Bài 18. Hàm số y=ax2y = ax^2 (a0)(a \ne 0)

Câu hỏi mở đầu. Một cây cầu treo có trụ tháp đôi cao 7575 m so với mặt cầu và cách nhau 400400 m. Các dây cáp có dạng đồ thị của hàm số y=ax2y = ax^2 (a0)(a \ne 0) và được treo trên các đỉnh tháp. Tìm chiều cao CHCH của dây cáp biết điểm HH cách tâm OO của cây cầu 100100 m.

Lời giải:

Chọn hệ trục tọa độ có gốc OO tại điểm thấp nhất của dây cáp (giữa cầu). Hai đỉnh tháp cách OO theo phương ngang 4002=200\dfrac{400}{2} = 200 m và cao 7575 m, tức đồ thị đi qua điểm (200;75)(200; 75):

75=a2002    a=7540000=31600.75 = a \cdot 200^2 \implies a = \frac{75}{40000} = \frac{3}{1600}.

Vậy dây cáp có dạng y=31600x2y = \dfrac{3}{1600}x^2. Tại điểm HH với x=100x = 100:

CH=316001002=300001600=18,75 (m).CH = \frac{3}{1600} \cdot 100^2 = \frac{30000}{1600} = 18{,}75 \text{ (m)}.

Kết quả: CH=18,75CH = 18{,}75 m.


HĐ1. Vật rơi tự do có quãng đường s=4,9t2s = 4{,}9t^2 (ss tính bằng mét, tt tính bằng giây).

a) Hoàn thành bảng giá trị.

b) Vật rơi từ độ cao 19,619{,}6 m — sau bao lâu vật chạm đất?

Lời giải:

a)

tt (giây) 00 11 22
ss (m) 00 4,94{,}9 19,619{,}6

b) Vật chạm đất khi s=19,6s = 19{,}6:

4,9t2=19,6    t2=4    t=2 (giaˆy, vıˋ t>0).4{,}9t^2 = 19{,}6 \iff t^2 = 4 \iff t = 2 \text{ (giây, vì } t > 0\text{)}.

Kết quả: sau 22 giây.


HĐ2. a) Công thức diện tích hình tròn bán kính rr. b) Hoàn thành bảng (lấy π=3,14\pi = 3{,}14).

Lời giải:

a) S=πr2S = \pi r^2.

b)

rr (cm) 11 22 33 44
SS (cm²) 3,143{,}14 12,5612{,}56 28,2628{,}26 50,2450{,}24

Ví dụ 1. Cho hàm số y=32x2y = \dfrac{3}{2}x^2. Hoàn thành bảng giá trị.

Lời giải:

xx 3-3 2-2 1-1 00 11 22 33
yy 272\dfrac{27}{2} 66 32\dfrac{3}{2} 00 32\dfrac{3}{2} 66 272\dfrac{27}{2}

Luyện tập 1. Cho hàm số y=32x2y = -\dfrac{3}{2}x^2. Hoàn thành bảng giá trị.

Lời giải:

xx 3-3 2-2 1-1 00 11 22 33
yy 272-\dfrac{27}{2} 6-6 32-\dfrac{3}{2} 00 32-\dfrac{3}{2} 6-6 272-\dfrac{27}{2}

Vận dụng 1. Một vật rơi tự do từ độ cao 9898 m so với mặt đất, quãng đường rơi s=4,9t2s = 4{,}9t^2.

a) Sau 22 giây, vật cách mặt đất bao nhiêu mét?

b) Sau bao lâu kể từ khi bắt đầu rơi, vật chạm đất?

Lời giải:

a) Sau 22 giây, vật rơi được s=4,922=19,6s = 4{,}9 \cdot 2^2 = 19{,}6 (m).

Vật cách mặt đất: 9819,6=78,498 - 19{,}6 = 78{,}4 (m).

b) Vật chạm đất khi s=98s = 98:

4,9t2=98    t2=20    t=254,5 (giaˆy).4{,}9t^2 = 98 \iff t^2 = 20 \iff t = 2\sqrt{5} \approx 4{,}5 \text{ (giây)}.

