Bài 16: Hàm số bậc hai
Lý thuyết chi tiết và bài tập có lời giải Bài 16: Hàm số bậc hai — SGK Toán 10 Kết nối tri thức.
I. Lý thuyết trọng tâm
1. Khái niệm hàm số bậc hai
• Hàm số bậc hai là hàm số được cho bởi công thức dạng:
$y = ax^2 + bx + c \quad (a \ne 0)$
trong đó $a, b, c$ là các số thực cho trước, $a \ne 0$.
• Tập xác định của hàm số bậc hai là $D = \mathbb{R}$.
2. Đồ thị hàm số bậc hai (Parabol)
Đồ thị hàm số bậc hai $y = ax^2 + bx + c$ ($a \ne 0$) là một đường đường cong gọi là parabol $(P)$ có các đặc điểm:
- Đỉnh: $I\left(-\frac{b}{2a}; -\frac{\Delta}{4a}\right)$ với $\Delta = b^2 - 4ac$.
- Trục đối xứng: Là đường thẳng $x = -\frac{b}{2a}$.
- Bề lõm:
- Nếu $a > 0$: Bề lõm quay lên trên. Đỉnh $I$ là điểm thấp nhất của đồ thị.
- Nếu $a < 0$: Bề lõm quay xuống dưới. Đỉnh $I$ là điểm cao nhất của đồ thị.
3. Sự biến thiên & Giá trị lớn nhất/nhỏ nhất
• Trường hợp $a > 0$:
Hàm số nghịch biến trên $\left(-\infty; -\frac{b}{2a}\right)$ và đồng biến trên $\left(-\frac{b}{2a}; +\infty\right)$. Giá trị nhỏ nhất (GTNN) của hàm số bằng $-\frac{\Delta}{4a}$ tại $x = -\frac{b}{2a}$.
• Trường hợp $a < 0$:
Hàm số đồng biến trên $\left(-\infty; -\frac{b}{2a}\right)$ và nghịch biến trên $\left(-\frac{b}{2a}; +\infty\right)$. Giá trị lớn nhất (GTLN) của hàm số bằng $-\frac{\Delta}{4a}$ tại $x = -\frac{b}{2a}$.
🔷 Dạng 1: Khảo sát sự biến thiên & Vẽ Parabol
Xác định đỉnh, trục đối xứng và khoảng đồng biến, nghịch biến của hàm số $y = x^2 - 4x + 3$.
Xem lời giải
• Hệ số $a = 1 > 0, b = -4, c = 3$.
• Hoành độ đỉnh: $x_I = -\frac{-4}{2(1)} = 2$. Tung độ đỉnh: $y_I = 2^2 - 4(2) + 3 = -1$. Vậy đỉnh $I(2; -1)$.
• Trục đối xứng: đường thẳng $x = 2$.
• Vì $a = 1 > 0$ nên hàm số nghịch biến trên khoảng $(-\infty; 2)$ và đồng biến trên khoảng $(2; +\infty)$.
📝 Thực hành — Dạng 1
Tìm GTLN của hàm số $y = -2x^2 + 4x + 1$.
Xem lời giải
• $a = -2 < 0 \implies$ Hàm số đạt GTLN tại đỉnh.
• Hoành độ đỉnh $x = -\frac{4}{2(-2)} = 1$.
• GTLN của hàm số là $y(1) = -2(1)^2 + 4(1) + 1 = 3$.
🔷 Dạng 2: Xác định hàm số bậc hai y = ax² + bx + c
Xác định parabol $(P): y = ax^2 + bx + 2$ biết rằng $(P)$ đi qua $A(1; 5)$ và có trục đối xứng $x = 2$.
Xem lời giải
• $(P)$ qua $A(1; 5) \implies a(1)^2 + b(1) + 2 = 5 \iff a + b = 3$.
• Trục đối xứng $x = 2 \implies -\frac{b}{2a} = 2 \iff b = -4a$.
