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二次函数是初中数学的重点内容,也是中考的热点,下面就同学们应该掌握的三个重要方面予以举例说明.
一、 运用二次函数的对称性解题
例1 如图,已知抛物线y=x2+bx+c的对称轴为直线x=2,点A、B均在抛物线上,且直线AB与x轴平行,其中点A的坐标为(0,3),则点B的坐标为( ).
A. (2,3) B. (3,2)
C. (3,3) D. (4,3)
【评析】根据抛物线的对称性,点B就是点A关于直线x=2对称的点,因而点B的坐标为(4,3).
例2 二次函数y=ax2+bx+c的部分对应值如下表:
则m的值为_______.
【评析】本题的常规方法是先代入三个点求出函数解析式,然后取自变量x=4求出m的值. 此方法虽然可行,但有一定的计算量. 如果从该函数图象的对称性入手,可知抛物线的对称轴方程为x=■(1+3)=2. 横坐标为4与0的点恰为一对对称点,∴m的值为-1.
练习1 已知二次函数y=ax2+bx+c的图象经过A(-2,6)、B(4,6)、C(1,-3),求该函数解析式.
【提示】可以用三点代入法,但考虑到抛物线的对称性也可以模仿上例判断出抛物线顶点为C,改用顶点式求出函数解析式y=x2-2x-2.
二、 判别由系数构成的代数式的符号
例3 右图是二次函数y=ax2+bx+c图象的一部分. 图象经过A点(3,0),二次函数图象对称轴为x=1. 给出四个结论:①b2>4ac; ②bc<0; ③2a+b=0; ④a+b+c=0. 其中正确的结论是_______.
【评析】学习二次函数时,要能够利用图象判别系数及其代数式的符号. 根据图象的开口方向确定二次项的系数a的符号,开口向下,a<0;根据对称轴的位置确定b的符号,直线x=-■=1>0,又a<0,所以b>0,等式-■=1变形后可知③成立;根据图象与y轴的交点位置确定c的符号,此题图象与y轴交于正半轴,c>0,所以②错误;根据图象与x轴的交点个数判断b2-4ac的符号,此抛物线与x轴有两个交点(另一个交点延长抛物线即可得),所以b2-4ac>0,故①正确;把横坐标x=1代入y=ax2+bx+c,得y=a+b+c>0,故④错误. 用同样的方法还可以判断一些代数式的符号,如将x=3代入y=ax2+bx+c,得到y=9a+3b+c=0.
练习2 如图是二次函数y=ax2+bx+c图象的一部分,其对称轴为x=-1,且过点(-3,0). 下列说法:①abc<0;②2a-b=0;③4a+2b+c<0;④若(-5,y1)、(2,y2)是抛物线上两点,则y1>y2. 其中说法正确的是( ).
A. ①② B. ②③
C. ①②④ D. ②③④
【提示】根据图象得出a>0,b=2a>0,c<0,即可判断①②正确;把x=2代入抛物线的解析式即可判断③错误,求出点(-5,y1)关于对称轴的对称点的坐标是(3,y1),根据当x>-1时,y随x的增大而增大即可判断④正确. 本题答案为C.
三、 构造二次函数解非函数题
例4 已知关于x的一元二次方程x2-(k-3)x-4=0有两个不等的实数根,且有一根1 【评析】若用求根公式,初中阶段无法解出所列的不等式组. 我们知道二次方程与二次函数有密切的联系,因此可以考虑构造二次函数,借助于抛物线求解.
令y=x2-(k-3)x-4.
∵x1x2=-4<0,1 ∴抛物线图象大致如图,由图象知,当x=1时,对应函数值小于0;当x=2时,对应函数值大于0,即1-(k-3)-4<0,4-2(k-3)-4>0,解得00,∴k的取值范围为0 练习3 已知方程x2+(2m+6)x+2m+4=0有两个实数根,且两个根都小于3,求m的取值范围.
【提示】令y=x2+(2m+6)x+2m+4,抛物线开口向上且与x轴有两个交点. 综合考虑x=3时函数值大于0、x1+x2<6、Δ>0这三个条件可得出m的范围为m>-■.
例5 如图,在矩形ABCD中,AD=10,AB=20,动点P在边CD上,且与C、D不重合,过点A作AP的垂线与CB的延长线相交于点Q. 连PQ,M为PQ的中点,MN⊥QC,求线段BM的最小值.
【评析】线段BM的长度与点P的位置有关,若设DP=x,由图形关系可用含x的代数式表示MN和BN,由勾股定理BM2=BN2+MN2,可令y=BM2,重点在于建立y与x的函数关系,利用二次函数的最值求解.
【解答提示】设DP=x,BM2=y,则PC=20-x,易证MN是△PQC的中位线,∴MN=■=■,再由△ABQ∽△ADP,可得BQ=2x,QC=2x+10,QN=■=x+5,∴BN=BQ-QN=x-5,在Rt△BMN中,由勾股定理可得:
y=BM2=MN2+BN2=■2+(x-5)2=■(x-8)2+45.
∴当x=8时,y最小=45,故线段BM最小=■=3■.
