Karinoya 學習室

高中 · 高中數學 定期考實驗室

二次函數(數學Ⅰ,日本高中必修的第一門數學)

可以用繁體中文閱讀題目與解說。講義(解說文章)僅有日文版。

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第1題 | 頂點

y=x²−4x+1 的圖形頂點是哪一個?

  1. (−2, −3)
  2. (2, −3)
  3. (2, 1)
  4. (2, 5)
正確答案B. (2, −3)

y=(x−2)²−4+1=(x−2)²−3,所以頂點是 (2, −3)。(x−2)² 的頂點 x 坐標是 +2(符號相反)。(2, 1) 是忘了減 4;(2, 5) 是把 −4 誤成 +4。

第2題 | 頂點

y=x²+6x+5 的圖形頂點是哪一個?

  1. (−3, 5)
  2. (3, −4)
  3. (−3, −4)
  4. (3, 4)
正確答案C. (−3, −4)

y=(x+3)²−9+5=(x+3)²−4。因為 (x+3)²=(x−(−3))²,所以頂點的 x 坐標是 −3,頂點為 (−3, −4)。(3, −4) 是符號讀錯;(−3, 5) 是漏掉 −9。

第3題 | 配方法

把 y=2x²−8x+3 配方後的結果是哪一個?

  1. y=2(x+2)²−5
  2. y=2(x−2)²−5
  3. y=2(x−4)²−29
  4. y=2(x−2)²−1
正確答案B. y=2(x−2)²−5

2(x²−4x)+3=2{(x−2)²−4}+3=2(x−2)²−8+3=2(x−2)²−5。−1 是把 −4 移到括號外時忘了乘上係數 2 的錯誤(−4+3=−1)。展開看看能否回到 2x²−8x+3 就能驗算。

第4題 | 對稱軸

y=x²+2x 的圖形對稱軸是哪一個?

  1. 直線 x=1
  2. 直線 x=−2
  3. 直線 x=2
  4. 直線 x=−1
正確答案D. 直線 x=−1

y=(x+1)²−1,所以對稱軸是直線 x=−1。把 x 的係數取一半再變號(2 的一半是 1,變號成 −1),就是對稱軸的位置。x=1 是符號錯;x=−2 是忘了取一半。

第5題 | 開口向下的頂點

y=−x²+4x−1 的圖形頂點是哪一個?

  1. (2, −5)
  2. (−2, 3)
  3. (2, −3)
  4. (2, 3)
正確答案D. (2, 3)

−(x²−4x)−1=−{(x−2)²−4}−1=−(x−2)²+4−1=−(x−2)²+3,所以頂點是 (2, 3)。(2, −5) 是 −4 的符號處理錯誤、算成 −4−1。用 −1 提出括號後再拆開時要特別注意符號。

第6題 | 平移

把 y=x² 的圖形沿 x 軸方向平移 3、沿 y 軸方向平移 −2 之後,拋物線的式子是哪一個?

  1. y=(x−3)²−2
  2. y=(x+3)²+2
  3. y=(x−3)²+2
  4. y=(x+3)²−2
正確答案A. y=(x−3)²−2

沿 x 方向平移 p 時,式子裡是 x→x−p,所以平移 +3 會得到 (x−3)²。y 方向是 −2,最後再 −2。平移量與式中的符號相反正是重點,(x+3)² 就是忘了這個反轉的錯誤。

第7題 | 平移

把 y=2x² 的圖形沿 x 軸方向平移 −1、沿 y 軸方向平移 4 之後,拋物線的式子是哪一個?

  1. y=2(x+1)²−4
  2. y=2(x+1)²+4
  3. y=2(x−1)²+4
  4. y=2(x−1)²−4
正確答案B. y=2(x+1)²+4

沿 x 方向平移 −1 時是 x→x−(−1)=x+1,所以得 2(x+1)²;y 方向 +4,最後再 +4。用頂點檢查:(0,0)→(−1,4),與 y=2(x+1)²+4 的頂點 (−1,4) 一致。

第8題 | 對稱

把 y=x²−2x+3 的圖形對 x 軸作對稱之後,拋物線的式子是哪一個?

  1. y=−x²+2x−3
  2. y=x²+2x+3
  3. y=−x²+2x+3
  4. y=−x²−2x−3
正確答案A. y=−x²+2x−3

對 x 軸對稱是把 y 換成 −y,得 y=−(x²−2x+3)=−x²+2x−3,所有項的符號都會改變。y=x²+2x+3 是對 y 軸對稱(x→−x)的結果,很容易混淆。

第9題 | 對原點對稱

把 y=x²−4x+5 的圖形對原點作對稱之後,拋物線的式子是哪一個?

