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初中数学人教版九年级上册22.1.1 二次函数学案设计
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第10讲 二次函数图象的轴对称性质的运用(解析版)
第一部分 典例剖析+针对训练
类型一 确定a,b,c及其代数式的取值或取值范围
典例1(2022•嘉峪关三模)二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的图象如图所示,有下列结论:①abc>0;②2c<3b;③a+2b>m(am+b)(m≠1);④若方程|ax2+bx+c|=1有四个根,则这四个根的和为2.其中,正确结论的个数是( )
A.1 B.2 C.3 D.4
思路引领:根据二次函数的图象可知a<0,b>0,c>0,然后由图象可知当x=1时,y的最大值为a+b+c.当x=﹣1时,y=a﹣b+c<0.若方程|ax2+bx+c|=1有四个根,分别设为x1,x2,x3,x4,再由图象对称性可知x1+x2=2,x3+x4=2.
解:①、由图象可知:−b2a=1>0,a<0,c>0,
∴a<0,b>0,c>0,
∴abc<0,故①不符合题意.
②、由①知:b=﹣2a,
由图象可知:x=﹣1时,y=a﹣b+c<0,
∴a+2a+c<0,
∴3a+c<0,
∴2c﹣3b=2c+6a=2(3a+c)<0,
即2c<3b,故②符合题意.
③由图象可知:当x=1时,y的最大值为a+b+c,
∴当x=m(≠1)时,
am2+bm+c<a+b+c,
∴m(am+b)<a+b,
∵a+b﹣a﹣2b=﹣b<0,
∴a+b<a+2b,
∴a+2b>m(am+b),故③符合题意.
④若方程|ax2+bx+c|=1有四个根,分别设为x1,x2,x3,x4,
其中x1,x2是方程ax2+bx+c=1的两个根,x3,x4是方程ax2+bx+c=﹣1的两个根,
则x1+x2=2,x3+x4=2,
即这四个根的和为4,故④不符合题意.
故选:B.
解题秘籍:本题考查二次函数的图象,解题的关键是熟练运用二次函数的图象与系数之间的关系,本题属于中等题型.
针对训练1
1.(2022•榆阳区二模)二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的图象如图所示,已知其对称轴为x=1,则下列结论正确的是( )
A.abc<0 B.2a﹣b=0 C.5a+3b+2c<0 D.4ac﹣b2>0
思路引领:根据抛物线开口方向,对称轴的位置、与y轴的交点位置分别判断a、b、c的符号,从而判断选项A;根据对称轴x=1判断选项B;对于二次函数y=ax2+bx+c,当x=1时,y=a+b+c,当x=2时,y=4a+2b+c,而5a+3b+2c就等于当x=1与x=2时二次函数值的和,据此可判断选项C;根据抛物线与x轴的交点个数判断选项D.
解:∵抛物线开口向上,
∴a>0,
∵抛物线对称轴在x轴正半轴,
∴−b2a>0,
∴a、b异号,
∴b<0,
∵抛物线与y轴交于负半轴,
∴c<0,
∴abc>0,故选项A错误;
∵抛物线对称轴为直线x=1,
∴−b2a=1,即b=﹣2a.
∴2a+b=0,故选项B错误;
由题图可得,当x=1时,y=a+b+c<0,
∵抛物线的对称轴为直线x=1,
∴当x=2时,与x=0时抛物线上的两个点关于对称轴对称.即(2,4a+2b+c)与(0,c)关于对称轴对称.
∴4a+2b+c=c.
∵c<0,
∴4a+2b+c<0.
∴(a+b+c)+(4a+2b+c)<0,即5a+3b+2c<0.故选项C正确;
∵抛物线y=ax2+bx+c与x轴有两个交点,
∴b2﹣4ac>0.
∴4ac﹣b2<0故选项D错误.
故选:C.
解题秘籍:本题考查了二次函数的图象与性质及抛物线与一元二次方程的关系,熟记抛物线与x轴交点的横坐标就是其所对应一元二次方程的解是解题的关键.
类型二 根据纵坐标相等求代数式的值
典例2(2021秋•镜湖区月考)已知点P(a,m)和Q(b,m)是抛物线y=2x2+4x﹣3上的两个不同点,则当x=a+b时,则代数式2x2﹣x= .
思路引领:由于P、Q两点的纵坐标相等,故这两点是抛物线上关于对称轴对称的两点;而抛物线y=2x2+4x﹣3的对称轴为x=﹣1,根据对称轴x=a+b2,可求a+b的值,代入代数式即可.
解:已知点P(a,m)和Q(b,m)是抛物线y=2x2+4x﹣3上的两个不同点,
因为点P(a,m)和Q(b,m)点的纵坐标相等,
所以,它们关于其对称轴对称,
而抛物线y=2x2+4x﹣3的对称轴为x=﹣1;
故有a+b=﹣2,
所以x=a+b=﹣2,
代入代数式得:2x2﹣x=2×4+2=10,
故答案为10.
解题秘籍:本题考查了函数图象上的点的坐标与函数解析式的关系,以及关于y轴对称的点坐标之间的关系.
针对训练2
2.(2020•浙江自主招生)已知二次函数y=2x2+9x+34,当自变量x取两个不同的值x1,x2时,函数值相等,则当自变量x取x1+x2时的函数值是 .
