simetria la recta x = p

Utilitza la calculadora WIRIS per representar diferents paràboles. A la finestra gràfica acosta't o allunya't amb les icones , mou-te per la finestra amb la icona activada, prem per redibuixar la funció. Observa de cada paràbola la seva forma i el seu vèrtex.

Per realitzar més gràfics utilitza les finestres de l'Activitat o bé accedeix a la calculadora des de l'escriptori de l'edu365.com o bé directament.