Μαθηματικά Γ΄ Γυμνασίου - Βιβλίο Μαθητή (εμπλουτισμένο)
Εικόνα
4.1
Η συνάρτηση y = αx2 με α≠ 0
Εικόνα
Εικόνα
  • Θυμάμαι τι ονομάζεται συνάρτηση και τι λέγεται γραφική παράσταση μιας συνάρτησης.
  • Μαθαίνω να σχεδιάζω τη γραφική παράσταση της συνάρτησης y = αx2 με α ≠ 0.
  • Μαθαίνω να βρίσκω τον τύπο της συνάρτησης y = αx2 από τη γραφική της παράσταση.
ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ

1. Να συμπληρώσετε τις παρακάτω προτάσεις:
− Ο αριθμός y που είναι ίσος με το τετράγωνο ενός αριθμού x είναι y = …………………
− Το εμβαδόν y ενός ορθογωνίου με πλάτος x και διπλάσιο μήκος είναι y = …………………
− Το εμβαδόν y ενός κυκλικού δίσκου με ακτίνα x είναι y = …………………

2. Στην πρώτη πρόταση, όταν ο x πάρει τις τιμές -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, ποιες είναι οι αντίστοιχες τιμές του y;

3. Σε τετραγωνισμένο χαρτί να παραστήσετε με σημεία τα ζεύγη (x, y) που προσδιορίσατε και να σχεδιάσετε την καμπύλη που διέρχεται από τα σημεία αυτά.

Η συνάρτηση y = αx2 με α > 0

Στην προηγούμενη τάξη μάθαμε ότι μια ισότητα που συνδέει δύο μεταβλητές x, y καθορίζει μια διαδικασία, η οποία είναι συνάρτηση, όταν σε κάθε τιμή του x αντιστοιχίζεται μια μόνο τιμή του y. Για παράδειγμα, η ισότητα y = x2 καθορίζει μια συνάρτηση, αφού σε κάθε τιμή του x αντιστοιχίζεται μία μόνο τιμή του y.

εικόνα

Π.χ. Για x = 1 έχουμε y = 12 = 1,

για x = 2 έχουμε y = 22 = 4 κ.τ.λ.

Σ´ ένα σύστημα αξόνων, αν παραστήσουμε με σημεία τα ζεύγη (x, y), όπου y είναι η αντίστοιχη τιμή της συνάρτησης για μια τιμή του x, τότε το σύνολο αυτών των σημείων αποτελεί τη γραφική παράστασή της.

Για να σχεδιάσουμε τη γραφική παράσταση της συνάρτησης y = x2 κατασκευάζουμε έναν πίνακα τιμών της για διάφορες τιμές του x

. εικόνα

Σ´ ένα σύστημα αξόνων παριστάνουμε με σημεία τα ζεύγη του προηγούμενου πίνακα και σχεδιάζουμε την καμπύλη που διέρχεται από τα σημεία αυτά. Η καμπύλη αυτή ονομάζεται παραβολή και είναι η γραφική παράσταση της συνάρτησης y = x2.

 

 

Από το σχήμα παρατηρούμε ότι:

− Η παραβολή έχει κορυφή το σημείο Ο(0, 0) και βρίσκεται από τον άξονα x΄x και πάνω, που σημαίνει ότι για οποιαδήποτε τιμή του x ισχύει y ≥ 0.
− H συνάρτηση y = x2 παίρνει ελάχιστη τιμή y = 0, όταν x = 0.
− Για x = -3 ή x = 3 έχουμε y = 9 και τα σημεία (-3, 9) και (3, 9) της παραβολής είναι συμμετρικά ως προς τον άξονα y΄y.Γενικά σε αντίθετες τιμές του x αντιστοιχεί η ίδια τιμή του y, που σημαίνει ότι η παραβολή y = x2 έχει άξονα συμμετρίας τον άξονα y΄y.

Η συνάρτηση y = αx2 με α > 0
εικόνα

Με τον ίδιο τρόπο σχεδιάζουμε και τη γραφική παράσταση της συνάρτησης
y = -x2, η οποία είναι επίσης μια παραβολή.

Από το σχήμα παρατηρούμε ότι:

− Η παραβολή έχει κορυφή το σημείο Ο(0, 0) και βρίσκεται από τον άξονα x΄x και κάτω, που σημαίνει ότι για οποιαδήποτε τιμή του x ισχύει y 0.

