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全国通用 中考数学 二次函数压轴题专题练习 19新定义(含答案解析版)
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这是一份全国通用 中考数学 二次函数压轴题专题练习 19新定义(含答案解析版),共105页。试卷主要包含了2+2就是“友好二次函数”,定义,我们约定,关于原点O互为“伴随函数”等内容,欢迎下载使用。
A.c=﹣2
B.
C.当x=t时,y1+y2=﹣2t
D.不论x取何值,y1+y2=0
【解答】解:∵二次函数y=a(x+m)2+n=ax2+2am+am2+n,它的“旋转函数”为y=﹣a(x﹣m)2﹣n=﹣ax2+2am﹣am2﹣n,
∴如果二次函数y1=a1x2+b1x+c1(a1≠0,a1,b1,c1是常数)与y2=a2x2+b2x+c2(a2≠0,a2,b2,c2是常数)是互为“旋转函数”,则满足a1+a2=0,b1=b2,c1+c2=0,
∴y1+y2=(b1+b2)x,
∴如果二次函数与(b、c是常数)互为“旋转函数”,则,
解得b=﹣,c=2,
∴y1+y2=(b﹣c)x=﹣x,
∴当x=t时,y1+y2=﹣2t,
故A、B、D错误,不合题意,C正确符合题意.
故选:C.
2.(2023秋•颍东区期中)定义:[a,b,c]为二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的特征数.下面给出特征数为[1,m﹣2,2m+1]的二次函数的一些结论:①当m=2时,函数图象的对称轴是y轴;②当m=2时,函数图象过原点;③当m<0且x<1时,y随x的增大而减小;④当m=2时,若A(﹣1,y1),B(3,y2),则y1<y2.其中正确结论的个数是( )
A.1B.2C.3D.4
【解答】解:由特征数的定义可知:特征数为[1,m﹣2,2m+1]的二次函数的解析式为y=x2+(m﹣2)x+2m+1,
①当m=2时,二次函数解析式为y=x2+5,函数图象的对称轴是y轴,故①正确;
②当m=2时,二次函数解析式为y=x2+5,开口向上,点的坐标为(0,5),函数图象不过原点,故②错误;
③当m<0且x<1时,二次函数的解析式为y=x2+(m﹣2)x+2m+1,对称轴为直线x=﹣=1﹣>1,函数图象开口向上,x<1时,y随x的增大而减小,故③正确;
④当m=2时,二次函数解析式为y=x2+5,y轴为对称轴,A(﹣1,y1),B(3,y2),距离对称轴越远,函数值越大,所以y1<y2,故④正确;
正确的有:①③④三个.
故选:C.
3.(2023秋•南岗区期中)定义:二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)满足a+b+c=0,那么我们称这个函数为“和谐”函数;如果二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)满足a﹣b+c=0,那么我们称这个函数为“美好”函数;如果一个二次函数既是“和谐”函数又是“美好”函数,则此二次函数的图象与x轴两个交点之间的距离为 2 .
【解答】解:根据题意二次函数的图象经过点(1,0),(﹣1,0),
所以二次函数的图象与x轴两个交点之间的距离为1﹣(﹣1)=2.
故答案为:2.
4.(2024秋•信阳期中)定义:由a,b构造的二次函数y=ax2+(a﹣b)x﹣b叫作一次函数y=ax﹣b的“滋生函数”,一次函数y=ax﹣b叫作二次函数y=ax2+(a﹣b)x﹣b的“本源函数”(a,b为常数,且a≠0).若一次函数y=ax﹣b的“滋生函数”是y=ax2﹣4x+a+2,则二次函数y=ax2﹣4x+a+2的“本源函数”是 y=﹣3x﹣1 .
【解答】解:∵y=ax﹣b的“滋生函数”是y=ax2﹣4x+a+2,
∴y=ax2﹣4x+a+2=ax2+(a﹣b)x﹣b,即,
解得,
∴y=ax2﹣4x+a+2的“本源函数”是y=﹣3x﹣1,
故答案为:y=﹣3x﹣1.
5.(2024秋•大连月考)定义:在平面直角坐标系中,如果一个点的纵坐标是这个点的横坐标的2倍,我们称这个点为“友好点”,例如A(a,2a)就是“友好点”;若二次函数图象的顶点为“友好点”,则我们称这个二次函数为“友好二次函数”,例如二次函数y=(x﹣1)2+2就是“友好二次函数”.
(1)直线y=4x﹣1上的“友好点”坐标为 ;
(2)若“友好二次函数”y=﹣x2+bx+c的图象与y轴的交点是“友好点”,求这个“友好二次函数”的表达式;
(3)若“友好二次函数”的图象过点(﹣2,8),且顶点在第一象限.
①当m﹣1≤x≤m时,这个“友好二次函数”的最小值为6,求m的值;
②已知点M(5,4),N(1,n),当线段MN与这个“友好二次函数”的图象有且只有一个公共点时,直接写出n的取值范围.
【解答】解:(1)设直线y=4x﹣1上的“友好点”的坐标为(b,2b),
∴2b=4b﹣1,
解得:,
∴,
∴直线y=4x﹣1上的“友好点”坐标为,
故答案为:;
(2)∵函数y=﹣x2+bx+c是“友好二次函数”,设它的顶点为(h,2h),
∴y=﹣(x﹣h)2+2h,
由题意知,“友好二次函数”y=﹣x2+bx+c的图象与y轴的交点是“友好点”,
∴与y轴交点为(0,0),
将(0,0)代入y=﹣(x﹣h)2+2h得:
0=﹣h2+2h,
解得:h1=0,h2=2,
当h=0时,y=﹣x2;
当h=2时,y=﹣(x﹣2)2+4=﹣x2+4x,
∴这个“友好二次函数”的表达式为y=﹣x2或y=﹣x2+4x;
(3)“友好二次函数”的图象过点(﹣2,8),且顶点在第一象限.设“友好二次函数”的解析式为,
∴,
解得h1=2,h2=﹣14,
∵这个“友好二次函数”的图象顶点在第一象限,
∴h>0,
∴h=2,
∴.
①∵“友好二次函数”,,图象开口向上,对称轴为直线x=2,顶点坐标为(2,4),
当m≤2时,m﹣1≤x≤m在对称轴左侧,y随x的增大而减小,
∴当x=m时,函数有最小值6,
∴,
解得:,,
∵m≤2,
∴,
当,即2<m≤3时,函数的最小值为4,
∴不存在最小值为6;
当m﹣1>2,即m>3时,在对称轴右侧,y随x的增大而增大,
∴当x=m﹣1时,函数有最小值6,
∴,
解得:,,
∵m>3,
∴,
综上所述,m的值为或;
②.已知点M(5,4),N(1,n),线段MN与这个“友好二次函数”的图象有且只有一个公共点,如图,
∵N(1,n),
∴点N在直线x=1上运动,
设直线x=1与“友好二次函数”交于点C,
当x=1时,,
∴,
设二次函数的顶点为A,
∴A(2,4),
∵M(5,4),
∴当点B的坐标为(1,4)时,此时点B、A、M共线且与二次函数的图象只有一个交点,
当点N在点C上方时,线段MN与抛物线有且只有一个交点;
当点N在点B时,线段MN与抛物线有且只有一个交点,
∴当线段MN与这个“友好二次函数”的图象有且只有一个公共点时,n的取值范围为或n=4.
6.(2024•锦江区校级模拟)在平面直角坐标系中给出以下定义:点A(m,n),点B(m2,n2),m2=3m,n2=﹣6n,则我们称B是A的“跳跃点”,若二次函数y=ax2﹣5ax﹣6a(x≥0)的图象上恰有两个点的“跳跃点“在直线y=﹣2x+36上,则a的取值范围为 0<a≤1且a≠ .
【解答】解:设二次函数图象上的两点为点C、D,
由题意得点C(m,n)的“跳跃点”为(3m,﹣6n),
将(3m,﹣6n)代入y=﹣2x+36,得:n=m﹣6,
∴C(m,m﹣6),则点C在直线y=x﹣6上,同理点D也在直线y=x﹣6上,
对于二次函数y=ax2﹣5ax﹣6a(x>0),
令y=0,则ax2﹣5ax﹣6a=0,
解得:x=﹣1或x=6,
∴抛物线与x轴交于(﹣1,0)和(6,0),
当a>0时,抛物线与直线CD的大致图象如图:
联立直线CD和抛物线的表达式得到:
ax2﹣5ax﹣6a=x﹣6,
∴a(x﹣6)(x+1)=x﹣6,
∴(x﹣6)[a(x+1)﹣1]=0,
解得:x=6或x=,
∵a>0,x≥0,
∴1﹣a≥0,
∴a≤1,
对于ax2﹣5ax﹣6a=x﹣6,化简为:ax2﹣(5a+1)x+6﹣6a=0,
而直线CD和抛物线在x≥0时有两个交点,故△>0,
∴Δ=(5a+1)2﹣4a(6﹣6a)=49a2﹣14a+1=(7a﹣1)2>0,
∴a≠,
∴0<a≤1且a≠,
当a<0时,如图:
直线CD不可能与抛物线在x≥0时有两个交点,故舍,
综上:0<a≤1且a≠.