练习4 如图,正方形ABCD的边长为4,动点P在边AD上,MP⊥BP,求DM的最大值.
【提示】令AP=x,DM=y,易证△PDM∽△BAP,由相似三角形对应边成比例建立y与x之间的函数关系,利用二次函数最值求得线段DM的最大值为1.
一、 运用二次函数的对称性解题
例1 如图,已知抛物线y=x2+bx+c的对称轴为直线x=2,点A、B均在抛物线上,且直线AB与x轴平行,其中点A的坐标为(0,3),则点B的坐标为( ).
A. (2,3) B. (3,2)
C. (3,3) D. (4,3)
【评析】根据抛物线的对称性,点B就是点A关于直线x=2对称的点,因而点B的坐标为(4,3).
例2 二次函数y=ax2+bx+c的部分对应值如下表:
则m的值为_______.
【评析】本题的常规方法是先代入三个点求出函数解析式,然后取自变量x=4求出m的值. 此方法虽然可行,但有一定的计算量. 如果从该函数图象的对称性入手,可知抛物线的对称轴方程为x=■(1+3)=2. 横坐标为4与0的点恰为一对对称点,∴m的值为-1.
练习1 已知二次函数y=ax2+bx+c的图象经过A(-2,6)、B(4,6)、C(1,-3),求该函数解析式.
【提示】可以用三点代入法,但考虑到抛物线的对称性也可以模仿上例判断出抛物线顶点为C,改用顶点式求出函数解析式y=x2-2x-2.
二、 判别由系数构成的代数式的符号
例3 右图是二次函数y=ax2+bx+c图象的一部分. 图象经过A点(3,0),二次函数图象对称轴为x=1. 给出四个结论:①b2>4ac; ②bc<0; ③2a+b=0; ④a+b+c=0. 其中正确的结论是_______.
【评析】学习二次函数时,要能够利用图象判别系数及其代数式的符号. 根据图象的开口方向确定二次项的系数a的符号,开口向下,a<0;根据对称轴的位置确定b的符号,直线x=-■=1>0,又a<0,所以b>0,等式-■=1变形后可知③成立;根据图象与y轴的交点位置确定c的符号,此题图象与y轴交于正半轴,c>0,所以②错误;根据图象与x轴的交点个数判断b2-4ac的符号,此抛物线与x轴有两个交点(另一个交点延长抛物线即可得),所以b2-4ac>0,故①正确;把横坐标x=1代入y=ax2+bx+c,得y=a+b+c>0,故④错误. 用同样的方法还可以判断一些代数式的符号,如将x=3代入y=ax2+bx+c,得到y=9a+3b+c=0.
练习2 如图是二次函数y=ax2+bx+c图象的一部分,其对称轴为x=-1,且过点(-3,0). 下列说法:①abc<0;②2a-b=0;③4a+2b+c<0;④若(-5,y1)、(2,y2)是抛物线上两点,则y1>y2. 其中说法正确的是( ).
A. ①② B. ②③
C. ①②④ D. ②③④
【提示】根据图象得出a>0,b=2a>0,c<0,即可判断①②正确;把x=2代入抛物线的解析式即可判断③错误,求出点(-5,y1)关于对称轴的对称点的坐标是(3,y1),根据当x>-1时,y随x的增大而增大即可判断④正确. 本题答案为C.
三、 构造二次函数解非函数题
例4 已知关于x的一元二次方程x2-(k-3)x-4=0有两个不等的实数根,且有一根1
令y=x2-(k-3)x-4.
∵x1x2=-4<0,1
【提示】令y=x2+(2m+6)x+2m+4,抛物线开口向上且与x轴有两个交点. 综合考虑x=3时函数值大于0、x1+x2<6、Δ>0这三个条件可得出m的范围为m>-■.
例5 如图,在矩形ABCD中,AD=10,AB=20,动点P在边CD上,且与C、D不重合,过点A作AP的垂线与CB的延长线相交于点Q. 连PQ,M为PQ的中点,MN⊥QC,求线段BM的最小值.
【评析】线段BM的长度与点P的位置有关,若设DP=x,由图形关系可用含x的代数式表示MN和BN,由勾股定理BM2=BN2+MN2,可令y=BM2,重点在于建立y与x的函数关系,利用二次函数的最值求解.
【解答提示】设DP=x,BM2=y,则PC=20-x,易证MN是△PQC的中位线,∴MN=■=■,再由△ABQ∽△ADP,可得BQ=2x,QC=2x+10,QN=■=x+5,∴BN=BQ-QN=x-5,在Rt△BMN中,由勾股定理可得:
y=BM2=MN2+BN2=■2+(x-5)2=■(x-8)2+45.
∴当x=8时,y最小=45,故线段BM最小=■=3■.
练习4 如图,正方形ABCD的边长为4,动点P在边AD上,MP⊥BP,求DM的最大值.
【提示】令AP=x,DM=y,易证△PDM∽△BAP,由相似三角形对应边成比例建立y与x之间的函数关系,利用二次函数最值求得线段DM的最大值为1.