− H συνάρτηση y = -x2 παίρνει μέγιστη τιμή y = 0, όταν x = 0.

− Σε αντίθετες τιμές του x αντιστοιχεί η ίδια τιμή του y, που σημαίνει ότι η παραβολή y = -x2 έχει άξονα συμμετρίας τον άξονα y΄y.

 

 

 

 

Γενικά

Η συνάρτηση y = αx2 με α≠ 0.

εικόνα

 

Στα παρακάτω σχήματα έχουμε σχεδιάσει την παραβολή y = αx2 για διάφορες τιμές του αριθμού α. Παρατηρούμε ότι:

εικόνα

α) Ο συντελεστής α δεν καθορίζει μόνο τη θέση της παραβολής y = αx2 ως προς τον άξονα x΄x, αλλά καθορίζει και το «άνοιγμα» της. Όταν η απόλυτη τιμή του α αυξάνεται, τότε η παραβολή «κλείνει».

 

 

 

 

β) Αν σχεδιάσουμε τις παραβολές y = 2x2 και y = -2x2 στο ίδιο σύστημα αξόνων, τότε εικόναπαρατηρούμε ότι είναι συμμετρικές ως προς άξονα συμμετρίας τον x΄x.

Γενικά:

Οι παραβολές y = αx2 και y = -αx2 είναι συμμετρικές ως προς άξονα συμμετρίας τον x΄x.

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ − ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ
1

α) Να βρεθεί η τιμή του α, ώστε η παραβολή y = αx2 να διέρχεται από το σημείο Α (-1, 3).

Λύση

Για να διέρχεται η παραβολή y = αx2 από το σημείο Α(-1, 3), πρέπει οι συντεταγμένες του σημείου Α, να επαληθεύουν την εξίσωση y = αx2. Άρα, για x = -1 και y = 3, έχουμε 3 = α (-1)2, οπότε α = 3.

2

Να σχεδιαστεί η παραβολή y = -2x2 όταν -2 ≤ x≤ 2 και να βρεθεί η μέγιστη και η ελάχιστη τιμή που παίρνει η μεταβλητή y. Ποια σημεία της παραβολής έχουν τεταγμένη εικόνα

Λύση

Σχηματίζουμε πίνακα τιμών της συνάρτησης y = -2x2.

εικόνα

εικόνα

Με τη βοήθεια των τιμών αυτών σχεδιάζουμε την παραβολή. Από τη γραφική παράσταση προκύπτει ότι, για όλες τις τιμές του x, από το -2 έως και το 2 (-2 ≤ x ≤2) οι αντίστοιχες τιμές του y είναι από το -8 έως και το 0 (-8 ≤ y ≤ 0). Άρα, η μέγιστη τιμή του y είναι το 0, όταν x = 0 και η ελάχιστη τιμή του y είναι το -8, όταν x = -2   ή   x = 2.
Για $y = - \dfrac{9}{2}$ έχουμε:
$-\dfrac{9}{2}$ = $-2x^2$   ή   $x^2 = \dfrac{9}{4}$, οπότε    $x = \pm \dfrac{3}{2}$.
Άρα τα ζητούμενα σημεία είναι τα $\left(-\dfrac{3}{2} , -\dfrac{9}{2}\right)$ και $\left(\dfrac{3}{2} , -\dfrac{9}{2}\right)$.
Τα σημεία αυτά μπορούν να βρεθούν και από τη γραφική παράσταση, αφού είναι τα κοινά σημεία της ευθείας ε : $y = -\dfrac{9}{2}$ και της παραβολής $y = –2x^2$.

3

Από τη Φυσική είναι γνωστό ότι αν ένα σώμα κάνει ελεύθερη πτώση, τότε σε χρόνο t διανύει διάστημα S, που δίνεται από τον τύπο εικόνα. Να σχεδιαστεί το διάγραμμα διαστήματος - χρόνου.

Λύση

εικόνα

Το διάστημα S για g = 10 m/sec2 δίνεται από τον

τύποεικόνα

Η γραφική παράσταση της συνάρτησης S = 5t2 είναι παραβολή με κορυφή το σημείο 0(0, 0) και διέρχεται από τα σημεία (1, 5), (2, 20) κ.τ.λ.