• Thay $b = -4a$ vào $a + b = 3$: $a - 4a = 3 \iff -3a = 3 \iff a = -1 \implies b = 4$.
• Vậy phương trình parabol là $y = -x^2 + 4x + 2$.
📝 Thực hành — Dạng 2
Tìm phương trình parabol $y = ax^2 + bx + c$ có đỉnh $I(1; 4)$ và cắt trục tung tại điểm có tung độ bằng $3$.
Xem lời giải
• Cắt $Oy$ tại $(0; 3) \implies c = 3$.
• Đỉnh $I(1; 4): -\frac{b}{2a} = 1 \implies b = -2a$.
• Tung độ đỉnh $a(1)^2 + b(1) + 3 = 4 \iff a + b = 1 \iff a - 2a = 1 \iff a = -1 \implies b = 2$.
• Vậy $y = -x^2 + 2x + 3$.
🔷 Dạng 3: Bài toán ứng dụng thực tế Parabol
Quả bóng được đá lên từ độ cao $0,5$m theo quỹ đạo parabol $h(t) = -5t^2 + 10t + 0,5$ ($h$ tính bằng mét, $t$ tính bằng giây). Hỏi quả bóng đạt độ cao tối đa là bao nhiêu mét và sau bao lâu?
Xem lời giải
• Hàm số $h(t) = -5t^2 + 10t + 0,5$ có $a = -5 < 0$ nên đạt giá trị lớn nhất tại đỉnh của parabol.
• Thời gian bóng đạt độ cao tối đa là $t = -\frac{10}{2(-5)} = 1$ giây.
• Độ cao tối đa của quả bóng là $h(1) = -5(1)^2 + 10(1) + 0,5 = 5,5$ mét.
📝 Thực hành — Dạng 3
Cổng của một công viên có dạng parabol $y = -x^2 + 6x$. Tính chiều cao của cổng (mét) biết khoảng cách giữa hai chân cổng là 6m.
Xem lời giải
• Hai chân cổng ứng với $y = 0 \iff -x^2 + 6x = 0 \iff x = 0$ hoặc $x = 6$.
• Chiều cao của cổng chính là tung độ đỉnh của parabol tại $x = 3$.
• Chiều cao $y(3) = -(3)^2 + 6(3) = 9$ mét.
📝 Bài tập tự luận — Tổng hợp
Bài 1. Một cửa hàng kinh doanh mặt hàng A. Nếu bán với giá 50 nghìn đồng/chiếc thì mỗi tháng bán được 100 chiếc. Cứ mỗi lần tăng giá thêm 5 nghìn đồng/chiếc thì số lượng bán ra giảm đi 5 chiếc. Tìm giá bán để doanh thu của cửa hàng trong tháng là lớn nhất.
Xem lời giải
• Gọi $x$ là số lần tăng giá thêm 5 nghìn đồng ($x \ge 0$).
• Giá bán một chiếc là $50 + 5x$ (nghìn đồng).
• Số lượng bán ra là $100 - 5x$ (chiếc).
• Doanh thu $f(x) = (50 + 5x)(100 - 5x) = -25x^2 + 250x + 5000$.
• Doanh thu đạt GTLN tại đỉnh $x = -\frac{250}{2(-25)} = 5$.
• Vậy giá bán để doanh thu lớn nhất là $50 + 5(5) = 75$ nghìn đồng/chiếc.
🎯 Bài tập trắc nghiệm tự luyện
Làm các câu hỏi sau để củng cố toàn bộ kiến thức về Hàm số bậc hai. Hệ thống sẽ hiển thị kết quả và lời giải chi tiết ngay khi bạn trả lời.
Ngân hàng câu hỏi trắc nghiệm Hàm số bậc hai
Hàng trăm câu hỏi ngẫu nhiên từ ngân hàng đề — kiểm tra và tự đánh giá năng lực ngay!
🚀 Làm bài trắc nghiệm →