思路引领:由题意可知以这两个自变量的值为横坐标的点,关于抛物线的对称轴对称,即可求解.
解:当自变量x取两个不同的值x1、x2时,函数值相等,
则以x1、x2为横坐标的两点关于直线x=−94对称,
所以有x1+x22=−94,所以x1+x2=−92,
当x=−92时,y=34,
故答案为:34.
解题秘籍:此题考查利用二次函数的对称性解决问题.
3.二次函数y=﹣x2+bx+c的图象与x轴交于A(1,0),且当x=0和x=﹣2时所对应的函数值相等,二次函数图象与y轴交于C点,与x轴的另一个交点为B.
(1)求二次函数的表达式;
(2)设点M在第二象限,且在抛物线上,如果△MBC的面积最大,求此时点M的坐标.
思路引领:(1)根据二次函数的图象具有对称性,由当x=0和x=﹣2时所对应的函数值相等,可以得到对称轴,由二次函数y=﹣x2+bx+c的图象与x轴交于A(1,0),从而可以求得二次函数的解析式;
(2)根据题意可以设出点M的坐标,可以表示出△MBC的面积,从而可以求得△MBC的面积的最大值,进而求得点M的坐标.
解:(1)∵二次函数y=﹣x2+bx+c的图象与x轴交于A(1,0),且当x=0和x=﹣2时所对应的函数值相等,
∴抛物线的对称轴为直线x=0+(−2)2=−1,
∴−1+b+c=0−b2×(−1)=−1
解得b=−2c=3
即二次函数的表达式是;y=﹣x2﹣2x+3;
(2)∵y=﹣x2﹣2x+3=(x+3)(﹣x+1),
∴点B的坐标是(﹣3,0),点C的坐标是(0,3),
设过点B、C的直线解析式是y=kx+b,
−3k+b=0b=3
解得k=1b=3
即过点B、C的直线的解析式是y=x+3,
设点M的坐标是(m,﹣m2﹣2m+3),
将x=m代入y=x+3得,y=m+3,
∴S△MBC=[(−m2−2m+3)−(m+3)]×[0−(−3)]2=−32(m+32)2+278,
∴当m=−32时,△MBC取得最大值,
∴点M的坐标是(−32,154).
解题秘籍:本题考查抛物线与x轴的交点、二次函数的最值、用待定系数法求二次函数的解析式,解题的关键是明确题意,找出所求问题需要的条件,利用数形结合的思想解答问题.
类型三 求两线段之和的最小值
典例3(2021•安定区校级三模)如图,抛物线经过A(﹣1,0),B(5,0),C(0,−52)三点
(1)求抛物线的解析式;
(2)在抛物线的对称轴上有一点P,使PA+PC的值最小,则点P的坐标为 ;
(3)点M为x轴上一动点,在抛物线上是否存在一点N,使以A,C,M,N四点构成的四边形为平行四边形?若存在,直接写出点N的坐标;若不存在,请说明理由.
思路引领:(1)设抛物线的解析式为y=ax2+bx+c(a≠0),再把A(﹣1,0),B(5,0),C(0,−52)三点代入求出a、b、c的值即可;
(2)因为点A关于对称轴对称的点B的坐标为(5,0),连接BC交对称轴直线于点P,求出P点坐标即可;
(3)分点N在x轴下方和上方两种情况进行讨论.
解:(Ⅰ)设抛物线的解析式为y=ax2+bx+c(a≠0),
∵A(﹣1,0),B(5,0),C(0,−52)三点在抛物线上,
∴a−b+c=025a+5b+c=0c=−52,
解得:a=12b=−2c=−52
∴抛物线解析式为:y=12x2﹣2x−52;
(2)连接BC,如图1所示,
∵抛物线的解析式为:y=12x2﹣2x−52,
∴其对称轴为直线x=−b2a=−−22×12=2,
连接BC,如图1所示,
设直线BC的解析式为y=kx+b(k≠0),且过B(5,0),C(0,−52)
∴5k+b=0b=−52,
解得k=12b=−52,
∴直线BC的解析式为y=12x−52,
当x=2时,y=1−52=−32,
∴P(2,−32),
故答案为:(2,−32);
(3)存在点N,使以A,C,M,N四点构成的四边形为平行四边形.
如图2所示,
①当点N在x轴下方时,
∵抛物线的对称轴为直线x=2,C(0,−52),
∴N1(4,−52);
②当点N在x轴上方时,
如图,过点N2作N2D⊥x轴于点D,
在△AN2D与△M2CO中,
∠N2AD=∠CM2OAN2=CM2∠AN2D=∠M2CO
∴△AN2D≌△M2CO(ASA),
∴N2D=OC=52,即N2点的纵坐标为52.
∴12x2﹣2x−52=52,
解得x=2+14或x=2−14,
∴N2(2+14,52),N3(2−14,52).
综上所述,符合条件的点N的坐标为(4,−52)或(2+14,52)或(2−14,52).
解题秘籍:本题考查的是二次函数综合题,涉及到用待定系数法求一次函数与二次函数的解析式、平行四边的判定与性质、全等三角形等知识,在解答(3)时要注意进行分类讨论.