  1. y=x²+4x+5
  2. y=−x²−4x+5
  3. y=−x²−4x−5
  4. y=−x²+4x−5
正確答案C. y=−x²−4x−5

對原點對稱要同時做 x→−x 與 y→−y。由 −y=(−x)²−4(−x)+5=x²+4x+5 得 y=−x²−4x−5。y=−x²+4x−5 只做了對 x 軸對稱、y=x²+4x+5 只做了對 y 軸對稱,都是漏掉一個代換的錯誤。

第10題 | 求式子

頂點為 (1, 2)、且通過點 (0, 4) 的拋物線式子是哪一個?

  1. y=(x−1)²+2
  2. y=2(x+1)²+2
  3. y=−2(x−1)²+2
  4. y=2(x−1)²+2
正確答案D. y=2(x−1)²+2

設頂點式 y=a(x−1)²+2,代入 (0, 4) 得 a+2=4,所以 a=2。y=2(x+1)²+2 雖然也通過 (0, 4),但頂點是 (−1, 2),不合條件。y=(x−1)²+2 在 x=0 時為 3,並不通過該點。

第11題 | 最小值

y=x²−2x+3 的最小值是哪一個?

  1. −2(x=1 時)
  2. 1(x=2 時)
  3. 3(x=0 時)
  4. 2(x=1 時)
正確答案D. 2(x=1 時)

y=(x−1)²+2,開口向上且頂點為 (1, 2),所以 x=1 時最小值為 2。若定義域沒有限制,最小值就是頂點的 y 坐標本身。3 是代入 x=0 的值,並不是最小值。

第12題 | 最大值

y=−x²+4x 的最大值是哪一個?

  1. 4(x=2 時)
  2. −4(x=2 時)
  3. 0(x=0 時)
  4. 2(x=4 時)
正確答案A. 4(x=2 時)

y=−(x−2)²+4,開口向下且頂點為 (2, 4),所以 x=2 時最大值為 4。開口向下的圖形在頂點取到最大值(沒有最小值)。符號弄錯會得到 −4,但代入 x=2 可算出 −4+8=4,即可確認。

第13題 | 頂點式

y=2(x−3)²+1 的最小值是哪一個?

  1. 3(x=1 時)
  2. 1(x=3 時)
  3. −1(x=3 時)
  4. 19(x=0 時)
正確答案B. 1(x=3 時)

式子已經是頂點式,頂點為 (3, 1)。因為 a=2>0、開口向上,所以 x=3 時最小值為 1。不要把頂點坐標 (3, 1) 的讀法弄反(x=3、最小值 1)。19 是 x=0 時的值。

第14題 | 有定義域的情形

y=(x−1)²+2(0≦x≦3)的最大值是哪一個?

  1. 6(x=3 時)
  2. 2(x=1 時)
  3. 18(x=3 時)
  4. 3(x=0 時)
正確答案A. 6(x=3 時)

對稱軸 x=1 在定義域內,所以最大值出現在離軸較遠的端點 x=3,f(3)=(3−1)²+2=4+2=6。2 是最小值(頂點)。18 是把式子誤算成 (3+1)² 的錯誤。

第15題 | 對稱軸在右外側

y=x²−4x+1(0≦x≦1)的最小值是哪一個?

  1. 0(x=1 時)
  2. −2(x=1 時)
  3. −3(x=2 時)
  4. 1(x=0 時)
正確答案B. −2(x=1 時)

對稱軸 x=2 在定義域 0≦x≦1 的右外側,所以區間內遞減,最小值在右端點 x=1,f(1)=1−4+1=−2。−3 是頂點的 y 坐標,但 x=2 不在定義域內,取不到。忽略定義域而直接用頂點作答是典型錯誤。

第16題 | 最大值與最小值的組合

y=−x²+2x+2(0≦x≦3)的最大值與最小值的組合是哪一個?

