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- 2021-11-12 发布
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二次函数
本章总结提升
问题1 抛物线的平移
抛物线y=ax2经过怎样的平移可以得到抛物线y=a(x-h)2+k?
例1 将抛物线y=3x2向上平移3个单位,再向左平移2个单位,则得到的抛物线的函数表达式为( )
A.y=3(x+2)2+3 B.y=3(x-2)2+3
C.y=3(x+2)2-3 D.y=3(x-2)2-3
【归纳总结】 任意抛物线y=a(x-h)2+k均可由抛物线y=ax2平移得到,具体平移方法如下:
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图1-T-1
问题2 二次函数的图象和性质
结合二次函数的图象回顾二次函数的性质,例如根据抛物线的开口方向、顶点坐标,说明二次函数在什么情况下取得最大(小)值.
例2 已知抛物线y=a(x-3)2+2经过点(1,-2).
(1)求a的值;
(2)求出抛物线的顶点坐标与对称轴;
(3)若点A(,y1),B(4,y2),C(0,y3)都在该抛物线上,试比较y1,y2,y3的大小.
【归纳总结】二次函数的图象与性质:
二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的图象的顶点坐标是,对称轴为直线x=-,二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的图象具有如下性质:
(1)当a>0时,抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)开口向上,x<-时,y随x的增大而减小;x>-时,y随x的增大而增大;x=-时,y取得最小值,即顶点是抛物线的最低点.
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(2)当a<0时,抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)开口向下,x<-时,y随x的增大而增大;x>-时,y随x的增大而减小;x=-时,y取得最大值,即顶点是抛物线的最高点.
(3)抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)可由抛物线y=ax2向右或向左平移个单位,再向上或向下平移个单位得到.
例3 图1-T-2是二次函数y=ax2+bx+c的图象的一部分,对称轴为直线x=,且图象经过点(2,0).下列说法:①abc<0;②a+b=0;③4a+2b+c<0;④若(-2,y1),(,y2)是抛物线上的两点,则y1<y2.其中说法正确的是( )
图1-T-2
A.①②④ B.③④
C.①③④ D.①②
【归纳总结】
y=ax2+bx+
c(a≠0)
字母的符号
图象的特征
a
a>0
开口向上
a<0
开口向下
b
b=0
对称轴为y轴
ab>0(a与b同号)
对称轴在y轴左侧
ab<0(a与b异号)
对称轴在y轴右侧
c
c=0
经过原点
c>0
与y轴正半轴相交
c<0
与y轴负半轴相交
b2-4ac
b2-4ac=0
与x轴有两个相同的
交点(顶点)
b2-4ac>0
与x轴有两个不同的交点
b2-4ac<0
与x轴没有交点
特殊关系
当x=1时,y=a+b+c;
当x=-1时,y=a-b+c;
若a+b+c>0,则当x=1时,y>0;
若a-b+c>0,则当x=-1时,y>0
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问题3 用待定系数法求二次函数的表达式
例4 根据下列条件分别求二次函数的表达式:
(1)已知二次函数的图象经过点A(-1,-6),B(1,-2),C(2,3);
(2)已知二次函数图象的顶点坐标为(-1,-3),且与y轴的交点坐标为(0,-5);
(3)已知二次函数的图象与x轴交于点A(-1,0),B(1,0),且经过点M(0,1).
【归纳总结】用待定系数法求二次函数表达式的方法:
(1)已知图象过三点,设y=ax2+bx+c,代入三点坐标得三元一次方程组求解;
(2)已知图象的顶点及图象上另一点,设y=a(x-h)2+k,将另一点的坐标代入求解;
(3)已知抛物线与x轴的交点为(x1,0),(x2,0),且过另一点,设y=a(x-x1)(x-x2),将另一点的坐标代入求解.
问题4 二次函数与一元二次方程的关系
结合抛物线y=ax2+bx+c与x轴的位置关系,说明一元二次方程ax2+bx+c=0的根的情况.
例5 已知抛物线y=(m-1)x2-m2x+m的对称轴是直线x=2.
(1)求m的值,并判断抛物线的开口方向;
(2)抛物线是否与x轴相交?如果相交,试求出其交点的坐标.
【归纳总结】判断函数图象与x轴是否相交,先要从函数类型上分情况考虑:
(1)一次函数的图象必与x轴相交.
(2)二次函数y=ax2+bx+c的图象与x轴的相交情况与对应一元二次方程ax2+bx+c=0的判别式Δ有关.Δ>0,二次函数的图象与x轴有两个不同的交点;Δ=0,二次函数的图象与x轴有两个相同的交点;Δ<0,二次函数的图象与x轴没有交点.
问题5 二次函数与几何的综合
例6 如图1-T-3所示,抛物线经过A(-1,0),B(5,0),C(0,-)三点.
(1)求抛物线的函数表达式.
(2)M为x轴上一动点,在抛物线上是否存在一点N,使由A,C,M,N四点构成的四边形为平行四边形?若存在,求出点N的坐标;若不存在,请说明理由.