针对训练3
4.(2020秋•新华区校级月考)已知抛物线经过A(1,0),B(5,0),C(0,4),Q四个点,且点Q在x轴下方.
(1)求抛物线的解析式和对称轴;
(2)P是抛物线对称轴上的一点,直接写出满足PA+PC的值为最小的点P坐标;
(3)点Q是否能使得△ABQ的面积和△ABC的面积相等?若能,请直接写出此时的点Q的坐标;若不能,请说明理由.
思路引领:(1)设抛物线解析式为y=ax2+bx+c,将点A、B、C的坐标代入二次函数解析式即可求解;
(2)连接B、C交对称轴于点P,此时PA+PC的值为最小,即可求解;
(3)求出△ABC=12AB•OC=12×4×4=8,设点Q的坐标为(x,45x2−245x+4),根据△ABQ的面积和△ABC的面积相等列方程,利用根的判别式即可求解.
解:(1)设抛物线解析式为y=ax2+bx+c,
∵抛物线经过A(1,0),B(5,0),C(0,4),
∴0=a+b+c0=25a+5b+c4=c,解得:a=45b=−245c=4.
故抛物线解析式为y=45x2−245x+4.
函数的对称轴为:x=5+12=3;
(2)连接B、C交对称轴于点P,此时PA+PC的值为最小,
将点B、C的坐标代入一次函数表达式:y=kx+b得:0=5k+bb=4,
解得:k=−45b=4,
直线BC的表达式为:y=−45x+4,
当x=3时,y=85,
故点P(3,85);
(3)不能,理由:
设点Q的坐标为(x,45x2−245x+4),
∵A(1,0),B(5,0),C(0,4),
∴AB=4,OC=4,
∴S△ABC=12AB•OC=12×4×4=8,
∵△ABQ的面积和△ABC的面积相等,
∴S△ABQ=12AB×|yQ|=2×|yQ|=8,
∵点Q在x轴下方,
∴yQ=−45x2+245x﹣4,
∴2(−45x2+245x﹣4)=8,
整理得:x2﹣6x+10=0,
Δ=36﹣40=﹣4<0,
∴原方程无解,
∴点Q不能使得△ABQ的面积和△ABC的面积相等.
解题秘籍:本题考查的是二次函数综合运用,涉及到待定系数法求二次函数解析式、一次函数的性质、图形的面积计算、根的判别式等,其中(2),求线段和的最小值,采用的是点的对称性求解,这也是此类题目的一般解法.
类型四 综合运用
典例4(2021•罗平县模拟)如图,已知抛物线y=x2+bx+c的对称轴为x=1,顶点为D,与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C.
(1)若点(x1,y1),(x2,y2)是抛物线上任意两点,其中x1<x2,当x1,x2为何值时,y1=y2=c;
(2)若C(0,﹣3),点P是该抛物线对称轴上的一动点,当点P到直线CD的距离等于点P到点A的距离时,求点P的坐标.
思路引领:(1)当x=0时,y=c,而函数的对称轴为x=1,而x=2和x=0,关于直线x=1对称,即可求解;
(2)PH=22PD=22|m+4|,而AP=(−1−1)2+m2=PH=22|m+4|,即可求解.
解:(1)当x=0时,y=c,
而函数的对称轴为直线x=1,
而x=2和x=0,关于直线x=1对称,
∴当x=0或2时,y1=y2=c,
即当(设x1<x2)x1,x2为0、2时,y1=y2=c;
(2)设点P的坐标为(1,m),
由题意得:c=−3−b2×1=1,解得b=−2c=−3,
故抛物线的表达式为y=x2﹣2x﹣3=(x﹣1)2﹣4,
∴点D的坐标为(1,﹣4),
令y=x2﹣2x﹣3=0,解得x=3或﹣1,
故点A的坐标为(﹣1,0),
由点C、D的坐标得:直线CD的表达式为y=﹣x﹣3,
过点P作PH⊥CD交CD于点H,
由直线CD的表达式知,∠CDP=45°,
则PH=22PD=22|m+4|,
而AP=(−1−1)2+m2=PH=22|m+4|,
解得m=4±26,
故点P的坐标为(1,4+26)或(1,4﹣26).
解题秘籍:本题考查抛物线与x轴的交点,涉及到一次函数的性质、解直角三角形、面积的计算等,有一定的综合性,难度适中.
针对训练4
5.(2020秋•海淀区校级月考)在平面直角坐标系.xOy中,M(x1,y1),N(x2,y2)为抛物线y=ax2+bx+c(a>0)上任意两点,其中x1<x2.
(1)若抛物线的对称轴为x=1,当x1,x2为何值时,y1=y2=c;
(2)设抛物线的对称轴为x=t,若对于x1+x2<4,都有y1>y2,求t的取值范围.
思路引领:(1)根据抛物线的对称性解决问题即可.
(2)由题意点(x1,0),(x2,0)连线的中垂线与x轴的交点的坐标小于2,利用二次函数的性质判断即可.
解:(1)由题意y1=y2=c,
∴x1=0,
∵对称轴x=1,
∴M,N关于x=1对称,
∴x2=2,
∴x1=0,x2=2时,y1=y2=c.