7.(2023•盐城)定义:若一次函数的图象与二次函数的图象有两个交点,并且都在坐标轴上,则称二次函数为一次函数的轴点函数.
【初步理解】
(1)现有以下两个函数:①y=x2﹣1;②y=x2﹣x,其中, ① 为函数y=x﹣1的轴点函数.(填序号)
【尝试应用】
(2)函数y=x+c(c为常数,c>0)的图象与x轴交于点A,其轴点函数y=ax2+bx+c 与x轴的另一交点为点B.若OB=OA,求b的值.
【拓展延伸】
(3)如图,函数y=x+t(t为常数,t>0)的图象与x轴、y轴分别交于M,C两点,在x轴的正半轴上取一点N,使得ON=OC.以线段MN的长度为长、线段MO的长度为宽,在x轴的上方作矩形MNDE.若函数y=x+t(t为常数,t>0)的轴点函数y=mx2+nx+t的顶点P在矩形MNDE的边上,求n的值.
【解答】解:(1)∵函数y=x﹣1与x轴的交点坐标为(1,0),与y轴的交点坐标为(0,﹣1),
函数y=x2﹣1与x轴的交点坐标为(1,0),与y轴的交点坐标为(0,﹣1),
函数y=x2﹣x与x轴的交点坐标为(1,0),与y轴的交点坐标为(0,0),
∴函数y=x2﹣1为函数y=x﹣1的轴点函数,函数y=x2﹣x不是函数y=x﹣1的轴点函数,
故答案为:①;
(2)令y=0,得x+c=0,
解得:x=﹣c,
∴A(﹣c,0),
令x=0,得y=c,
∴函数y=x+c(c为常数,c>0)的图象与y轴交于点(0,c),
∵其轴点函数y=ax2+bx+c经过点A(﹣c,0),
∴ac2﹣bc+c=0,且c>0,
∴ac﹣b+1=0,即b=ac+1,
∴y=ax2+(ac+1)x+c,
设B(x′,0),
则x′(﹣c)=,
∴x′=﹣,
∴B(﹣,0),
∴OB=||,OA=c,
∵OB=OA,
∴||=c,
∴ac=±4,
∴b=5或﹣3;
(3)由题意得:M(﹣2t,0),C(0,t),N(t,0),
∵四边形MNDE是矩形,ME=OM=2t,
∴D(t,2t),E(﹣2t,2t),
当m>0时,轴点函数y=mx2+nx+t的顶点P与点M重合,即P(﹣2t,0),如图,
∴,
∴n2﹣n=0,且n≠0,
∴n=1;
当m<0时,轴点函数y=mx2+nx+t的顶点P在DE边上,即P(x,2t),如图,
∴,
消去m、t,得n2+2n﹣1=0,
解得:n1=﹣1,n2=﹣﹣1,
∵函数y=mx2+nx+t的对称轴在y轴左侧,
∴n与m同号,即n<0,
∴n=﹣﹣1;
当m<0时,轴点函数y=mx2+nx+t的顶点P在DN边上,即P(t,s),如图,
∴,
∴n=,
综上所述,n的值为1或﹣﹣1或.
8.(2024•盐城一模)我们约定:若关于x的二次函数与,则称函数y1与函数y2互为“共赢”函数.根据该约定,解答下列问题:
(1)若关于x的二次函数与互为“共赢”函数,则k= ﹣1 ;m= 2 ;n= ﹣3 .
(2)对于任意非零实数r、s,点P(r,t)与点Q(s,t)(r≠s)始终在关于x的函数的图象上运动,函数y2与y1互为“共赢”函数.
①求函数y2的图象的对称轴;
②函数y2的图象与直线交于A、B两点,且AB长为,求y2的函数表达式;
(3)在同一平面直角坐标系中,若关于x的二次函数与它的“共赢”函数y2的图象顶点分别为点A、点B.若函数y1,y2的图象交于不同两点C,D,且四边形ACBD为菱形,∠CAD=60°,请求出该菱形面积的取值范围.
【解答】解:(1) 与为“共赢”函数,
∴a=﹣3=n,b=k=﹣1,c=2=m,
故答案为:﹣1,2,﹣3;
(2)①∵点P(r,t)与点Q(s,t)始终在关于x的函数 的图象上运动,
∴对称轴为,
∴s=﹣3r,
∴,
∴对称轴为直线x=﹣=;
②联立得:
,
∴xA+xB=﹣,xA•xB==﹣.
∵,
∴|xA﹣xB|=1,
∴=1,
∴=1.
∴,
即:(5r+1)(r﹣1)=0,
解得:r=1或r=﹣,
将它们分别代入中得: 1或 .
(3)解:∵,,
∴,.
同理:,.
联立, 得:
(a﹣c)x2+2bx+c﹣a=0,
∴.
∵四边形ACBD是菱形,
∴xC+xD=xA+xB,
∴,
∴(a+c)2=0,
∴c=﹣a,
∴xA=xB,
即:AB∥y轴,
设a>0,
∵∠CAD=60°,
∴,
∴,
将a=﹣c代入(a﹣c)x2+2bx+c﹣a=0得:
ax2+bx﹣a=0,
∴,
∴,
∵,
∴,
整理得:(b2+4a2)(b2+4a2﹣12)=0,
∵b2+4a2≠0,
∴b2+4a2﹣12=0,
即:b2+4a2=12,
∴,,
∴S=AB•CD•,
∵b2+4a2=12,
∴0<a2≤3,
∴.
∴.
该菱形面积的取值范围为:.
9.(2023•长沙)我们约定:若关于x的二次函数y1=a1x2+b1x+c1与y2=a2x2+b2x+c2同时满足+(b2+b1)2+|c2﹣a1|=0,(b1﹣b2)2023≠0,则称函数y1与函数y2互为“美美与共”函数.根据该约定,解答下列问题:
(1)若关于x的二次函数y1=2x2+kx+3与y2=mx2+x+n互为“美美与共”函数,求k,m,n的值;
(2)对于任意非零实数r,s,点P(r,t)与点Q(s,t)(r≠s)始终在关于x的函数y1=x2+2rx+s的图象上运动,函数y2与y1互为“美美与共”函数.
①求函数y2的图象的对称轴;
②函数y2的图象是否经过某两个定点?若经过某两个定点,求出这两个定点的坐标;否则,请说明理由;
(3)在同一平面直角坐标系中,若关于x的二次函数y1=ax2+bx+c与它的“美美与共”函数y2的图象顶点分别为点A,点B,函数y1的图象与x轴交于不同两点C,D,函数y2的图象与x轴交于不同两点E,F.当CD=EF时,以A,B,C,D为顶点的四边形能否为正方形?若能,求出该正方形面积的取值范围;若不请说明理由.
【解答】解:(1)由题意可知,a2=c2,a1=c2,b1=﹣b2≠0,
∴m=3,n=2,k=﹣1.
答:k的值为﹣1,m的值为3,n的值为2.
(2)①∵点P(r,t)与点Q(s,t)(r≠s)始终在关于x的函数y1=x2+2rx+s的图象上运动,
∴对称轴为x=,
∴s=﹣3r,
∴,
∴对称轴为x=.
答:函数y2的图象的对称轴为x=﹣.
②,
令3x2+2x=0,
解得,
∴过定点(0,1),().
答:函数y2的图象过定点(0,1),().
(3)由题意可知,,
∴,
∴CD=,EF=,
∵CD=EF且b2﹣4ac>0,
∴|a|=|c|.
1°若a=﹣c,则,
要使以A,B,C,D为顶点的四边形能构成正方形,
则△CAD,△CBD为等腰直角三角形,
∴CD=2|yA|,
∴,
∴,
∴b2+4a2=4,
∴,
∵b2=4﹣4a2>0,
∴0<a2<1,
∴S正>2,
2°若a=c,则A、B关于y轴对称,以A,B,C,D为顶点的四边形不能构成正方形,
综上,当a=﹣c时,以A,B,C,D为顶点的四边形能构成正方形,此时S>2.
10.(2024•张店区二模)我们定义:二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)与y=﹣ax2+bx﹣c(a≠0)关于原点O互为“伴随函数”.