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图1-T-3
【归纳总结】二次函数与几何图形的综合:
二次函数常常与三角形、四边形、圆等几何图形综合,考查以下几类问题:
(1)线段数量关系、最值问题;
(2)面积数量关系、最值问题;
(3)存在性问题:包含特殊三角形、特殊四边形等.
问题6 二次函数的实际应用
在日常生活、生产和科研中,常常会遇到求什么条件下可以使材料最省、时间最少、效率最高等问题,其中一些问题可以归纳为求二次函数的最大值或最小值问题.请举例说明如何分析、解决这样的问题.
例7 2017·本溪近年来随着人们生活方式的改变,租车出行成为一种新选择.本溪某租车公司根据去年运营经验得出:每天租车的车辆数y(辆)与每辆车每天的租金x(元)满足关系式y=-x+36(500≤x≤1800,且x为50的整数倍),公司每天为每辆租出的车支出各种费用共200元,设租车公司每天的利润为w元.
(1)求w与x的函数表达式;(利润=租金-支出)
(2)公司在十一黄金周的前3天每天都获得了最大利润,但是后4天执行了物价局的新规定:每辆车每天的租金不超过800元.请确定这7天公司获得的总利润最多为多少元?
【归纳总结】二次函数的实际应用:
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常见类型
步骤
抛物线形状类
①建立平面直角坐标系;②利用点的坐标确定抛物线的函数表达式;③利用二次函数的性质解决实际问题
商品销售类
①读懂题意,借助销售问题中的利润等公式寻找等量关系;②确定函数表达式;③确定二次函数的最值,解决实际问题
几何类
①根据几何知识探求图形的几何(面积、长度等)关系式;②根据几何关系式确定函数表达式;③确定二次函数的最值,解决问题
注意:(1)当题目中没有给出坐标系时,选取的坐标系不同,所得函数表达式也不同;
(2)在求二次函数的最值时,要注意实际问题中自变量的取值的限制对最值的影响;
(3)建立函数模型解决实际问题时,若题目中没有明确函数类型,要对求出的函数表达式进行验证,以防出现错解.
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教师详解详析
【整合提升】
例1 A
例2 解:(1)∵抛物线y=a(x-3)2+2经过点(1,-2),∴-2=a(1-3)2+2,解得a=-1.
(2)由抛物线y=a(x-3)2+2可知抛物线的顶点坐标是(3,2),对称轴是直线x=3.
(3)∵a=-1,∴抛物线开口向下.∵抛物线的对称轴是直线x=3,且|4-3|<|3-|<|3-0|,∴点B(4,y2)到对称轴的距离最近,点C(0,y3)到对称轴的距离最远,∴y3<y1<y2.
例3 A
例4 [解析] 根据已知条件,(1)选用一般式比较方便;(2)选用顶点式比较方便;(3)选用交点式比较方便.
解:(1)设二次函数的表达式为y=ax2+bx+c(a≠0).
将(-1,-6),(1,-2),(2,3)分别代入,得
解得
∴二次函数的表达式为y=x2+2x-5.
(2)∵二次函数图象的顶点坐标为(-1,-3),
∴设其函数表达式为y=a(x+1)2-3.
将(0,-5)代入,得-5=a(0+1)2-3,
∴a=-2,
∴所求二次函数的表达式为y=-2(x+1)2-3,
即y=-2x2-4x-5.
(3)已知二次函数的图象与x轴交于点A(-1,0),B(1,0),
∴设二次函数的表达式为y=a(x+1)(x-1).
将M(0,1)代入上式,得1=a(0+1)×(0-1),
∴a=-1,
∴二次函数的表达式为y=-(x+1)(x-1),
即y=-x2+1.
例5 [解析] (1)在y=(m-1)x2-m2x+m中,a=m-1,b=-m2,c=m.根据二次函数的图象的对称轴是直线x=-可求得m;(2)求得表达式后,令y=0,解关于x的一元二次方程可知有没有交点,若有,则方程的解为交点的横坐标.
解:(1)∵抛物线的对称轴是直线x=2,
∴-=2,即m2-4m+4=0,
解得m=2,
经检验m=2是分式方程的根,且m-1≠0,
∴m=2符合题意.
∵m-1>0,
∴抛物线开口向上.
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(2)将m=2代入y=(m-1)x2-m2x+m,
得y=x2-4x+3.
令y=0,得x2-4x+3=0,解得x1=1,x2=3.
∴抛物线与x轴相交,交点坐标分别为(1,0),(3,0).
例6 解:(1)设抛物线的函数表达式为y=ax2+bx+c.
根据题意,得解得
∴抛物线的函数表达式为y=x2-2x-.
(2)存在.理由如下:
①当点N在x轴的下方时,如图所示.
∵四边形ACNM是平行四边形,
∴CN∥x轴,
∴点C与点N关于对称轴直线x=2对称.
∵点C的坐标为(0,-),
∴点N的坐标为(4,-).
②当点N′在x轴上方时,如图所示,过点N′作N′H⊥x轴于点H.
∵四边形ACM′N′是平行四边形,
∴AC=M′N′,∠CAO=∠N′M′H,
∴Rt△CAO≌Rt△N′M′H,
∴N′H=OC.
