Se, e somente se a ≠ 0. O gráfico de uma função quadrática é uma parábola cujo maior eixo é paralelo ao eixo y, se tal função for contínua. A expressão:
Na definição de uma função quadrática é um polinômio de segundo grau ou um polinômio de grau 2, porque o maior expoente de é 2.
Se a função quadrática é igualada a zero, o resultado é uma equação quadrática. As soluções para a equação são chamadas raízes da equação ou os zeros da função, e são os interceptos do gráfico da função com o eixo x.
Origem da palavra
O adjetivo quadrática vem da palavra latina quadratum, que significa quadrado. Um termo como x2 é chamado de quadrado em álgebra, porque representa a área de um quadrado de lado x.
Em geral, um prefixo quadr(i)- indica o número 4. Como em quadrilátero e quadrante. Quadratum é a palavra latina para quadrado por que um quadrado tem quatro lados.
As raízes da função quadrática são os valores de x cuja imagem é 0, ou seja, em que o gráfico corta o "eixo x". O número de raízes depende do valor do discriminante, geralmente denotado pela letra grega delta, definido por:
Para:
§ , a função terá duas raízes.
§ , a equação terá uma raiz apenas (com maior precisão, diz-se que a equação tem duas raízes iguais)
§ , não terá raíz (com maior precisão, diz-se que a equação não tem raíz reais, tendo duas raízes complexos conjugados).
Essa fórmula é chamada de Fórmula de Bhaskara.
§ Dado
§ Se , então as duas raízes são iguais, uma vez que é igual a zero.
Efetuando e ou vice versa, é possível fatorar como:
Concavidade do gráfico da função quadrática
A concavidade é a abertura da parábola, que ora está voltada para cima e ora está voltada para baixo. O sentido da concavidade depende do coeficiente a, se este for superior a 0, ou seja, positivo, ela é voltada para cima, caso seja negativo ela é voltada para baixo.
Vértice da parábola
O vértice da parábola corresponde ao ponto mais extremo dela. É definido pelas seguintes coordenadas:
Crescimento e decrescimento de uma função quadrática
Em uma parábola, metade é crescente e a outra metade é decrescente.
Concavidade voltada para cima:
§ Decrescente do -infinito ao vértice
§ Crescente do vértice ao infinito
§ Concavidade voltada para baixo:
§ Crescente do -infinito ao vértice
§ Decrescente do vértice ao infinito
Formas da função quadrática
Uma função quadrática pode ser expressa em três formatos:
§ é chamada a forma geral ou forma polinomial (também chamada de forma desenvolvida),
§ é chamada a forma fatorada, onde e são as raízes da equação quadrática, e
§ é chamada a forma padrão ou forma vértice (também chamada de forma canônica).
Para converter a forma geral para a forma fatorada, é necessário usar a fórmula quadrática e encontrar as raízes e . Para converter a forma geral para a forma padrão é necessário usar o processo de completar o quadrado. Para converter a forma fatorada (ou padrão) para a forma geral, é necessário multiplicar, expandir e/ou distribuir os fatores.
Independentemente do formato, o gráfico de uma função quadrática é uma parábola (como mostrado abaixo).
§ Se , a parábola abre para cima.
§ Se , a parábola abre para baixo.
O coeficiente a controla a velocidade de aumento (ou decréscimo) da função quadrática a partir do vértice. Números positivos grandes para a fazem a imagem de x aumentar mais rápido, fazendo com que a parábola fique mais fechada, mais "magra".
O coeficiente b e a, juntos, controlam o eixo de simetria da parábola (e também a coordenada do x do vértice).
O coeficiente b sozinho é a declividade da parábola ao cortar o eixo y.
O coeficiente c controla a altura da parábola, mais especificamente, é o ponto onde a parábola corta o eixo y.
Vértice
O vértice de uma parábola é o número crítico da função quadrática - o ponto onde ela vira, também chamado de turning point.
A linha vertical:
Que passa pelo vértice é chamada de eixo de simetria da parábola.
Pontos de máximo/mínimo
O máximo ou mínimo de uma função é sempre obtido no vértice. O seguinte método se baseia na mesma idéia fazendo uso do cálculo. A vantagem desse método é que ele funciona para funções mais gerais.
Tomando como um exemplo de equação quadrática para achar seus pontos extremos (que dependem de , se , tem um ponto mínimo, se , tem um ponto máximo) é necessário antes encontrar sua derivada:
Depois, encontramos as raízes de :
Então, é o valor de . Agora, para encontrar o valor de , substituimos em :
Assim, as coordenadas do ponto mínimo/máximo são:
Estudo do sinal
O estudo do sinal da função quadrática define o sinal da função para qualquer valor de . O estudo depende do sinal do coeficiente e do . Ele é obtido analisando o esboço do gráfico da concavidade da função.
Caso Δ < 0
Neste caso, a parábola da função não corta o eixo das absissas. Portanto:
Caso Δ = 0
Exemplo de uma função negativa para e nula para
Neste caso, a parábola da função corta o eixo das absissas em apenas um ponto. Tem-se duas situações, dependendo o valor do coeficiente e das raízes e (note que ):
§
§
Caso Δ > 0
Exemplo de uma função positiva para ou ; nula para e negativa para .
Neste caso, a parábola da função corta o eixo das absissas em dois pontos. Novamente, tem-se duas situações, dependendo o valor do coeficiente (note novamente que ):
§
§
Raiz quadrada de uma função quadrática
A raiz quadrada de uma função quadrática faz surgir ou uma elipse ou uma hipérbole. Se então a equação descreve uma hipérbole. O eixo da hipérbole é determinado pela ordenada do ponto mínimo da parábola correspondente
Se a ordenada for negativa, então o eixo da hipérbole é horizontal. Se ordenada for positiva, então o eixo da hipérbole é vertical.
Se então a equação descreve ou uma elipse ou absolutamente nada. Se a ordenada do ponto máximo da parábola correspondente for positiva, então sua raiz quadrada descreve uma elipse, mas a ordenada for negativa ela descreve um conjunto vazio de pontos.
Se então a equação descreve ou uma elipse ou absolutamente nada. Se a ordenada do ponto máximo da parábola correspondente for positiva, então sua raiz quadrada descreve uma elipse, mas a ordenada for negativa ela descreve um conjunto vazio de pontos.
Função quadrática bivariada
Uma função quadrática bivariada é um polinômio de segundo grau da forma
Tal função descreve uma superfície quadrática. Fazendo igual a zero, é descrita a intersecção da superfície com o plano , que é um locus de pontos equivalente a uma secção cônica.
Mínimo/máximo
Se a função possui um mínimo se A>0, e um máximo se A<0 e seu gráfico forma um parabolóide elíptico.
O mínimo ou máximo de uma função quadrática bivariada é obtido através de onde:
Se e a função não possui máximo ou mínimo e seu gráfico forma um cilindro parabólico.
Se e a função alcança o mínimo/máximo em uma linha. Similarmente, um mínimo se A>0 e um máximo se A<0, e seu gráfico forma um cilindro parabólico.
0 comentários:
Postar um comentário