抛物线计算器
计算竖直抛物线的顶点、焦点、准线、对称轴、焦距和开口方向。
分析抛物线
输入一般式或顶点式的系数,计算抛物线的几何性质。
使用 y = ax² + bx + c。
关于抛物线
抛物线是平面内到一个定点和一条定直线距离相等的点的集合,定点称为焦点,定直线称为准线。这个几何定义产生了二次函数常见的U形曲线。每条竖直抛物线都有一条经过顶点的竖直对称轴。二次项系数为正时开口向上,为负时开口向下。
一般式将函数写为 y = ax² + bx + c,其中a不能为零。顶点横坐标为-b除以2a,将该坐标代入方程即可得到顶点纵坐标。本计算器采用等价表达式 k = c - b²/(4a)。一般式可直接显示纵轴截距c,而a的正负和大小控制曲线的开口方向与宽窄。
顶点式将同一类函数写为 y = a(x - h)² + k。顶点可直接读出为(h, k),对称轴为 x = h。配方后或将 y = x² 的图形平移后,使用这种形式尤其方便。a的绝对值越大,图形越窄;绝对值在零与一之间时,图形更宽。改变a的符号相当于将曲线关于经过顶点的水平直线翻折。
焦点和准线取决于焦参数p,对于竖直的函数型抛物线,p等于1除以4a。焦点为(h, k + p),准线为水平直线 y = k - p。p的绝对值是焦距,即顶点到焦点或准线的距离。较窄的抛物线焦距较短,较宽的抛物线焦距较长。
涉及二次关系或反射性质时,常会出现抛物线。忽略空气阻力时,抛体轨迹近似为抛物线。卫星天线、无线电天线、望远镜反射镜、汽车前灯和太阳能聚光器使用抛物面反射器,因为平行于轴线的光线会反射到焦点。在解析几何中,知道顶点、对称轴、焦点和准线,即可完整描述曲线的位置与形状。
本计算器处理以x的函数形式表示的竖直抛物线。横向抛物线则将x写为y的函数,其对称轴为水平线、准线为竖直线,焦点位置的计算方式也不同。对于支持的形式,请输入非零的a及其余系数。结果以经过舍入的小数显示主要几何性质,适合绘图和核对。
抛物线示例
| 方程 | 主要性质 | 说明 |
|---|---|---|
| y = x² - 4x + 3 | 顶点(2,-1),焦点(2,-0.75) | 二次项系数为正,因此抛物线开口向上。 |
| y = -0.25(x - 3)² + 2 | 顶点(3,2),焦点(3,1) | 此处 p = -1,因此准线为 y = 3。 |
| y = 2x² + 8x + 5 | 顶点(-2,-3),焦点(-2,-2.875) | 对称轴为 x = -2,焦距为0.125。 |
如何使用抛物线计算器
- 对于 y = ax² + bx + c,选择一般式;对于 y = a(x - h)² + k,选择顶点式。
- 输入系数a及所选形式显示的另外两个数值。
- 确认a不为零,因为a为零时表示直线,而不是抛物线。
- 点击“分析抛物线”,查看顶点、焦点、准线、对称轴、焦距和开口方向。
抛物线常见问题
如何从一般式求顶点?
先计算h为-b除以2a,再求函数在h处的值,得到k。顶点为有序数对(h, k)。
什么决定抛物线开口向上还是向下?
系数a的符号决定开口方向。a为正时开口向上,为负时开口向下。
如何计算焦点和准线?
先计算p为1除以4a。对于顶点(h, k),焦点为(h, k + p),准线为 y = k - p。
为什么系数a不能为零?
如果a为零,平方项就会消失,方程变为一次形式。直线图形没有抛物线的顶点、焦点或准线。
计算器支持横向抛物线吗?
不支持,本工具分析将y写为x的函数的竖直抛物线。横向抛物线需要以x为因变量的形式,且具有水平对称轴。