(1)请直接写出二次函数y=x2﹣2x﹣3关于原点O的“伴随函数”的函数表达式;
(2)若点P(m,n)在二次函数y=x2﹣2x﹣3的图象上,请证明点P′(﹣m,﹣n)在该二次函数关于原点O的“伴随函数”的函数图象上.
【解答】解:(1)∵二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)与y=﹣ax2+bx﹣c(a≠0)关于原点O互为“伴随函数”.
∴二次函数y=x2﹣2x﹣3关于原点O互为“伴随函数”为y=﹣x2﹣2x+3;
(2)∵点P(m,n)在二次函数y=x2﹣2x﹣3的图象上,
∴n=m2﹣2m﹣3,
该二次函数关于原点O的“伴随函数”的函数为y=﹣x2﹣2x+3,
当x=﹣m时,y=﹣(﹣m)2﹣2(﹣m)+3=﹣m2+2m+3=﹣(m2﹣2m﹣3)=﹣n,
∴点P′(﹣m,﹣n)在该二次函数关于原点O的“伴随函数”的函数图象上;
11.(2024•铁东区二模)定义:若二次函数图象与一次函数图象交于两点,且其中一个交点是二次函数的顶点,则称这两点间的线段为此二次函数与一次函数的“顶点截线段”.
在数学活动课上,老师展示图1,在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=﹣x2+bx+c与直线y=﹣x+4交于P,A两点,与y轴交于点B,且点P是抛物线y=﹣x2+bx+c的顶点(点P与点C,点D不重合),直线y=﹣x+4分别与x轴,y轴交于D,C两点.老师要求同学们探究此情境下顶点截线段的长是否存在规律?
【形成猜想】
智慧小组同学分别画出点P的横坐标为1,2,3时的图象,并量出相应的“顶点截线段”长,发现它们的长度相等,进而形成猜想“顶点截线段”PA的长是定值.
【进行验证】
智慧小组同学通过计算求得点P的横坐标为1,2,3时“顶点截线段”PA的值,验证了他们的猜想.
(1)当点P的横坐标为2时,请你求出抛物线的解析式(化为一般式)及“顶点截线段”PA的长度.
【推理证明】
(2)智慧小组同学得到的猜想:二次函数y=﹣x2+bx+c与一次函数y=﹣x+4的“顶点截线段”PA的长度为定值,是否正确?请你判断,并说明理由.
【拓展延伸】
老师在同学们分析、探究后,提出下面问题:
(3)点Q为射线CD上一点(点Q与点C,点D不重合),且点Q为二次函数L1:y=a1x2+b1x+c1与二次函数L2:y=a2x2+b2x+c2的顶点,二次函数L1和L2与一次函数y=﹣x+4的“顶点截线段”分别为线段QC,线段QD,二次函数L2的图象与x轴另一交点为点E,若a2=3a1,求△CDE的面积.
【解答】解:(1)由题意得,点P(2,2.5),
则抛物线的表达式为:y=﹣(x﹣2)2+2.5=﹣x2+4x﹣1.5,
联立上式和y=﹣x+4得:﹣x+4=﹣x2+4x﹣1.5,
解得:x=2或,
则|xA﹣xP|=,
由直线AP的表达式知,tan∠CDO=,则cs∠COD=,
设AP和水平线的夹角为α,则csα=,
则AP==×=;
(2)为定值,理由:
设点P(t,﹣t+4),
则抛物线的表达式为:y=﹣(x﹣t)2﹣t+4,
联立上式和y=﹣x+4得:﹣x+4=﹣(x﹣t)2﹣t+4,
整理得:4x2﹣(8t+3)x+4t2+3t=0,
则x1+x2=,x1x2=,
则(x1﹣x2)2=(x1+x2)2﹣4x1x2=()2﹣4×=,
即|xP﹣xA|=,
由(1)知,AP=为定值;
(3)由题意画图如下:
设a2=3a1=a,点Q(t,﹣t+4),
则L1的表达式为:y=a(x﹣t)2﹣t+4,
将点C(0,4)代入上式得:4=a(0﹣t)2﹣t+4,
则at2=t,
∵t≠0,则at=;
则L2的表达式为:y=3a(x﹣t)2﹣t+4,
将点D(,0)代入上式得:
0=3a(﹣t)2﹣t+4,
则3a(﹣t)2﹣t+4=0,
则3at2+a﹣32at﹣t+4=0,
将at=代入上式得:
t+﹣20=0,
即9t﹣512×﹣120=0,
即9t﹣﹣120=0,
即3t2﹣40t+128=0,
解得:t=8(负值已舍去),
则xQ﹣xD=8﹣=,则DE=,
则△CDE的面积=DE×CO=4×=.
12.(2023秋•嘉兴期中)定义:二次项系数之和为1,对称轴相同,且图象与y轴交点也相同的两个二次函数互为友好同轴二次函数.例如:y=2x2+4x﹣5的友好同轴二次函数为y=﹣x2﹣2x﹣5.
(1)函数y=﹣3x2+3x+1的对称轴为 x= ,其友好同轴二次函数为 y=4x2﹣4x+1 ,两个函数表达式的二次项系数的关系是 和为1 ;
(2)已知二次函数C1y=ax2+4ax+4(其中a≠0且a≠1且a≠),其友好同轴二次函数记为C2.
①若函数C1的图象与函数C2的图象交于A、B两点(点A的横坐标小于点B的横坐标),求线段AB的长;
②当﹣3≤x≤0时,函数C2的最大值与最小值的差为8,求a的值.
【解答】解:(1)由函数y=﹣3x2+3x+1的对称轴为直线x==﹣,
根据定义:其友好同轴二次函数的二次项系数为1﹣(﹣3)=4,
∵对称轴为直线x==,
∴一次项系数为:,常数项为:1
∴其友好同轴二次函数为:y=4x2﹣4x+1,
则二次项系数之和为1,
故答案为:4x2﹣4x+1;二次项系数之和为1;
(2)①∵C1y=ax2+4ax+4(其中a≠0且a≠1且a≠),
∴其友好同轴二次函数C2为y=(1﹣a)x2+4(1﹣a)x+4,
∵函数C1的图象与函数C2的图象交于A、B两点,
∴ax2+4ax+4=(1﹣a)x2+4(1﹣a)x+4,
即(2a﹣1)x2+4(2a﹣1)x=0,
∴x2+4x=0,
解得:x=0或x=﹣4,
则y=4或y=4,
则A(﹣4,4),B(0,4),
∴AB=4;
②由①知:C2:y=(1﹣a)x2+4(1﹣a)x+4,
则对称轴为:x=﹣2,
∵﹣3≤x≤0,
当1﹣a>0时,即a<1,
∴开口向上,则x=﹣2时,C2:y取最小值为4a,
∴x=0时,C2:y取最大值为4,
∵函数C2最大值与最小值的差为8,
∴4﹣4a=8,
解得:a=﹣1,
当1﹣a<0时,即 a>1,
∴开口向下,则x=﹣2时,C2:y取最大值为4a,
∵﹣3≤x≤0,
当x=0时,C2:y取最小值为4,
∵函数C2最大值与最小值的差为8,
∴4a﹣4=8,
解得:a=3.
综上所述:a=﹣1或3.
13.(2020秋•景德镇期末)定义:若二次函数y=a1(x﹣h)2+k的图象记为C1,其顶点为A(h,k),二次函数y=a2(x﹣k)2+h的图象记为C2,其顶点为B(k,h),我们称这样的两个二次函数互为“反顶二次函数”.
分类一:若二次函数C1:y=a1(x﹣h)2+k经过C2的顶点B,且C2:y=a2(x﹣k)2+h经过C1的顶点A,我们就称它们互为“反顶伴侣二次函数”.
(1)所有二次函数都有“反顶伴侣二次函数”是 假 命题.(填“真”或“假”)
(2)试求出y=x2﹣4x+5的“反顶伴侣二次函数”.
(3)若二次函数C1与C2互为“反顶伴侣二次函数”,试探究a1与a2的关系,并说明理由.
分类二:若二次函数C1:y=a1(x﹣h)2+k可以绕点M旋转180°得到二次函数C2:y=a2(x﹣k)2+h,我们就称它们互为“反顶旋转二次函数”.
①任意二次函数都有“反顶旋转二次函数”是 真 命题.(填“真”或“假”)
②互为“反顶旋转二次函数”的对称中心点M有什么特点?
③如图,C1,C2互为“反顶旋转二次函数”,点E,F的对称点分别是点Q,G,且EF∥GQ∥x轴,当四边形EFQG为矩形时,试探究二次函数C1,C2的顶点有什么关系.并说明理由.