(2)①当x2≤t时,恒成立.
②当t≤x1<x2时,恒不成立.
③当x1<t.x2>t时,
∵抛物线的对称轴为x=t,若对于x1+x2<4,都有y1>y2,
当x1+x2=4,且y1=y2时,对称轴x=2,
∴满足条件的值为:t≥2.
解题秘籍:本题考查二次函数的性质,二次函数的对称性等知识,解题的关键是理解题意,灵活运用所学知识解决问题.
第二部分 专题提升训练
1.(2022•烟台一模)一次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的图象如图所示,对称轴为直线x=1.下列结论:①abc>0;②若(﹣3,y1),(4,y2)在抛物线上,则y1<y2;③当﹣1<x<3时,y<0时;④8a+c>0.其中正确的有( )
A.①② B.①④ C.①③④ D.②④
思路引领:根据抛物线开口方向得到a>0,根据抛物线与y轴的交点位置可得c<0,抛物线的对称轴可得b<0,即可对①进行判断;通过抛物线的对称性和增减性即可对②进行判断;利用抛物线与不等式的关系即可对③进行判断;通过x=﹣2时的函数值大于0及对称轴即可对④进行判断.
解:①由图可得:抛物线开口向上,则a>0;
抛物线与y轴交于负半轴,则c<0,
抛物线的对称轴为x=−b2a=1,则b<0,
∴abc>0,
故①正确;
②(﹣3,y1)关于对称轴x=1的对称点为:(5,y1),
∵x>1时,y随x的增大而增大,
∴5>4时,y2<y1,
∴若(﹣3,y1),(4,y2)在抛物线上,则y1>y2,
故②错误;
③观察图象,抛物线与x轴的一个交点为﹣1<x<0,
∴当﹣1<x<3时,y不一定小于0,
故③错误;
④当x=﹣2时,y>0,则4a﹣2b+x>0,
∵b=﹣2a,
∴8a+c>0,
故④正确;
综上,正确的有①④,
故选:B.
解题秘籍:本题主要考查二次函数的图象与系数的关系,掌握二次函数系数符号与抛物线开口方向、对称轴、抛物线与y轴的交点、抛物线的增减性,抛物线与不等式的关系等是解题关键.
2.(2022•丹棱县模拟)二次函数y=ax+bx+c2(a≠0)的图象如图所示,则下列结论中不正确的是( )
A.abc>0 B.b2>4ac
C.当﹣3≤x≤1时,y≥0 D.3a+c=1
思路引领:由抛物线对称轴在y轴左侧,抛物线与y轴交点在x轴上方可判断选项A,由抛物线与x轴交点个数可判断选项B,由抛物线对称性及抛物线经过(1,0)可判断选项C,由a与b的关系及抛物线经过(1,0)可判断选项D.
解:∵抛物线对称轴为直线x=−b2a<0,
∴ab>0,
∵抛物线与y轴交点在x轴上方,
∴c>0,
∴abc>0.选项A正确.
∵抛物线与x轴有两个不同交点,
∴Δ=b2﹣4ac>0,
∴b2>4ac,选项B正确.
∵抛物线经过(1,0),对称轴为直线x=﹣1,
∴抛物线经过(﹣3,0),
∴﹣3≤x≤1时,y≥0,选项C正确.
∵−b2a=−1,
∴b=2a,
∵抛物线经过(1,0),
∴a+b+c=3a+c=0,选项D错误.
故选:D.
解题秘籍:本题考查二次函数图象与系数的关系,解题关键是掌握二次函数与方程及不等式的关系.
3.(2022•南安市模拟)将抛物线y=﹣(x﹣1)2位于直线y=﹣1以下的图象沿直线y=﹣1向上翻折所得的图象与不翻折的部分组成新图象,若新图象与直线y=﹣x+a的交点少于4个,则a的取值范围是( )
A.a≤1或a≥98 B.−1≤a≤54 C.1≤a≤98 D.a≤1或a≥54
思路引领:分别求出新图象与直线y=﹣x+a的交点有3个时a的值,再结合图象可得答案.
解:如图:
在y=﹣(x﹣1)2中,令y=﹣1得x=2或x=0,
∴B(2,﹣1),
由图可知,当直线y=﹣x+a经过B时,新图象与直线y=﹣x+a的交点有3个,
此时﹣1=﹣2+a,
∴a=1,
当直线y=﹣x+a为直线l2时,新图象与直线y=﹣x+a的交点有3个,
此时﹣(x﹣1)2=﹣x+a有两个相等实数根,
即x2﹣3x+a+1=0的判别式Δ=0,
∴9﹣4(a+1)=0,
∴a=54,
由图可知,若新图象与直线y=﹣x+a的交点少于4个,则a≤1或a≥54,
故选:D.
解题秘籍:此题考查了二次函数图象与几何变换、一次函数的性质、函数图象交点以及根据值域确定二次函数参数取值范围的问题,综合性强,难度较大.
4.(2022•碑林区校级模拟)已知y=ax2+bx+c(a≠0)的图象如图所示,对称轴为直线x=1.若x1,x2是一元二次方程ax2+bx+c=0的两个根,且x1<x2,﹣2<x1<﹣1,则下列说法正确的是( )
A.ab>0 B.x1+x2=1 C.4<x2<5 D.3<x2<4
思路引领:根据抛物线的对称性,根据抛物线与x轴的一个交点位置确定另一个交点位置即可.