  1. 最大值 3、最小值 0
  2. 最大值 3、最小值 2
  3. 最大值 2、最小值 −1
  4. 最大值 3、最小值 −1
正確答案D. 最大值 3、最小值 −1

y=−(x−1)²+3。開口向下且對稱軸 x=1 在定義域內,所以最大值在頂點 f(1)=3。最小值在離軸較遠的端點 x=3,f(3)=−9+6+2=−1。f(0)=2 也是端點的值,但 x=3 離軸更遠,值更小。

第17題 | 對稱軸在左外側

y=x²−6x+10(4≦x≦6)的最小值是哪一個?

  1. 5(x=5 時)
  2. 10(x=6 時)
  3. 2(x=4 時)
  4. 1(x=3 時)
正確答案C. 2(x=4 時)

對稱軸 x=3 在定義域 4≦x≦6 的左外側,所以區間內遞增,最小值在左端點 x=4,f(4)=16−24+10=2。1 是頂點的值,但 x=3 不在定義域內。最大值則是右端點 x=6 的 10。

第18題 | 對稱軸會移動

設 a>2。y=x²−2ax(0≦x≦2)的最小值是哪一個?

  1. −a²(x=a 時)
  2. 0(x=0 時)
  3. 4−4a(x=2 時)
  4. 4−2a(x=2 時)
正確答案C. 4−4a(x=2 時)

因為 a>2,對稱軸 x=a 在定義域的右外側。區間內遞減,所以最小值在右端點 x=2,f(2)=4−4a。−a² 是頂點的值,但 x=a 在定義域外,取不到。例如 a=3 時 f(2)=−8,與 4−4×3=−8 一致。

第19題 | 由最大值反推

y=x²−2x+c(0≦x≦3)的最大值為 7 時,常數 c 的值是哪一個?

  1. c=−8
  2. c=7
  3. c=4
  4. c=8
正確答案C. c=4

離對稱軸 x=1 較遠的端點是 x=3,所以最大值為 f(3)=9−6+c=3+c。由 3+c=7 得 c=4。c=7 是誤把最大值當成 f(0)=c;c=8 是把最小值 f(1)=c−1 設成 7。當 c=4 時可驗算 f(3)=7。

第20題 | 代換

y=(x²−2x)²−4(x²−2x)+1 的最小值是哪一個?

  1. −3
  2. 6
  3. 1
  4. −4
正確答案A. −3

令 t=x²−2x,則 t=(x−1)²−1≧−1。y=t²−4t+1=(t−2)²−3,而 t=2 落在 t≧−1 的範圍內,所以最小值是 −3(在 t=2,也就是 x²−2x=2 時)。在 t 的範圍端點 t=−1 時 y=6,並不是最小值。代換之後別忘了確認 t 的範圍。

第21題 | 用因式分解求解

二次方程式 x²−5x+6=0 的解是哪一個?

  1. x=2, 3
  2. x=−1, −6
  3. x=1, 6
  4. x=−2, −3
正確答案A. x=2, 3

由 (x−2)(x−3)=0 得 x=2, 3。相乘得 +6、相加得 −5 的兩數是 −2 與 −3,所以因式是 (x−2)(x−3),解則要把符號換回來,得 2 與 3。答成 −2, −3 是把因式的符號與解的符號弄混的錯誤。

第22題 | 公式解

二次方程式 x²−2x−1=0 的解是哪一個?

  1. x=1±√2
  2. x=1±√3
  3. x=2±2√2
  4. x=−1±√2
正確答案A. x=1±√2

用公式解得 x=(2±√(4+4))/2=(2±2√2)/2=1±√2。2±2√2 是最後忘了除以 2 的錯誤。要仔細做 √8=2√2 的化簡與約分。代入 x=1+√2 可得 (1+√2)²−2(1+√2)−1=0,可用來檢驗。

第23題 | 用十字交乘法求解

二次方程式 2x²+3x−2=0 的解是哪一個?

  1. x=−1/2, 2
  2. x=−1/2, −2
  3. x=1, −2
  4. x=1/2, −2
正確答案D. x=1/2, −2

用十字交乘法得 (2x−1)(x+2)=0。由 2x−1=0 得 x=1/2,由 x+2=0 得 x=−2。注意因式 (x+2) 對應的解是 −2,符號相反。x=−1/2, 2 是把兩個符號都弄反的錯誤。

第24題 | 重根的條件

二次方程式 x²+4x+k=0 有重根時,常數 k 的值是哪一個?

  1. k=−4
  2. k=2
  3. k=4
  4. k=16
正確答案C. k=4

重根的條件是 D=0。由 D=16−4k=0 得 k=4。此時 x²+4x+4=(x+2)²=0,重根為 x=−2。k=16 是把判別式誤成 D=16−k、漏乘 4 的錯誤。

第25題 | 兩相異實根的條件

二次方程式 x²−3x+k=0 有兩個相異實根時,常數 k 的範圍是哪一個?