【解答】解:分类一:
(1)不是所有二次函数都有“反顶伴侣二次函数”,如y=(x﹣3)2+8的顶点(3,8)不在y=﹣(x﹣8)2+3的图象上,y=(x﹣3)2+8没有“反顶伴侣二次函数”,
故答案为:假;
(2)∵y=x2﹣4x+5=(x﹣2)2+1,
∴y=x2﹣4x+5的“反顶伴侣二次函数”为y=﹣(x﹣1)2+2=﹣x2+2x+1;
即y=x2﹣4x+5的“反顶伴侣二次函数”为y=﹣x2+2x+1;
(3)∵二次函数C1:y=a1(x﹣h)2+k的顶点A(h,k)在y=a2(x﹣k)2+h的图象上,
∴k=a2(h﹣k)2+h,即k﹣h=a2(h﹣k)2,
∵二次函数C2:y=a2(x﹣k)2+h的顶点B(k,h)在y=a1(x﹣h)2+k的图象上,
∴h=a1(k﹣h)2+k,即k﹣h=﹣a1(k﹣h)2,
∴a2(h﹣k)2=﹣a1(k﹣h)2,
若k≠h,即则二次函数C1与C2的顶点不重合时,a2=﹣a1,
∴y=a1(x﹣h)2+k与y=a2(x﹣k)2+h互为“反顶伴侣二次函数”,a1与a2的关系是a2=﹣a1;
分类二:
①任意二次函数都有“反顶旋转二次函数”,
故答案为:真;
②∵二次函数C1:y=a1(x﹣h)2+k的顶点为A(h,k),二次函数y=a2(x﹣k)2+h的顶点为B(k,h),而对称中心点M是线段AB的中点,
∴M的坐标为(,),即M的横坐标与纵坐标相等,
∴对称中心点M在直线y=x上;
③如图:
∵EF∥GQ∥x轴,
∴E,F关于二次函数C1:y=a1(x﹣h)2+k的对称轴直线x=h对称,G,Q关于二次函数C2:y=a1(x﹣k)2+h的对称轴直线x=k对称,
设E(x1,m),F(x2,m),由E,F关于直线x=h对称得x1+x2=2h,
∵四边形EFQG为矩形,
∴E,G的横坐标相同,F,Q的横坐标相同,
设G(x1,n),Q(x2,n),由G,Q关于直线x=k对称有x1+x2=2k,
∴2h=2k,
∴h=k,
∵二次函数C1:y=a1(x﹣h)2+k的顶点为(h,k),二次函数C2:y=a1(x﹣k)2+h的顶点为(k,h),
∴二次函数C1:y=a1(x﹣h)2+k与二次函数C2:y=a1(x﹣k)2+h的顶点重合.
14.(2021秋•山西月考)阅读以下材料,并解决相应问题.
小聪在课外学习时遇到这样一个问题:
定义:若二次函数y=a1x2+b1x+c1(a1≠0,a1,b1,c1是常数)与y=a2x2+b2x+c2(a2≠0,a2,b2,c2是常数)满足a1+a2=0,b1=b2,c1+c2=0,则称这两个函数互为“旋转函数”.
求函数y=2x2﹣3x+1的旋转函数.小聪是这样思考的.由函数y=2x2﹣3x+1可知,a1=2,b1=﹣3,c1=1,根据a1+a2=0,b1=b2,c1+c2=0,求出a2,b2,c2就能确定这个函数的旋转函数.
请思考小聪的方法解决下面问题:
(1)写出函数y=x2﹣4x+3的旋转函数;
(2)已知函数y=2(x﹣1)(x+3)的图象与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C,点A,B,C关于原点的对称点分别是A1,B1,C1,试证明:经过点A1,B1,C1的二次函数与y=2(x﹣1)(x+3)互为“旋转函数”.
【解答】(1)解:由函数y=x2﹣4x+3知,a1=1,b1=﹣4,c1=3,
∵a1+a2=0,b1=b2,c1+c2=0,
∴a2=﹣1,b2=﹣4,c2=﹣3,
∴y=﹣x2﹣4x﹣3;
(2)证明:化简y=2(x﹣1)(x+3)得y=2x2+4x﹣6,
令x=0,则y=﹣6,
令y=0,则2x2+4x﹣6=0,
解得x1=﹣3,x1=1,
∴A、B、C三点的坐标分别为A(1,0),B(﹣3,0),C(0,﹣6),
∴A、B、C三点关于原点对称的点坐标分别为A1(﹣1,0),B1(3,0),C1(0,6),
设经过A1、B1、C1三点的二次函数解析式为y=ax2+bx+c,
则,
解得,
∴经过A1、B1、C1三点的函数解析式为y=﹣2x2+4x+6,
∵2+(﹣2)=0,4=4,﹣6+6=0,
∴y=﹣2x2+4x+6与原函数y=2(x﹣1)(x+3)是旋转函数.
15.(2024秋•昆山市期中)定义:若一个函数图象上存在纵坐标是横坐标2倍的点,则称该点为这个函数图象的“2倍点”.例如,点(2,4)是函数y=x+2的图象的“2倍点”.
(1)一次函数y=3x+1的图象的“2倍点”的坐标是 (1,3) ,二次函数y=x2﹣3的图象的“2倍点”的坐标是 (2,6)或(﹣1,﹣2) ;
(2)若关于x的二次函数y=x2+3x+2﹣c(c为常数)的图象在上存在两个“2倍点”,求c的取值范围;
(3)设关于x的函数y=x2+m的图象上有且只有一个“2倍点”为点A,关于x的函数y=x2﹣2nx﹣x+4n+2(n为常数且n>1)的图象上有两个“2倍点”分别为点B,点C(点B在点C的左侧),且BC=3AB,求m,n的值.
【解答】解:(1)由新定义知,“2倍点”在函数y=2x上,
联立上式和y=3x+1得:3x+1=2x,则x=﹣1,
故“2倍点”的坐标是(﹣1,2);
同理可得:x2﹣3=2x,则x=3或﹣1,
即“2倍点”的坐标是(3,6)或(﹣1,﹣2),
故答案为:(﹣1,2);(3,6)或(﹣1,﹣2);
(2)联立二次函数的表达式和y=2x得:x2+3x+2﹣c=2x,
则Δ=1﹣4(2﹣c)>0,
解得:c>;
(3)联立y=2x和y=x2+m得:x2+m=2x,
则Δ=4﹣4m=0,则m=1,
则点A(1,2);
联立y=2x和y=x2﹣2nx﹣x+4n+2得:2x=x2﹣2nx﹣x+4n+2,
则x=2或2n+1,
∵n>1,点B在点C的左侧,
即点B、C的坐标分别为(2,0)、(2n﹣1),
由点A、B、C的坐标得:BC=2n﹣1,AB=,
由BC=3AB得:2n﹣1=3,
解得:n=,
即m=1,n=.
16.(2024秋•长沙期中)在平面直角坐标系中,对“纵横值”给出如下定义:点A(x,y)是函数图象上任意一点,纵坐标y与横坐标x的差y﹣x称为点A的“纵横值”.函数图象上所有点的“纵横值”中的最大值称为函数的“最优纵横值”.例如:点A(1,3)在函数y=2x+1图象上,点A的“纵横值”为3﹣1=2,函数y=2x+1图象上所有点的“纵横值”可以表示为y﹣x=2x+1﹣x=x+1,当3≤x≤6时,x+1的最大值为6+1=7,所以函数y=2x+1(3≤x≤6)的“最优纵横值”为7.
根据定义,解答下列问题:
(1)①点B(﹣5,1)的“纵横值”为 6 ;
②函数的“最优纵横值”为 ﹣1 ;
(2)若二次函数y=﹣x2+bx+c图象的顶点在直线上,且“最优纵横值”为3,求c的值;
(3)若二次函数y=﹣(x﹣h)2+k图象的顶点在直线y=x+9上,当﹣1≤x≤4时,二次函数的“最优纵横值”为7,求h的值.
【解答】解:(1)①点B(﹣5,1)的“纵横值”为1﹣(﹣5)=6,
故答案为:6;
②∵y=+x,
∴y﹣x=,
∵﹣3≤x≤﹣1,
∴x=﹣3时,y﹣x的最大值是﹣1,
∴函数y=+x(﹣3≤x≤﹣1),的“最优纵横值”为﹣1;
故答案为:﹣1;
(2)∵二次函数y=﹣x2+bx+c的顶点在直线x=上,
∴﹣=,
∴b=5,
∴y=﹣x2+5x+c,
∴y﹣x=﹣x2+5x+c﹣x=﹣x2+4x+c=﹣(x﹣2)2+4+c,
∵最优纵横值为3,
∴4+c=3,
∴c=﹣1;
(3)∵二次函数y=﹣(x﹣h)2+k的顶点在直线y=x+9上,
∴k=h+9,
∴y=﹣(x﹣h)2+h+9,
∴y﹣x=﹣(x﹣h)2+h+9﹣x=﹣(x﹣h+)2+,
∵当﹣1⩽x⩽4时,二次函数的最优纵横值为7,
当h﹣≥4,即h≥时,则x=4时,有最大值为7,
∴﹣(4﹣h+)2+=7,
解得h=6或h=3(舍去),
当h﹣≤﹣1,即h≤﹣时,则x=﹣1时,有最大值为7,
∴﹣(﹣1﹣h+)2+=7,
解得h=﹣2或h=1(舍去).