解:由题意可知,(x1,0)(x2,0)是抛物线y=ax2+bx+c与x轴的两个交点,
∵抛物线的对称轴为直线x=1.且x1<x2,﹣2<x1<﹣1,
∴3<x2<4,
故选:D.
解题秘籍:本题考查二次函数与x轴的交点,掌握二次函数的对称性是正确判断的前提.
5.(2021秋•南沙区期末)已知平面直角坐标系中有点A(﹣4,﹣4),点B(a,0),二次函数y=x2+(k﹣3)x﹣2k的图象必过一定点C,则AB+BC的最小值是( )
A.413 B.213 C.62 D.32
思路引领:先通过二次函数的解析式求得C的坐标,然后作C关于x轴的对称点C′(2,2),连接AC′,交x轴于B,此时,
AB+BC的值最小,最小值为AC′.
解:二次函数y=x2+(k﹣3)x﹣2k=(x﹣2)(x﹣1)+(x﹣2)k﹣2=(x﹣2)(x﹣1+k)﹣2,
∴图象必过一定点C(2,﹣2),
∴点C关于x轴的对称点C′(2,2),
∵A(﹣4,﹣4),
∴AC′=(−4−2)2+(−4−2)2=62,
∴AB+BC的最小值是62,
故选:C.
解题秘籍:本题考查了二次函数图象上点的坐标特征,轴对称﹣最小距离问题,正确求得C的坐标是解题的关键.
6.(2022•海曙区校级开学)函数y=ax2+bx+3,当x=1与x=2021时,函数值相等,则当x=2022时,函数值等于( )
A.﹣3 B.−32 C.32 D.3
思路引领:根据二次函数的图象具有对称性,可以得到该函数的对称轴,从而可以得到和x=2022对应函数值相等的自变量x的值,然后即可得到当x=2022时的函数值.
解:∵二次函数y=ax2+bx+3,当x=1与x=2021时,函数值相等,
∴该函数的对称轴为直线x=1+20212=1011,
∴x=2022和x=1011×2﹣2022=0时的函数值相等,
∵当x=0时,y=3,
∴当x=2022时,y=3,
故选:D.
解题秘籍:本题考查二次函数的性质、二次函数图象上点的坐标特征,解答本题的关键是明确二次函数的性质,求出该函数的对称轴.
7.(2021•杭州模拟)已知二次函数y=x2+mx+n,当x=0和x=2时对应的函数值相等,则下列说法中不正确的是( )
A.抛物线y=x2+mx+n的开口向上
B.抛物线y=x2+mx+n与y轴有交点
C.当n>1时,抛物线y=x2+mx+n与x轴有交点
D.若P(﹣1,y1),Q(3,y2)是抛物线y=x2+mx+n上两点,则y1=y2
思路引领:根据函数图象的性质和特点,逐次求解即可.
解:A.∵1>0,故抛物线开口向上,故A正确,不符合题意;
B.二次函数y=x2+mx+n为开口向上的抛物线,一定和y轴有交点,故B正确,不符合题意;
C.当x=0和x=2时对应的函数值相等,则抛物线的对称轴为直线x=12(0+2)=1=−m2×1,解得m=﹣2,
故抛物线的表达式为y=x2﹣2x+n,当n>1时,
则△=4﹣4n<0,故抛物线y=x2+mx+n与x轴无交点,故C错误,符合题意;
D.由点P、Q的坐标知,这两个点关于抛物线对称轴对称,故y1=y2正确,不符合题意;
故选:C.
解题秘籍:本题考查的是抛物线与x轴的交点,主要考查函数图象上点的坐标特征,要求学生非常熟悉函数与坐标轴的交点、顶点等点坐标的求法,及这些点代表的意义及函数特征.
8.(2022•茶陵县模拟)已知二次函数y=x2+mx+n,当x=0和x=2时对应的函数值相等,则下列说法中不正确的是( )
A.抛物线y=x2+mx+n的开口向上
B.当n>1时,抛物线y=x2+mx+n与x轴有交点
C.抛物线y=x2+mx+n与y轴有交点
D.若P(﹣1,y1),Q(3,y2)是抛物线y=x2+mx+n上两点,则y1=y2
思路引领:由函数的二次项系数a>0得到函数图象开口向上;由x=0和x=2时对应的函数值相等得到函数的对称轴,进而求得m的值,然后通过二次函数图象与x轴的交点与系数之间的关系求得当n>1时,抛物线与x轴的交点个数;令x=0求得函数与y轴的交点;然后由对称轴和开口方向得到函数的增减性求得y1与y2之间的关系.
解:∵函数的二次项系数a>0,
∴函数图象开口向上,故选项A正确,不符合题意;
∵x=0和x=2时对应的函数值相等,
∴函数的对称轴为直线x=1,
∴−m2=1,
∴m=﹣2,
∴y=x2﹣2x+n,
∵Δ=(﹣2)2﹣4n=4﹣4n,
当n>1时,4﹣4n<0,
∴当n>1时,抛物线y=x2+mx+n与x轴没有交点,故选项B错误,符合题意;
当x=0时,y=n,
∴抛物线y=x2+mx+n与y轴有交点,故选项C正确,不符合题意;
∵对称轴为直线x=1,开口向上,
∴当x<1时,y随x的增大而减小,当x>1时,y随x的增大而增大,
∵−1+32=1,
∴y1=y2,故选项D正确,不符合题意;
故选:B.