∵点C的坐标为(0,-),∴N′H=,
即点N′的纵坐标为,
令x2-2x-=,
解得x1=2+,x2=2-,
∴点N′的坐标为(2-,)或(2+,).
综上所述,满足题目条件的点N共有三个,其坐标分别为(4,-),(2-,)和(2+
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,).
例7 解:(1)由题意,得w=(x-200)y=(x-200)(-x+36)=-x2+40x-7200(500≤x≤1800,且x为50的整数倍).
(2)w=-x2+40x-7200=-(x-1000)2+12800(500≤x≤1800,且x为50的整数倍).∵-<0,w有最大值,∴当x=1000时,w的最大值为12800.由题可得,后4天时500≤x≤800.∵当x<1000时,w随着x的增大而增大,∴当x=800时,w的最大值为12000,∴获得的总利润为3×12800+4×12000=86400(元).
答:这7天公司获得的总利润最多为86400元.
【专题阅读】
二次函数的最值
一、从鸡舍问题谈起
某饲养场有20米长的一段木栅栏,现在要用它来围一个矩形的鸡圈,一边可利用房屋的墙,问应该怎样围,方可使鸡圈的面积最大?
若设垂直于墙的一边长为x米,则它的邻边长为(20-2x)米(如图1),于是鸡圈的面积为y=x(20-2x)=(-2x2+20x)平方米.
图1
问题归结为x取何值时,y取最大值.
一般来说,对于x的二次函数y=ax2+bx+c(a,b,c为常数,a≠0),①
求它的最大值和最小值,在数学中是经常碰到的.我们用配方法把二次函数写成②的形式并画出图象如图2.
y=a+.②
由(a)的图象可以看出:
图2
若a>0,则当x=-时,y取最小值,而无最大值,记最小值为ymin=;
由(b)的图象可以看出:若a<0,则当x=-时,y取最大值,而无最小值,记最大值为ymax=.
利用上述结论即可求出鸡圈面积的最大值.在表示鸡圈问题的二次函数表达式中,a=-2,b
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=20,c=0.因为a<0,所以当x=-=-=5时,面积y取最大值,ymax===50,这时鸡圈垂直于墙的边长为5米,与其相邻的另一边长为10米,面积为50平方米.
二、例题选讲
例1 金苹果商场的某种商品价格下降x成,则销售量增加px成(p为正数).
(1)当p=时,应该降价几成,才能使售出的总金额最大?
(2)若适当降价,则p的取值范围是多少时,才能使售出的总金额增加?
解:设现在每件定价为m元,售出n件,价格下降x成后,售出的总金额为y=m·n=[-px2+10(p-1)x+100].
(1)当p=时,y=.因为-5<0,所以当x=-=2时,y取最大值,即降价2成(俗称打8折)时,售出的总金额最大.
(2)由y=[-px2+10( p-1)x+100],
得当x==时,y的值最大.
因为当x=0时,y的值就是原销售金额,并且当-p<0且0≤x≤时,y随x的增大而增大,所以应该满足的条件是
解得p>1,即要使售出金额增加,p的值必须满足p>1.
图3
例2 在周长为400米且两端为半圆形的跑道上(如图3),要使内部矩形操场的面积最大,直线跑道AB的长应为多少米?
解:设图中直线跑道AB的长为x米,则半圆直径为d=(400-2x)米,矩形ABCD的面积为y=(400-2x)·x=(-x2+200x)(0<x<200).
因为-1<0,
所以当x=-=100时,矩形的面积最大.
可见,当直线跑道的长为100米时,内部矩形的面积最大,这正是我们看到的每个400米跑道的田径场的直线跑道都恰为100米的原因.
12
三、中考的常见题型
求二次函数的最值是中考试题中常见的题型,通常与几何、函数或实际问题相结合以压轴题的形式出现.
例3 如图4,已知矩形ABCD的边长AB=2,BC=3,P是AD边上的一动点(点P异于点A,D),Q是BC边上的任意一点,连接AQ,DQ,过点P作PE∥DQ交AQ于点E,作PF∥AQ交QD于点F.
(1)求证:△APE∽△ADQ;
(2)设AP的长为x,试求△PEF的面积S△PEF关于x的函数表达式,并求出当点P在何处时,S△PEF取得最大值,最大值为多少;
(3)当点Q在何处时,△ADQ的周长最小?(需给出确定点Q在何处的过程或方法,不必给出证明)
图4
解:(1) 证明:∵PE∥DQ,
∴△APE∽△ADQ.
(2)∵S△ADQ=AD·AB=×3×2=3.
又由(1)知△APE∽△ADQ,
∴==()2,
∴S△APE=·S△ADQ=×3=x2.
而△APE与△PEF同底不同高,过点A作△AQD的高AH,AH交PE于点G,
则==,
∴==,
∴S△PEF=·S△APE=·x2,
∴S△PEF=
=-(x2-3x)
=-
=-+.
当x=,即P为AD的中点时,S△PEF最大,最大值为.
12
(3)作点D关于直线BC的对称点D′, 连接AD′交BC于点Q,此时,Q为BC的中点,同时△ADQ的周长最小.
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