故h的值为﹣2或6.
17.(2024秋•思明区校级月考)【定义与性质】
如图,记二次函数y=a(x﹣b)2+c和y=﹣a(x﹣p)2+q(a≠0)的图象分别为抛物线C和C1.定义:若抛物线C1的顶点Q(p,q)在抛物线C上,则称C1是C的伴随抛物线.
性质:①一条抛物线有无数条伴随抛物线;
②若C1是C的伴随抛物线,则C也是C1的伴随抛物线,即C的顶点P(b,c)在C1上.
【理解与运用】
(1)若二次函数和的图象都是抛物线的伴随抛物线,则m= 2 ,n= ±1 .
【思考与探究】
(2)设函数y=x2﹣2kx+4k+5的图象为抛物线C2.
①若函数y=﹣x2+dx+e的图象为抛物线C0,且C2始终是C0的伴随抛物线,求d,e的值;
②若抛物线C2与x轴有两个不同的交点(x1,0),(x2,0)(x1<x2),请直接写出x1的取值范围.
【解答】解:(1)二次函数和的图象都是抛物线的伴随抛物线,
∴点在的伴随抛物线上,
代入得:,,
解得:m=2,n=±1,
故答案为:2;±1;
(2)①y=x2﹣2kx+4k+5=x2﹣2kx+k2﹣k2+4k+5=(x﹣k)2﹣k2+4k+5,
∴顶点坐标为:(k,﹣k2+4k+5),
∵函数y=﹣x2+dx+e的图象为抛物线C0,且C2始终是C0的伴随抛物线,
∴﹣k2+4k+5=﹣k2+dk+e,
整理得:4k+5=dk+e,
∴d=4,e=5;
②∵C2与x轴有两个不同的交点(x1,0),(x2,0),
由①得:函数y=﹣x2+4x+5的图象为抛物线C0,且C2始终是C0的伴随抛物线,
∴顶点坐标(k,﹣k2+4k+5)在y=﹣x2+4x+5=﹣(x﹣2)2+9图象上滑动,
顶点为(2,9),
当﹣x2+4x+5=0时,
解得:x=﹣1或x=5,
抛物线与x轴交(﹣1,0)(5,0)两个点,
当顶点在(﹣1,0)下方时,抛物线有两个交点,x1<﹣1,
∵若C1是C的伴随抛物线,则C也是C1的伴随抛物线,即C的顶点P(b,c)在C1上.
∴(2,9)在 C2上,
当顶点在(5,0)下方时,2<x1<5;
综上可得:2<x1<5或x1<﹣1.
18.(2024秋•献县月考)定义:如果二次函数(a1≠0,a1=2,b1,c1为常数)与(a2≠0,a2,b2,c2为常数)满足a1+a2=0,且过相同的两个点,那么这两个函数l1,l2称为“可对称函数”.
二次函数与它的“可对称函数”l2均过点A(﹣1,0),B(3,0).
(1)求l2的函数表达式;
(2)设二次函数l1,l2的顶点分别为D,E,在(1)的条件下.
①如图1,将抛物线l2向右平移,当点E落在抛物线l1上时,设交点为G,连接DG,求DG的长度;
②如图2,连接AD,过点E作EF∥AD交图象l1于点F,直接写出点F的坐标.
【解答】(1)二次函数与它的“可对称函数”l2均过点A(﹣1,0),B(3,0),将点A,点B的坐标代入二次函数解析式得:
,
解得,
∴,
设,将点A,点B的坐标代入得:
,
解得,
∴;
(2)①y=﹣x2+2x+3=﹣(x﹣1)2+4,
∴E点坐标为(1,4),
当y=4时,x2﹣2x﹣3=4,
解得,(不合题意,舍去),
∴G点坐标为.
∵y=x2﹣2x﹣3=(x﹣1)2﹣4,
∴D点坐标为(1,﹣4),
过点G作GH∥y轴,DH∥x轴,GH与DH交于点H,如图1,
∴∠DHG=90°,GH=4﹣(﹣4)=8,,
在Rt△DHG中,;
②设直线AD的解析式为y=cx+d,将点A,点D的坐标代入得:
,
解得,
∴直线AD的解析式为y=﹣2x﹣2,
∵EF∥AD,
∴直线EF的解析式为y=﹣2x+k,把(1,4)代入得﹣2+k=4,
解得:k=6,
∴直线EF的解析式为y=﹣2x+6,
联立,
解得或,
∴F(3,0)或(﹣3,12).
19.(2024秋•西湖区校级月考)新定义:如果二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的图象经过点(﹣2,0),那么称此二次函数的图象为“定点抛物线”.
(1)试判断二次函数y=﹣3x2﹣3x+6的图象是否为“定点抛物线”;
(2)若定点抛物线y=x2+(m+1)x+2﹣k与直线y=x只有一个公共点,求m的值;
(3)若一次函数y=(2﹣n)x+4﹣2n的图象与定点抛物线y=﹣x2﹣x+2的交点的横坐标分别为x1和x2,且x1<3<x2,求n的取值范围.
【解答】解:(1)由题意,∵当x=﹣2时,对于二次函数y=﹣3x2﹣3x+6,
∴y=﹣3×4+6+6=0.
∴该二次函数过(﹣2,0).
∴二次函数y=﹣3x2﹣3x+6的图象是“定点抛物线”.
(2)由题意,∵定点抛物线y=x2+(m+1)x+2﹣k与直线y=x只有一个公共点,
∴可得方程x=x2+(m+1)x+2﹣k,即x2+mx+2﹣k=0满足Δ=m2﹣4(2﹣k)=0.
又y=x2+(m+1)x+2﹣k为定点抛物线,
∴4﹣2(m+1)+2﹣k=0,则k=4﹣2m.
∴m2﹣4(﹣2+2m)=0.
∴m=4±2.
(3)令﹣x2﹣x+2=(2﹣n)x+4﹣2n,
则(x+2)(x﹣1)=(n﹣2)(x+2),
∴(x+2)(x﹣1﹣n+2)=(x+2)(x﹣n+1)=0.
∴交点的横坐标为﹣2和n﹣1.
∵x1<3<x2,
∴n﹣1>3.
∴n>4.
20.(2024秋•诸暨市校级月考)定义:若一个函数图象上存在纵坐标是横坐标的﹣2倍的点,则称该点为这个函数图象的“逆倍点”.
(1)若点M(a,﹣2a)是二次函数y=x2+2x的图象上的“逆倍点”,则a= 0或﹣4 .
(2)若点P(p,2)是二次函数y=x2+bx+c的图象上唯一的“逆倍点”,求这个二次函数的表达式;
(3)若二次函数y=ax2+bx+c(a,b是常数,a>0)的图象过点(0,2),且图象上存在两个不同的“逆倍点”A(x1,﹣2x1),B(x2,﹣2x2),且满足﹣1<x1<1,|x1﹣x2|=2,如果z=b2+4b+1,请求出z的取值范围.
【解答】解:(1)将点M的坐标代入二次函数表达式得:﹣2a=a2+2a,
解得:a=0或﹣4,
故答案为:0或﹣4;
(2)点P(p,﹣2)是二次函数y=x2+bx+c的图象上唯一的“逆倍点”,
即抛物线y=x2+bx+c与直线y=﹣2x的唯一交点为P(﹣1,2),
∴方程x2+bx+c=﹣2x的根为:x1=x2=﹣1,
即方程x2+(b+2)x+c=0可写为(x+1)2=0,
∴x2+(b+2)x+c=x2+2x+1.
∴b=0,c=1,
∴二次函数的表达式为y=x2+1;
(3)∵二次函数y=ax2+bx+c(a,b是常数,a>0)的图象过点(0,2),
∴c=2,
∴y=ax2+bx+2,
∵图象上存在两个不同的“逆倍点”A(x1,﹣2x1),B(x2,﹣2x2),
∴﹣2x1=+bx1+2,﹣2x2=+bx2+2,
∴+(b+2)x1+2=0,+(b+2)x2+2=0,
∴x1、x2是方程ax2+(b+2)x+2=0的两个实数根,
∴x1+x2=﹣,x1•x2=,
∵|x1﹣x2|=2,
∴(x1﹣x2)2=4,
∴(x1+x2)2﹣4x1x2=(﹣)2﹣4×=4,
∴b2+4b+4﹣8a=4a2,
∴z=b2+4b+1=4(a+1)2﹣7,
∵|x1﹣x2|=2,
∴x1﹣x2=﹣2或x2﹣x1=2,
∵﹣1<x1<1,
∴﹣3<x2<﹣1或1<x2<3,
∴﹣3<x1•x2<3,
∴﹣3<<3,
∵a>0,
∴a>,
∴4(a+1)2﹣7<4×(+1)2﹣7=,
∴z>.