解题秘籍:本题考查了二次函数的解析式、二次函数的性质、二次函数图象上点的坐标特征、二次函数图象与x轴的交点,解题的关键是熟知由已知条件得到函数的对称轴.
9.(2022•高青县一模)已知点A(2,4),B(0,1),点M在抛物线y=14x2上运动,则AM+BM的最小值为 .
思路引领:设点M(m,14m2),用含m代数式表示BM=14m2+1,可得点M到点B的距离与点M到直线y=﹣1的距离相等,进而求解.
解:设点M(m,14m2),
则点M到x轴距离为14m2,BM=(m−0)2+(14m2−1)2=14m2+1,
∴点M到点B的距离与点M到直线y=﹣1的距离相等,
∵点A横坐标为x=2,
∴点M为直线x=2与抛物线交点,
如图,设直线x=2与直线y=﹣1交点B'(2,﹣1),
∴AB'为AM+BM最小值,AB'=4﹣(﹣1)=5,
故答案为:5.
解题秘籍:本题考查二次函数与图形的结合问题,解题关键是找出抛物线y=14x2上的点到(0,1)的距离的特点.
10.(2021秋•天河区期末)已知二次函数y=3(x﹣5)2,当x分别取x1,x2(x1≠x2)时,函数值相等,则当x=x1+x22时,函数值为 .
思路引领:根据题目中的函数解析式和题意,可知x=x1+x22=5,从而可以得到当x=x1+x22时的函数值.
解:∵二次函数y=3(x﹣5)2,
∴该函数图象开口向上,对称轴为直线x=5,
∵当x分别取x1,x2(x1≠x2)时,函数值相等,
∴当x=x1+x22=5时,此时函数值为0,
故答案为:0.
解题秘籍:本题考查二次函数的性质、二次函数图象上点的坐标特征,解答本题的关键是明确题意,利用二次函数图象具有对称性解答.
11.(2021秋•泰安期末)如图所示,二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的图象的对称轴是直线x=1,且经过(0,2),有下列结论:①ac>0;②b2﹣4ac>0;③a+c<2﹣b;④a<−14;⑤x=﹣5和x=7时函数值相等,其中正确的结论有 .
思路引领:由抛物线开口方向得a<0,由抛物线与y轴的交点位置得c>0,所以ac<0;由于抛物线与x轴有2个交点,所以b2﹣4ac>0;根据抛物线的对称轴为直线x=1,则x=1时,y最大,所以a+b+c>2,即a+c>2﹣b;由于x=﹣2时,y<0,所以4a﹣2b+c<0,由于−b2a=1,c=2,则4a+4a+2<0,所以a<−14;由于抛物线的对称轴为直线x=1,根据抛物线的对称性得到x=﹣5和x=7时函数值相等.
解:∵抛物线开口向下,
∴a<0,
∵抛物线与y轴的交点在x轴上方,
∴c>0,
∴ac<0,所以①错误;
∵抛物线与x轴有2个交点,
∴b2﹣4ac>0,所以②正确;
∵抛物线的对称轴为直线x=1,
∴x=1时,y最大,即a+b+c>2,
∴a+c>2﹣b,所以③错误;
∵x=﹣2时,y<0,
∴4a﹣2b+c<0,
而−b2a=1,c=2,
∴4a+4a+2<0,
∴a<−14,所以④正确;
∵抛物线的对称轴为直线x=1,
∴x=﹣5和x=7时函数值相等,所以⑤正确.
故答案为:②④⑤
解题秘籍:本题考查了二次函数图象与系数的关系:二次函数y=ax2+bx+c(a≠0),二次项系数a决定抛物线的开口方向和大小:当a>0时,抛物线向上开口;当a<0时,抛物线向下开口;一次项系数b和二次项系数a共同决定对称轴的位置:当a与b同号时(即ab>0),对称轴在y轴左;当a与b异号时(即ab<0),对称轴在y轴右;常数项c决定抛物线与y轴交点:抛物线与y轴交于(0,c);抛物线与x轴交点个数:Δ=b2﹣4ac>0时,抛物线与x轴有2个交点;Δ=b2﹣4ac=0时,抛物线与x轴有1个交点;Δ=b2﹣4ac<0时,抛物线与x轴没有交点.
12.(2022春•思明区校级月考)关于二次函数y=ax2﹣4ax﹣5(a>0)的四个结论:
①对任意实数m,都有x1=2+m与x2=2﹣m对应的函数值相等;
②对任意a>0,一定存在实数x,使得代数式ax2﹣4ax﹣5的值为0;
③若抛物线与x轴交于不同两点A,B,且AB≤6,则0<a≤1;
④对于a(>0)的每一个确定值,若一元二次方程ax2﹣4ax﹣5a=p(p为常数,p<0)的根为整数,则p的值只有两个.