  1. k>−9/4
  2. k>9/4
  3. k<9/4
  4. k≦9/4
正確答案C. k<9/4

條件是 D>0。由 D=9−4k>0 得 4k<9,即 k<9/4。等號(k=9/4)會變成重根,所以不包含。k>−9/4 是把判別式誤成 D=9+4k、符號弄錯時出現的形式。

第26題 | 交點的個數

拋物線 y=x²−4x+5 與 x 軸的交點有幾個?

  1. 0 個
  2. 3 個
  3. 1 個
  4. 2 個
正確答案A. 0 個

x²−4x+5=0 的判別式 D=16−20=−4<0,沒有實根,所以交點是 0 個。從圖形看,頂點 (2, 1) 在 x 軸上方,而且開口向上,整條曲線都浮在 x 軸之上。拋物線與 x 軸的交點不可能有 3 個。

第27題 | 交點的坐標

拋物線 y=x²+2x−3 與 x 軸的交點,其 x 坐標是哪一個?

  1. x=3, −1
  2. x=1, 3
  3. x=−1, −3
  4. x=−3, 1
正確答案D. x=−3, 1

令 y=0 解 x²+2x−3=0。由 (x+3)(x−1)=0 得 x=−3, 1。相乘得 −3、相加得 +2 的兩數是 +3 與 −1,而因式 (x+3) 對應的解是 −3。x=3, −1 是把符號弄反的錯誤。

第28題 | 相切的條件

拋物線 y=x²−2kx+k+2 與 x 軸相切時,常數 k 的值是哪一個?

  1. k=1, −2
  2. k=−1, −2
  3. k=1, 2
  4. k=−1, 2
正確答案D. k=−1, 2

相切的條件是 D=0。D/4=k²−(k+2)=k²−k−2=(k−2)(k+1)=0,得 k=2, −1。k=2 時為 x²−4x+4=(x−2)²,k=−1 時為 x²+2x+1=(x+1)²,兩者確實都相切。

第29題 | 拋物線與直線

拋物線 y=x²+1 與直線 y=2x+4 的交點,其 x 坐標是哪一個?

  1. x=1, 3
  2. x=−1, 3
  3. 沒有交點
  4. x=1, −3
正確答案B. x=−1, 3

消去 y 得 x²+1=2x+4,整理成 x²−2x−3=0。由 (x−3)(x+1)=0 得 x=−1, 3。判別式 D=4+12=16>0,所以確實有 2 個交點。移項時要小心符號。

第30題 | 有實根的條件

二次方程式 x²−2(a+1)x+4=0 有實根時,常數 a 的範圍是哪一個?

  1. a≧1
  2. a≦−3 或 a≧1
  3. −3≦a≦1
  4. a≦−1 或 a≧3
正確答案B. a≦−3 或 a≧1

條件是 D≧0。由 D/4=(a+1)²−4≧0 得 (a+1)²≧4,即 a+1≦−2 或 a+1≧2,所以 a≦−3 或 a≧1。−3≦a≦1 是把不等號方向弄反、取成內側的錯誤。重根也是實根,所以要含等號。

第31題 | 二次不等式

二次不等式 x²−5x+6<0 的解是哪一個?

  1. 2<x<3
  2. x<3
  3. x<2 或 x>3
  4. −3<x<−2
正確答案A. 2<x<3

x²−5x+6=0 的解是 x=2, 3。開口向上的圖形落在 x 軸下方的部分是兩根之間,所以是 2<x<3。答成外側是與 >0 的情形混淆。代入 x=2.5 得 6.25−12.5+6=−0.25<0 成立,可確認內側才對。

第32題 | 二次不等式

二次不等式 x²−x−6>0 的解是哪一個?

  1. x>3
  2. x<−3 或 x>2
  3. x<−2 或 x>3
  4. −2<x<3
正確答案C. x<−2 或 x>3

x²−x−6=(x+2)(x−3)=0 的解是 x=−2, 3。>0 表示圖形在 x 軸上方,也就是兩根的外側,所以是 x<−2 或 x>3。−2<x<3 是內側,那是 <0 的解。另外要注意因式 (x+2) 對應的解是 −2,別把符號弄反。

第33題 | 二次不等式

二次不等式 x²−4≦0 的解是哪一個?