21.(2024秋•番禺区校级月考)我们定义:把y2=ax叫做函数y=ax2的伴随函数.比如:y2=x就是y=x2的伴随函数.数形结合是学习函数的一种重要方法,对于二次函数y=ax2(a≠0的常数),若点(m,n)在函数y=ax2的图象上,则点(﹣m,n)也在其图象上,即从数的角度可以知道它的图象关于y轴对称.解答下列问题:
(1)y2=x的图象关于 x 轴对称;
(2)①直接写出函数y=4x2的伴随函数的表达式 y2=4x ;
②在如图①所示的平面直角坐标系中画出y=4x2的伴随函数的大致图象;
(3)若直线y=kx﹣3k(k≠0)与y=4x2的伴随函数图象交于A、B两点(点A在点B的上方),连接OA、OB,且△ABO的面积为12,求k的值;
【解答】解:(1)∵点(m,n)和点(m,﹣n)都在y2=x的图象上,
∴y2=x的图象关于x轴对称,
故答案为:x;
(2)①由伴随函数的定义可得:函数y=4x2的伴随函数的表达式y2=4x;
②在y2=4x中,
当x=0时,y=0;
当x=1时,y=±2,
当x=4时,y=±4,
描点连线绘制函数图象如下:
故答案为:y2=4x;
(3)由,消去x得到ky2﹣4y﹣12k=0,
∴,y1•y2=﹣12,
∴,
在y=kx﹣3k中,令y=0,则kx﹣3k=0,
解得x=3,
∴C(3,0),
∴,即,
解得:k=±1.
22.(2023秋•洪泽区校级期中)小明在课外学习时遇到这样一个问题:
定义:如果二次函数(a1≠0,a1,b1,c1是常数)与(a2≠0,a2,b2,c2是常数)满足a1+a2=0,b1=b2,c1+c2=0,则称这两个函数互为“旋转函数”.求y=﹣x2+3x﹣2函数的“旋转函数”.
小明是这样思考的:由y=﹣x2+3x﹣2函数可知a1=﹣1,b1=3,c1=﹣2,根据a1+a2=0,b1=b2,c1+c2=0求出a2,b2,c2,就能确定这个函数的“旋转函数”.
请参考小明的方法解决下面的问题:
(1)写出函数y=﹣x2+3x﹣2的“旋转函数”;
(2)若函数与互为“旋转函数”,求(m+n)2023的值;
(3)已知函数的图象与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C,点A、B、C关于原点的对称点分别是A1、B1、C1.试证明经过点A1、B1、C1的二次函数与函数互为“旋转函数”.
【解答】(1)解:∵a1=﹣1,b1=3,c1=﹣2,
∴﹣1+a2=0,b2=3,﹣2+c2=0,
∴a2=1,b2=3,c2=2,
∴函数y=﹣x2+3x﹣2的“旋转函数”为y=x2+3x+2;
(2)解:根据题意得,﹣3+n=0,解得m=﹣4,n=3,
∴(m+n)2023=(﹣4+3)2023=﹣1;
(3)证明:当x=0时,,则C(0,﹣2),
当y=0时,,
解得x1=1,x2=﹣4,
则A(1,0),B(﹣4,0),
∵点A、B、C关于原点的对称点分别是A1,B1,C1,
∴A1(﹣1,0),B1(4,0),C1(0,2),
设经过点A1,B1,C1的二次函数解析式为y=a2(x+1)(x﹣4),
把C1(0,2)代入得a2•1•(﹣4)=2,
解得,
∴经过点A1,B1,C1的二次函数解析式为,
而,
∴,,c1+c2=﹣2+2=0,
∴经过点A1、B1、C1的二次函数与函数互为“旋转函数”.
23.(2023秋•天宁区校级月考)定义:在平面直角坐标系xOy中,函数图象上到一条坐标轴的距离等于a(a≥0),到另一条坐标轴的距离不大于a的点叫做该函数图象的“a级方点”.例如,点(2,3)为双曲线的“3级方点”,点为直线的“级方点”.
(1)下列函数中,其图象的“1级方点”恰有两个的是 ①③ (只填序号);
①y=x;
②;
③.
(2)已知y关于x的二次函数y=﹣(x﹣a+1)2+3(a﹣1)2﹣3(a﹣1)+2,
①当a=2时,该函数图象的“2级方点”的坐标是 (2,1)或(0,2)或(﹣1,﹣2) ;
②当该函数图象的“a级方点”恰有三个时,求a的值.
【解答】解:(1)函数图象的“1级方点”是指函数图象上落在以原点为中心,边长为2且一边平行于x轴的正方形上的点,
①直线y=x与正方形有两个交点(1,1)和(﹣1,﹣1);
②反比例函数与正方形没有交点;
③抛物线与正方形有两个交点和.
故答案为:①③;
(2)①把a=2代入y=﹣(x﹣a+1)2+3(a﹣1)2﹣3(a﹣1)+2得:
y=﹣(x﹣1)2+3(2﹣1)2﹣3(2﹣1)+2=﹣(x﹣1)2+2,
∵函数图象的“2级方点”是指函数图象上落在以原点为中心,边长为4且一边平行于x轴的正方形上的点,
∴把x=2代入y=﹣(x﹣1)2+2得:y=1,
把x=﹣2代入y=﹣(x﹣1)2+2得:y=﹣7,
把y=2代入y=﹣(x﹣1)2+2得:2=﹣(x﹣1)2+2,
解得:x=0,
把y=﹣2代入y=﹣(x﹣1)2+2得:﹣2=﹣(x﹣1)2+2,
解得:x=3或x=﹣1,
∴当a=2时,该函数图象的“2级方点”的坐标是(2,1)或(0,2)或(﹣1,﹣2).
②∵二次函数y=﹣(x﹣a+1)2+3(a﹣1)2﹣3(a﹣1)+2,
∴抛物线的开口向下,顶点为[a﹣1,3(a﹣1)2﹣3(a﹣1)+2],
当抛物线顶点在y=a时,抛物线恰有三个“a级方点”,如图,
则3(a﹣1)2﹣3(a﹣1)+2=a,
解得;
②当抛物线经过点(a,a)时,抛物线恰有三个“a级方点”,
则﹣1+3(a﹣1)2﹣3(a﹣1)+2=a,
解得(不合题意,舍去),
∴a的值为2,,.
24.(2023秋•鲤城区校级月考)在平面直角坐标系中,如果一个点的纵坐标恰好是横坐标的倍,那么我们就把这个点定义为“萌点”.
(1)若一次函数y=kx+2k﹣1的图象上有一个“萌点”的横坐标是﹣3,求k值;
(2)若二次函数的图象上没有“萌点”,求k的取值范围.
【解答】解:(1)∵一次函数y=kx+2k﹣1的图象上有一个“萌点”的横坐标是﹣3,
∴该“萌点”坐标为,
∴,
解得:;
(2)设点是二次函数的图象上任意一点,
∴,
即,
根据题意可知,点不是二次函数图象上的点,
∴一元二次方程没有实数解,
∴,
解得:.
25.(2023秋•姑苏区校级月考)定义:将函数C的图象绕点P(0,n)旋转180°,得到新的函数C1的图象,我们称函数C1是函数C关于点P的相关函数.例如:当n=1时,函数关于点P(0,1)的相关函数为.
(1)当n=0时,
①二次函数y=x2关于点P的相关函数为 y=﹣x2 ;
②点A(2,3)在二次函数y=ax2﹣2ax+a(a≠0)关于点P的相关函数的图象上,求a的值;
(2)函数关于点P的相关函数是,则n= ﹣ ;
(3)当﹣1≤x≤2时,二次函数y=﹣2x2+4nx﹣n2的相关函数的最小值为﹣1,求n的值.