其中正确的结论是 (填写序号).
思路引领:由题意可求次函数y=ax2﹣4ax﹣5的对称轴为直线x=2,由对称性可判断①;利用一元二次方程根的判别式可判断②;根据一元二次方程根与系数的关系可求解,可判断③;由一元二次方程一元二次方程ax2﹣4ax﹣5=p(p为常数,p<0)的根为整数,可得根只能为0、2、4,进一步即可判断结论④.
解:∵二次函数y=ax2﹣4ax﹣5的对称轴为直线x=−−4a2a=2,
∴x1=2+m与x2=2﹣m关于直线x=2对称,
∴对任意实数m,都有x1=2+m与x2=2﹣m对应的函数值相等;
故①正确;
∵a>0,
∴Δ=(﹣4a)2﹣4a•(﹣5)=16a2+20a>0,
∴方程ax2﹣4ax﹣5=0有两个实数根,
∴对任意a>0,一定存在实数x,使得代数式ax2﹣4ax﹣5的值为0,
故②正确;
设A(x1,0),B(x2,0),则AB=|x1﹣x2|,
∴x1、x2是方程ax2﹣4ax﹣5=0(a>0)的两个解,
∴x1+x2=4,x1x2=−5a,
∴(x1﹣x2)2=(x1+x2)2﹣4x1x2,=16+20a,
∵AB≤6,
∴16+20a≤36,
∵a>0,
∴20a≥20,
∴a≥1,
∴抛物线与x轴交于不同两点A,B,且AB≤6,则a≥1,
故③错误;
如图,
∵p<0,方程ax2﹣4ax﹣5=p的根为整数,
∴根只能为0、2、4,
第一种情况:根为0和4,
第二种情况:两根相等且为2,
∴p的值只有两个,
故④正确.
故答案为:①②④.
解题秘籍:本题考查了二次函数图象与系数的关系,二次函数图象上点的坐标特征,抛物线与x轴的交点,二次函数与一元二次方程的关系,掌握二次函数图象与系数的关系是解决本题的关键.
13.(2021秋•永城市月考)已知二次函数y=ax2+bx﹣5,当x=1与x=2021时,函数值相等.则当x=2022时,函数值等于 .
思路引领:根据二次函数的图象具有对称性,可以得到该函数的对称轴,从而可以得到和x=2022对应函数值相等的自变量x的值,然后即可得到当x=2022时的函数值.
解:∵二次函数y=ax2+bx﹣5,当x=1与x=2021时,函数值相等,
∴该函数的对称轴为直线x=1+20212=1011,
∴x=2022和x=1011×2﹣2022=0时的函数值相等,
∵当x=0时,y=﹣5,
∴当x=2022时,y=﹣5,
故答案为:﹣5.
解题秘籍:本题考查二次函数的性质、二次函数图象上点的坐标特征,解答本题的关键是明确二次函数的性质,求出该函数的对称轴.
14.(2022•鹿城区一模)已知抛物线y=﹣x2+bx+c经过点(﹣1,0),(0,3).
(1)求抛物线的函数表达式和对称轴.
(2)该抛物线向上平移m(m>0)个单位长度后,与y轴相交于点A,与直线y=2x交于第一象限点B,若点A,B的纵坐标相等,求m的值.
思路引领:(1)把已知点的坐标代入抛物线解析式求出b与c的值即可;
(2)写出平移后的解析式,即可求得A、B的坐标,根据点A,B的纵坐标相等得到3+m=23+m,解得m=1.
解:(1)把(﹣1,0),(0,3)代入y=﹣x2+bx+c得:−1−b+c=0c=3,
解得:b=2c=3,
则抛物线解析式为y=﹣x2+2x+3,
∵y=﹣x2+2x+3=﹣(x﹣1)2+4,
∴抛物线的对称轴为直线x=1;
(2)将抛物线向上平移m(m>0)个单位长度后得y=﹣(x﹣1)2+4+m,
令x=0,则y=3+m,
∴A(0,3+m),
解y=−(x−1)2+4+my=2x得x=3+my=23+m或x=−3+my=−23+m,
∴B(3+m,23+m),
∵点A,B的纵坐标相等,
∴3+m=23+m,
解得m=1或m=﹣3(舍去),
故m的值为1.
解题秘籍:此题考查了二次函数图象与几何变换,二次函数的性质,二次函数图象上点的坐标特征,以及待定系数法求二次函数解析式,熟练掌握二次函数性质是解本题的关键.
15.(2020秋•寻乌县期末)已知二次函数y=x2﹣mx+3在x=0和x=2时的函数值相等,那么m的值是 .
思路引领:由当x=0和x=2时的函数值相等可得二次函数图象的对称轴x=0+22=−m2,据此可得m的值.
解:∵当x=0和x=2时的函数值相等,
∴二次函数图象的对称轴x=0+22=1,
∵对称轴x=−−m2×1=12m,
∴12m=1,即m=2,
故答案为:2.
解题秘籍:本题主要考查二次函数图象上点的坐标特征,根据当x=0时的函数值与x=2时的函数值相等得出函数图象的对称轴是解题的关键.