Kết quả: a) 78,478{,}4 m; b) t=254,5t = 2\sqrt{5} \approx 4{,}5 giây.


HĐ3. Cho hàm số y=2x2y = 2x^2.

a) Hoàn thành bảng giá trị. b) Biểu diễn các điểm trên mặt phẳng tọa độ và vẽ đồ thị.

Lời giải:

a)

xx 3-3 2-2 1-1 00 11 22 33
yy 1818 88 22 00 22 88 1818

b) Biểu diễn các điểm (3;18)(-3; 18), (2;8)(-2; 8), (1;2)(-1; 2), (0;0)(0; 0), (1;2)(1; 2), (2;8)(2; 8), (3;18)(3; 18) rồi nối lại bằng đường cong trơn, ta được đồ thị hàm số y=2x2y = 2x^2 — một parabol có đỉnh OO, nằm phía trên trục hoành, nhận trục OyOy làm trục đối xứng.


Ví dụ 2. Vẽ đồ thị của hàm số y=14x2y = -\dfrac{1}{4}x^2.

Lời giải:

Bảng một số giá trị:

xx 4-4 2-2 1-1 00 11 22 44
yy 4-4 1-1 14-\dfrac{1}{4} 00 14-\dfrac{1}{4} 1-1 4-4

Biểu diễn các điểm và nối lại, ta được parabol đỉnh OO, nằm phía dưới trục hoành (vì a=14<0a = -\dfrac{1}{4} < 0), nhận OyOy làm trục đối xứng.


HĐ4. Xét đồ thị của hàm số y=2x2y = 2x^2.

a) Đồ thị nằm phía trên hay phía dưới trục hoành? Điểm nào là điểm thấp nhất?

b) So sánh hoành độ và tung độ của các cặp điểm A(1;2)A(1; 2)A(1;2)A'(-1; 2); B(2;8)B(2; 8)B(2;8)B'(-2; 8). Nhận xét về vị trí các cặp điểm.

Lời giải:

a) Vì a=2>0a = 2 > 0 nên y=2x20y = 2x^2 \ge 0 với mọi xx — đồ thị nằm phía trên trục hoành. Điểm thấp nhất là gốc tọa độ O(0;0)O(0; 0).

b) Mỗi cặp điểm có tung độ bằng nhauhoành độ đối nhau. Do đó AAAA', BBBB' đối xứng với nhau qua trục tung OyOy — đồ thị nhận OyOy làm trục đối xứng.


Ví dụ 3. a) Vẽ đồ thị của hàm số y=2x2y = -2x^2. b) Tìm tọa độ các điểm thuộc đồ thị có tung độ bằng 12-\dfrac{1}{2} và nhận xét về tính đối xứng giữa các điểm đó.

Lời giải:

a) Bảng giá trị:

xx 2-2 1-1 00 11 22
yy 8-8 2-2 00 2-2 8-8

Nối các điểm ta được parabol đỉnh OO, nằm phía dưới trục hoành, đối xứng qua OyOy.

b) Với y=12y = -\dfrac{1}{2}:

2x2=12    x2=14    x=±12.-2x^2 = -\frac{1}{2} \iff x^2 = \frac{1}{4} \iff x = \pm\frac{1}{2}.

Hai điểm cần tìm là (12;12)\left(\dfrac{1}{2}; -\dfrac{1}{2}\right)(12;12)\left(-\dfrac{1}{2}; -\dfrac{1}{2}\right) — chúng đối xứng với nhau qua trục tung OyOy.

Ghi nhớ: khi vẽ đồ thị y=ax2y = ax^2 (a0)(a \ne 0), cần xác định tối thiểu 55 điểm: gốc OO và hai cặp điểm đối xứng nhau qua OyOy. Có thể lập bảng với x0x \ge 0, vẽ nhánh phải rồi lấy đối xứng qua OyOy.