【解答】解:(1)①n=0时,点P(0,0),则相关函数为:y=﹣x2,
故答案为:y=﹣x2;
②二次函数y=ax2﹣2ax+a的顶点为:(1,0),
∴新函数的顶点为(﹣1,0),
则新函数的表达式为:y=﹣a(x+1)2,
将点A的坐标代入上式并解得:;
(2)两个函数的顶点分别为:、(0,,
由中点公式得:,
解得:;
故答案为:﹣;
(3)函数y=﹣2x2+4nx﹣n2=﹣2(x﹣n)2+n2,
∴顶点坐标为(n,n2),
则相关函数顶点坐标为(﹣n,2n﹣n2),
则相关函数的表达式为y=2(x+n)2+2n﹣n2,
①当﹣n<﹣1,即n>1时,
函数在x=﹣1时,取得最小值,
即2(﹣1+n)2+2n﹣n2=﹣1,
无解,故舍去;
②当﹣1≤﹣n≤2,即﹣2≤n≤1时,
函数在顶点处取得最小值,即2n﹣n2=﹣1,
解得(舍)或,
③当﹣n>2,即n<﹣2时,
函数在x=2时,取得最小值,
即2(2+n)2+2n﹣n2=﹣1,
解得n=﹣1(舍)或﹣9;
综上,或﹣9.
26.(2023秋•石峰区月考)定义:已知y是x的函数,若函数图象上存在一点P(a,a+2),则称点P为函数图象上的“沉毅点”.例如:直线y=3x﹣2上存在的“沉毅点”是P(2,4).
(1)判断直线y=﹣x+4上是否有“沉毅点”?若有,直接写出其坐标;若没有,请说明理由;
(2)若抛物线y=x2+3x+2﹣k上存在两个“沉毅点”A(x1,y1)和B(x2,y2)且|x1﹣x2|=2,求k的值;
(3)若二次函数的图象上存在唯一的“沉毅点”,且当﹣2≤m≤3时,n的最小值为t+4,求t的值.
【解答】解:(1)有,理由如下:
将点P的坐标代入函数表达式得:a+2=﹣a+4,
解得:a=1,
即直线y=﹣x+4上有“沉毅点”,是(1,3);
(2)由题意得方程x2+3x+2﹣k=x+2有两个根,即方程x2+2x﹣k=0有两个根,
∴Δ=4+4k>0,
∴k>﹣1,
∴,
∴,,
∵|x1﹣x2|=2,
∴,
∴,
∴,
∴4(k+1)=4,
解得:k=0;
(3)∵二次函数的图象上存在唯一的“沉毅点”,
∴二次方程有两个相同的根,
变形为,
∴,
∴n=(m﹣t)2﹣t+2,
该函数图象开口向上,对称轴为直线m=t,
①当对称轴是直线m=t≥3时,函数在m=3时,取得最小值t+4,
即:n=(3﹣t)2﹣t+2=t+4,
解得:t1=7,t2=1(舍去);
②当对称轴是m=t≤﹣2时,函数在m=﹣2时,取得最小值t+4,
即:n=(﹣2﹣t)2﹣t+2=t+4,
∴(t+1)2=﹣1,此方程无解;
③当对称轴是﹣2<m=t<3时,函数在m=t时,取得最小值t+4,
即:n=(t﹣t)2﹣t+2=t+4,
解得:t=﹣1.
综上所述,t的值为7或﹣1.
27.(2022•荔城区校级开学)定义:若一个函数图象上存在横、纵坐标相等的点,则称该点为这个函数图象的“等值点”.
(1)若二次函数y=x2+bx+2的图象上存在唯一的“等值点”,求b的值;
(2)若将函数y=﹣x2+2的图象在x轴下方的部分沿x轴翻折,翻折后的部分与图象其余部分组成新的图象,求该图象上的所有“等值点”的坐标;
(3)若将函数y=﹣x2+2的图象在直线y=m下方的部分沿直线y=m翻折,翻折后的部分与图象的其余部分组成新的图象,当该图象上恰好有三个“等值点”时,请直接写出的m值.
【解答】解:(1)根据题意得:方程x=x2+bx+2只有一个实数根,
整理得:x2+(b﹣1)x+2=0,
∴Δ=(b﹣1)2﹣4×2=0,
解得:;
(2)对于y=﹣x2+2,
当y=0时,0=﹣x2+2,
∴,
∴抛物线与x轴的交点坐标为,,
∴翻折后的函数解析式为或或,
当x=x2﹣2时,解得:x1=2,x2=﹣1(舍去),
当x=﹣x2+2时,解得:x1=1,x2=﹣2(舍去),
∴该图象上的所有“等值点”的坐标为(2,2),(1,1);
(3)该图象上恰好有三个“等值点”时,即可理解为翻折后的部分与图象的其余部分组成新的图象与直线y=x有三个交点,
当x=﹣x2+2时,解得:x1=1,x2=﹣2,
∴函数y=﹣x2+2的图象上的“等值点”的坐标为(﹣2,﹣2),(1,1),
如图,当m=﹣2时,该图象与直线y=x有三个交点,即该图象上恰好有三个“等值点”
∴m=﹣2符合题意,
如图,当m<﹣2时,该图象与直线y=x有四个交点,即该图象上恰好有四个“等值点”
∴m<﹣2不符合题意,
如图,当m>﹣2时,该图象与直线y=x的交点少于三个,即该图象上的“等值点”少于三个,
∴m>﹣2不符合题意,
综上所述,当该图象上恰好有三个“等值点”时,m=﹣2.
28.(2024•岳麓区校级三模)若定义纵坐标与横坐标平方的差为常数的点为“晨点”.
(1)当这个常数为1时,下列函数存在“晨点”的请划“√”,不存在的请划“×”.
①y=x﹣3( × );
②( √ );
③y=﹣x2( × ).
(2)若二次函数y=﹣x2+4ax+a有且只有一个“晨点”,且点(2,5)关于该二次函数的“晨点”的对称点恰好也是“晨点”,求这个二次函数的解析式;
(3)已知A(a,0),B(b,0),其中a<0<b,“晨点”C在y轴上,直线AC和直线BC上的另一个“晨点”分别为D,E,若四边形ABDE能组成平行四边形,且有四边形ABDE面积不超过4,则四边形周长是否存在最大值,如果存在,请求出最大值,如果不存在请说明理由.
【解答】解:(1)①y﹣x2=x﹣3﹣x2=1,即:x2﹣x+4=0,
∵Δ=(﹣1)2﹣4×1×4=﹣15<0,
∴x2﹣x+4=0无实根,
∴y=x﹣3不存在常数为1的“晨点”;
②y﹣x2=8﹣x2=1,即:,当x>0时,函数y=2随x增大而减小,y=x2+1随x增大而增大,必然存在交点,
∴ 存在常数为1的“晨点”,
③y﹣x2=﹣x2﹣x2=1,即:2x2+1=0,
∵Δ=﹣4×1×1=﹣4<0,
∴2x2+1=0无实根,
∴y=﹣x2不存在常数为1的“晨点”,
故答案为:×;√;×,
(2)设常数为b,则:y﹣x2=﹣x2+4ax+a﹣x2=b,即:2x2﹣4ax+b﹣a=0,整理得:2(x﹣a)2﹣2a2+b﹣a=0,
∵二次函数y=﹣x2+4ax+a有且只有一个“晨点”,
∴方程2(x﹣a)2﹣2a2+b﹣a=0只有一个实根,当x=a,且b=2a2+a时,y=﹣a2+4a•a+a=3a2+a,
∴该二次函数的“晨点”坐标为(a,3a2+a),
设点(2,5)关于该二次函数的“晨点”的对称点坐标 为(m,n),则:,即:,
∵(m,n)也是“晨点”,
∴n﹣m2=b,代入得:b=6a2+2a﹣5﹣(2a﹣2)2=2a2+10a﹣9,
∴b=2a2+10a﹣9=2a2+a,解得:a=1,
故答案为:y=﹣x2+4x+1;
(3)设C(0,c),
∵C(0,c)是“晨点”,
∴常数为:c﹣02=c,
设直线AC的解析式为:y=k1x+b1,则:,解得 ,
∴直线AC的解析式为:y=﹣x+c,
设直线BC的解析式为:y=k2x+b2,则:,解得:,
∴直线BC的解析式为:y=﹣,
∵直线AC和直线BC上的另一个“晨点”分别为D,E,设 ,,则:﹣,﹣,整理得:d(d+)=0,,
∵d≠0,e≠0,
∴d=﹣,e=﹣,
∴ (﹣,+c),
当四边形ABDE能组成平行四边形时,
,整理得,,
∵a﹣b≠0,
∴ab+c=0,且a+b=0,
∴a=﹣b,c=﹣ab,
则:A(﹣b,0),B(b,0),D(b,2b2),E(﹣b,2b2),
∴ABDE是矩形,
∴AB=DE=b﹣(﹣b)=2b,BD=AE=2b2﹣0=2b2,
∴,解得:b≤1,
∴四边形ABDE的周长为:2(AB+BD)=2(2b+2b2)=4b2+4b≤8,
∴四边形ABDE的周长最大值为8.