16.(2022•兰山区一模)如图,抛物线y=−14x2+bx+c与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C,直线y=−14x+1过B、C两点,连接AC.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点M(3,1)是抛物线上的一点,点D为抛物线上位于直线BC上方的一点,过点D作DE⊥x轴交直线BC于点E,点P为抛物线对称轴上一动点,当线段DE的长度最大时,求PD+PM的最小值.
思路引领:(1)直线y=−14x+1过B、C两点,可求B、C两点坐标,把B(4,0),C(0,2)分别代入y=−14x2+bx+c,可得解析式;
(2)设点D的坐标为(x,−14x2+34x+1),则点E的坐标为(x,−14x+1),得DE=−14x2+x,当x=2时,线段DE的长度最大,此时,点D的坐标为(2,32),即点C和点M关于对称轴对称,连接CD交对称轴于点P,此时PD+PM最小,连接CM交直线DE于点F,则∠DFC=90°,由勾股定理得CD=172,根据PD+PM=PC+PD=CD,即可求解.
解:(1)∵直线y=−14x+1过B、C两点,
当x=0时,得y=1,
∴C(0,1),
当y=0时,代入y=−14x+1,得x=4,
∴B(4,0),
把B(4,0),C(0,1)分别代入y=−14x2+bx+c,
得−4+4b+c=0c=1,
解得:b=34c=1,
∴抛物线的解析式为y=−14x2+34x+1;
(2)设点D的坐标为(x,−14x2+34x+1),
则点E的坐标为(x,−14x+1),
∴DE=−14x2+34x+1﹣(−14x+1)=−14x2+34x+1+14x﹣1=−14x2+x=−14(x﹣2)2+1,
∵−14<0,
∴当x=2时,DE有最大值,最大值为1,
此时,点D的坐标为(2,32),
∵C(0,1),M(3,1),
∴点C和点M关于对称轴对称,
连接CD交对称轴于点P,此时PD+PM最小,如图所示:
连接CM交直线DE于点F,则∠DFC=90°,点F的坐标为(2,1),
∴CD=CF2+DF2=172,
∵PD+PM=PC+PD=CD,
∴PD+PM的最小值为172.
解题秘籍:本题考查二次函数的应用,解本题的关键熟练掌握数形结合思想、二次函数的性质、对称性.
17.(2021秋•宽城区期末)在平面直角坐标系中,已知抛物线y=x2﹣2x﹣3,抛物线上不重合的两点A、B的横坐标分别为2n﹣1,n+3.
(1)求这条抛物线的顶点C的坐标.
(2)若A、B两点的纵坐标相等,求n的值.
(3)当点A在对称轴左侧时,将抛物线上A、B两点之间(含A、B两点)的图象记为L,设图象L的最高点与最低点的纵坐标之差为d,求d与n之间的函数关系式,并直接写出d随n的增大而减小时n的取值范围.
(4)当点A在点B的左侧时,过A、B两点分别向抛物线的对称轴作垂线,垂足分别为点M、N(点M、N不与顶点C重合).若点M、N、C中其中一点到另两点距离相等,直接写出n的值.
思路引领:(1)配方成顶点式即可得出答案;
(2)由A、B两点的纵坐标相等知点A、B关于对称轴对称,据此求解可得;
(3)先得出A、B的坐标分别为(2n﹣1,4n2﹣8n)、(n+3,n2+4n),再分n≤﹣2,﹣2<n≤0、0<n<1三种情况分别求解;
(4)由点A、B的坐标分别为(2n﹣1,4n2﹣8n)、(n+3,n2+4n)知点M(1,4n2﹣8n),N(1,n2+4n),再分点N是MC中点和点M是NC中点两种情况求解即可.
解:(1)y=x2﹣2x﹣3=(x﹣1)2﹣4,
∴抛物线顶点C的坐标为(1,﹣4);
(2)∵抛物线的对称轴为直线x=1,
∴2n−1+n+32=1.
∴n=0;
(3)点A、B的坐标分别为(2n﹣1,4n2﹣8n)、(n+3,n2+4n).
当n≤﹣2时,d=4n2﹣8n﹣(n2+4n)=3n2﹣12n.
当﹣2<n≤0时,d=4n2﹣8n﹣(﹣4)=4n2﹣8n+4.
当0<n<1时,d=n2+4n﹣(﹣4)=n2+4n+4.
当n≤0时,d随n的增大而减小.
(4)∵点A、B的坐标分别为(2n﹣1,4n2﹣8n)、(n+3,n2+4n),
∴点M(1,4n2﹣8n),N(1,n2+4n),
①当点N是MC中点时,有(4n2﹣8n)﹣(n2+4n)=n2+4n﹣(﹣4),
整理,得:n2﹣8n﹣2=0,
解得n=4+32或n=4﹣32,
∵点A在点B的左侧,
∴2n﹣1<n+3,即n<4,
∴n=4﹣32;
②当点M是NC中点时,有(n2+4n)﹣(4n2﹣8n)=4n2﹣8n﹣(﹣4),
整理,得:7n2﹣20n+4=0,
解得n=10±627;
综上,n的值为4−32或10−627或10+627.
解题秘籍:本题是二次函数综合问题,考查了二次函数的最值,二次函数的性质,二次函数图象上点的坐标特征,熟练掌握基本知识是解题的关键.
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