  1. −2<x<2
  2. −2≦x≦2
  3. x≦−2 或 x≧2
  4. x≦2
正確答案B. −2≦x≦2

x²−4=(x+2)(x−2)=0 的解是 x=±2。≦0 取內側,而且有等號,所以連端點一起包含,得 −2≦x≦2。−2<x<2 是漏掉等號的錯誤。x=±2 時左邊為 0,滿足 ≦0,所以端點要包含。

第34題 | 十字交乘型

二次不等式 2x²−5x+2<0 的解是哪一個?

  1. −2<x<−1/2
  2. 1/2<x<2
  3. 1/2≦x≦2
  4. x<1/2 或 x>2
正確答案B. 1/2<x<2

用十字交乘法得 2x²−5x+2=(2x−1)(x−2)=0,解是 x=1/2, 2。<0(沒有等號)取內側,所以是 1/2<x<2。代入 x=1 得 2−5+2=−1<0 成立,可確認是內側。

第35題 | D=0 的情形

二次不等式 x²−6x+9>0 的解是哪一個?

  1. 沒有任何實數解
  2. 除 3 以外的所有實數
  3. x>3
  4. 所有實數
正確答案B. 除 3 以外的所有實數

x²−6x+9=(x−3)²,圖形在 x=3 處與 x 軸相切。(x−3)² 只有在 x=3 時為 0,其餘都是正的,所以解是除 3 以外的所有實數。答成所有實數就會把 x=3(左邊為 0)也算進去。

第36題 | D<0 的情形

二次不等式 x²+2x+3>0 的解是哪一個?

  1. −1<x<3
  2. 沒有解
  3. x>−1
  4. 所有實數
正確答案D. 所有實數

D=4−12=−8<0,開口向上的圖形與 x 軸沒有交點,永遠在上方,所以解是所有實數。配方成 y=(x+1)²+2≧2>0 也能確認。看到 D<0 就機械地答沒有解,是與 <0 的不等式混淆。

第37題 | 係數為負

二次不等式 −x²+4x−3≧0 的解是哪一個?

  1. x≦1 或 x≧3
  2. 1≦x≦3
  3. 1<x<3
  4. −3≦x≦−1
正確答案B. 1≦x≦3

兩邊乘以 −1 並把不等號方向反過來,得 x²−4x+3≦0。(x−1)(x−3)=0 的解是 x=1, 3,而 ≦0 取內側,所以是 1≦x≦3。乘了 −1 卻忘了改方向,就會答成外側。代入 x=2 得 −4+8−3=1≧0 成立,也可看出是內側。

第38題 | 端點為無理數

二次不等式 x²−2x−2<0 的解是哪一個?

  1. x<1−√3 或 x>1+√3
  2. 1−√2<x<1+√2
  3. −1−√3<x<−1+√3
  4. 1−√3<x<1+√3
正確答案D. 1−√3<x<1+√3

用公式解 x²−2x−2=0 得 x=(2±√12)/2=1±√3。<0 取內側,所以是 1−√3<x<1+√3。端點是無理數時做法完全一樣,重點在於正確完成 √12=2√3 的化簡與約分。

第39題 | 恆成立

對所有實數 x 都滿足 x²+2kx+k+6>0 的常數 k 的範圍是哪一個?

  1. −3<k<2
  2. −2<k<3
  3. k<−2 或 k>3
  4. k<3
正確答案B. −2<k<3

開口向上的拋物線恆在 x 軸上方的條件是 D<0。由 D/4=k²−(k+6)=k²−k−6=(k−3)(k+2)<0 得 −2<k<3。取外側會變成 D>0(與 x 軸交於兩點),情況正好相反。k=3 時圖形相切,在 x=−3 處等於 0,>0 就不成立,所以端點不包含。

第40題 | 聯立二次不等式

同時滿足聯立不等式 x²−4x−5≦0、x²−2x>0 的整數 x 有幾個?

  1. 5 個
  2. 4 個
  3. 3 個
  4. 6 個
正確答案B. 4 個

前者由 (x−5)(x+1)≦0 得 −1≦x≦5。後者由 x(x−2)>0 得 x<0 或 x>2。取交集得 −1≦x<0 與 2<x≦5,其中的整數是 −1, 3, 4, 5 共 4 個。0 與 2 不滿足後者(左邊為 0,不是 >0),所以不算。

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