Ο χρόνος όμως δεν παίρνει αρνητικές τιμές, οπότε το διάγραμμα του διαστήματος - χρόνου είναι το τμήμα της προηγούμενης παραβολής που βρίσκεται στο 1ο τεταρτημόριο.

Μικροπείραμα μικροπείραμα    Μικροπείραμα μικροπείραμα

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΚΑΤΑΝΟΗΣΗΣ
1

Ποια από τα παρακάτω σημεία ανήκουν στην παραβολή y = -2x2;

εικόνα

Μικροπείραμα μικροπείραμα

2

Ποιες από τις παρακάτω συναρτήσεις παίρνουν μέγιστη και ποιες ελάχιστη τιμή;

εικόνα
3

Να χαρακτηρίσετε τις παρακάτω προτάσεις με (Σ), αν είναι σωστές ή με (Λ), αν είναι λανθασμένες:

α) H παραβολή y = 6x2 έχει κορυφή το σημείο 0(0, 0). Εικόνα
β) Ο άξονας x΄x είναι άξονας συμμετρίας της παραβολής y = x2. Εικόνα
γ) ) Οι παραβολές y = 8x2 και y = -8x2 είναι συμμετρικές ως προς τον άξονα y΄y. Εικόνα
δ) Η συνάρτηση y = 3x2 παίρνει ελάχιστη τιμή την y = 0. Εικόνα
ε) Η συνάρτηση y = -2x2 παίρνει μέγιστη τιμή την y = 0 Εικόνα
στ) Αν η παραβολή y = αx2 διέρχεται από το σημείο Μ(-1, 2), τότε θα διέρχεται και από το σημείο Λ(1, 2). Εικόνα
4
εικόνα

Στο διπλανό σύστημα αξόνων έχουμε σχεδιάσει ένα τμήμα της γραφικής παράστασης της συνάρτησης εικόνα

α) Να ολοκληρώσετε τη γραφική παράσταση της συνάρτησης.

β) Στο ίδιο σύστημα αξόνων να σχεδιάσετε και τη γραφική παράσταση της συνάρτησης εικόνα

5

Αν η παραβολή y = αx2 διέρχεται από το σημείο Μ(2, -4), τότε:

εικόνα

6

Να συμπληρώσετε τον παρακάτω πίνακα αντιστοιχίζοντας σε κάθε παραβολή την εξίσωσή της.

εικόνα

ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ − ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ

1

Να σχεδιάσετε τις παραβολές:

 εικόνα

Μικροπείραμα μικροπείραμα

2

Να σχεδιάσετε στο ίδιο σύστημα αξόνων τις παραβολές:

εικόνα

 

3
εικόνα

Να βρείτε την εξίσωση της παραβολής του διπλανού σχήματος. Να σχεδιάσετε τη συμμετρική της ως προς τον άξονα x΄x και να γράψετε την εξίσωσή της.

 

4

Να βρείτε τα σημεία της παραβολής y = -4x2 που έχουν τεταγμένη -9.

5

Να βρείτε την τιμή του λ, ώστε η παραβολή y = (λ + 2)x2 να διέρχεται από το σημείο

εικόνα.

Μικροπείραμα μικροπείραμα

6

Αν η συνάρτηση εικόνα παίρνει μέγιστη τιμή και η γραφική της παράσταση διέρχεται από το σημείο Μ(2, λ), να βρείτε την τιμή του αριθμού λ.

 

Μικροπείραμα μικροπείραμα

7

Από τη Φυσική είναι γνωστό ότι η κινητική ενέργεια ενός σώματος που κινείται με ταχύτητα υ και έχει μάζα m δίνεται από τον τύποεικόνα

α) Στο ίδιο σύστημα αξόνων να γίνει το διάγραμμα ταχύτητας - ενέργειας για τρία σώματα που έχουν μάζες 1, 2 και 4 αντιστοίχως.

β) Αν τα σώματα έχουν την ίδια κινητική ενέργεια Εκ = 2, τότε από το διάγραμμα να προσδιορίσετε ποιο από τα τρία σώματα έχει τη μεγαλύτερη ταχύτητα.

γ) Αν τα σώματα έχουν την ίδια ταχύτητα εικόνατότε από το διάγραμμα να προσδιορίσετε, ποιο από τα τρία σώματα έχει τη μεγαλύτερη ενέργεια.

Μικροπείραμα μικροπείραμα