29.二次函数y=a(x﹣h)2+k(a≠0)的图象是抛物线,定义一种变换,先作这条抛物线关于原点对称的抛物线y′,再将得到的对称抛物线y′向上平移m(m>0)个单位,得到新的抛物线ym,我们称ym叫做二次函数y=a(x﹣h)2+k(a≠0)的m阶变换.
(1)二次函数y=2(x+3)2﹣2的顶点关于原点的对称点为 (3,2), ,这个抛物线的2阶变换的解析式为 y=﹣2(x﹣3)2+4 ;
(2)若二次函数M的5阶变换的关系式为.
①二次函数M的解析式为 y=﹣(x﹣1)2+1 ;
②若二次函数M的顶点为点A,与x轴相交的两个交点中右侧交点为B,P是y轴上的一个动点,请求出使△PAB周长最小时,点P的坐标.
【解答】解:(1)二次函数y=2(x+3)2﹣2的顶点坐标为(﹣3,﹣2),
∴该点关于原点的对称点为(3,2),
作这条抛物线关于原点对称的抛物线y′,
则有y′=﹣2(x﹣3)2+2,
将抛物线y′=﹣2(x﹣3)2+2向上平移2个单位长度,
可得,
所以原抛物线的2阶变换的解析式为y=﹣2(x﹣3)2+4,
故答案为:(3,2),y=﹣2(x﹣3)2+4;
(2)①将抛物线向下平移5个单位得到,
此时该抛物线的顶点坐标为(﹣1,﹣1),
该点关于原点的对称点为(1,1),
即二次函数M的顶点坐标为(1,1),
∴二次函数M的解析式为y=﹣(x﹣1)2+1.
故答案为:y=﹣(x﹣1)2+1;
②如图,
对于抛物线M:y=﹣(x﹣1)2+1,
其顶点坐标A的坐标为(1,1),
令y=0,可有﹣(x﹣1)2+1=0,
解得x1=0,x2=2,
∵与x轴相交的两个交点中右侧交点为B,
∴B(2,0),
作点B关于y轴的对称点B′,则B′(﹣2,0),
∴BP=B′P,
∴△PAB周长=AB+BP+AP=AB+AP+B′P,
∴当点A、P、B′三点共线时,△PAB的周长最小,
设直线AB′的解析式为y=kx+b,
将点A(1,1),B′(﹣2,0)代入,
可得,解得,
∴直线AB′的解析式为,
令x=0,则有,
∴点P的坐标为.
30.(2023秋•秦淮区校级月考)【定义】在平面直角坐标系中,有一条直线x=m,对于任意一个函数图象,把该图象在直线x=m上的点以及直线x=m右边的部分向上平移n个单位长度(n>0),再把直线x=m左边的部分向下平移n个单位长度,得到一个新的函数图象,则这个新函数叫做原函数关于直线x=m的“n分移函数”.例如:函数y=x关于直线x=0的“1分移函数”为y=.
【概念理解】
(1)已知点P1(3,3)、P2(3,4)、P3(0,﹣4),其中在函数y=x﹣2关于直线x=2的“2分移函数”图象上的点有 P1,P3 ;
【拓展探究】
(2)若二次函数y=﹣x2+2x+6关于直线x=3的“n分移函数”与x轴有三个公共点,是否存在n,使得这三个公共点的横坐标之和为,若存在请求出n的值,若不存在,请说明理由.
【深度思考】
(3)已知,B(0,2),C(4,0),D(0,﹣2),若函数y=x2﹣bx(b>0)关于直线x=0的“3分移函数”图象与四边形ABCD的边恰好有4个公共点,请直接写出b的取值范围.
【解答】解:(1)函数y=x﹣2关于直线x=2的“2分移函数”为y=,代入点P1(3,3)、P2(3,4)、P3(0,﹣4)分别验证,得到在图象上的点有P1,P3.
故答案为:P1,P3;
(2)二次函数y=﹣x2+2x+6关于直线x=3的“n分移函数”为y=,当x=1时,y=7﹣n;把x=3代入y=﹣x2+2x+6﹣n得y=3﹣n,图象与x轴有三个公共点,必须满足,
∴3<n<7,
设函数图象与x轴的三个公共点的横坐标分别为x1、x2、x3且x1<x2<3≤x3,
∵y=﹣x2+2x+6﹣n的对称轴为直线x=1,
∴(x1,0)与(x2,0)关于直线x=1对称,
∴x1+x2=2,
∵三个公共点的横坐标之和为3+2,
∴x3=1+2,
把(1+2,0)代入y=﹣x2+2x+6+n得n=5;
(3)函数y=x2﹣bx(b>0)关于直线x=0的“3分移函数”为y=,
∵y=x2﹣bx+3=(x﹣)2﹣+3,
∴顶点为(,﹣+3),
把x=4代入y=x2﹣bx+3=19﹣4b,把A(,0)代入y=x2﹣bx﹣3得b=,
①当b=时,﹣+3=﹣<﹣2,且19﹣4b=﹣3<0,此时共三个交点,不满足题意;
②当b>时,﹣+3<﹣<﹣2,且19﹣4b<﹣3<0,此时共四个交点,满足题意;
③当0<b<时,b越大顶点的纵坐标﹣+3越小,
设直线CD的表达式为y=kx﹣2,代入C(4,0)得k=,
∴y=x﹣2,
y=x﹣2与y=x2﹣bx+3联立得,
∴x﹣2=x2﹣bx+3,
∴x2﹣(b+)x+5=0,
∴Δ=(b+)2﹣20=0,
∴b=2﹣或b=﹣2﹣(舍),
图象与四边形ABCD的边恰好有4个公共点,应满足:
,
∴2﹣<b<,
综上,b的取值范围为b>或2﹣<b<.
31.(2023•同安区二模)定义:对于给定的二次函数y=ax2+bx+c(a≠0),把形如y=的函数称为二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的对联函数.如图,已知矩形ABCD的顶点坐标分别为A(1,1),B(1,3),C(﹣3,3),D(﹣3,1).
(1)已知二次函数y=x2﹣2x+c,若点Q(0,4)在这个二次函数图象上,求该二次函数的对联函数;
(2)在(1)的条件下,求出这个二次函数的对联函数图象与矩形ABCD的边的交点坐标;
(3)当二次函数y=x2﹣bx(b>0)的对联函数的图象与矩形ABCD只有2个交点时,求b的取值范围.
【解答】解:(1)把点Q(0,4)代入二次函数y=x2﹣2x+c,解得c=4,
∴二次函数为y=x2﹣2x+4,
∴二次函数y=x2﹣2x+4(a≠0)的对联函数为y=.
(2)把y=1和y=3分别代入对联函数y=x2﹣2x+4=(x﹣1)2+3和y=﹣x2﹣2x+4=﹣(x+1)2+5,
y=x2﹣2x+4=(x﹣1)2+3,
y=1时,x2﹣2x+4=1无实数根.
y=3时,x2﹣2x+4=3,得x=1.
∴交点为点B(1,3),
y=1和y=3分别代入y=﹣x2﹣2x+4=﹣(x+1)2+5,
﹣x2﹣2x+4=1,﹣x2﹣2x+4=3,
解得:x=1和﹣3,x=﹣1+,x=﹣1﹣,
∴交点坐标为(﹣3,1)(1,1)(﹣1+,3)(﹣1﹣,3).
综上所述:这个二次函数的对联函数图象与矩形ABCD的边的交点坐标为(1,3)、(﹣3,1)、(1,1)、(﹣1+,3)、(﹣1﹣,3).
(3))y=x2﹣bx=(x﹣)2﹣把点A(1,1)时,代入的b=0,不合题意.当b>0时,图象向右下方平移,此时与矩形ABCD没有交点.
对联函数y=﹣x2﹣bx=﹣(x+)2+,当=1时,抛物线与矩形ABCD的AD边有一个交点,此时b=2;
当y=﹣x2﹣bx=﹣(x+)2+与BC边相切时,此时=3,可得b=2.当b>2时.抛物线向上平移到过点C时与矩形ABCD的边有三个交点.此时b=4,
当b>4时,抛物线与矩形ABCD的CB和AD边各有一个交点.
∴b的取值范围是2<b<2和b>4.
32.定义:如果二次函数是常数)与是常数)满足a1+a2=0,b1=b2,c1+c2=0,则这两个函数互为“旋转函数”.
(1)写出函数y=x2﹣4x+3的旋转函数.
(2)若函数y=5x2+(m﹣1)x+n与y=﹣5x2﹣nx﹣3互为旋转函数,求(2m+n)2025的值.
(3)已知函数y=2(x﹣1)(x+3)的图象与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C,点A,B,C关于原点的对称点分别是A1、B1、C1,试求证:经过点A1,B1,C1的二次函数与y=2(x﹣1)(x+3)互为“旋转函数”.
【解答】(1)解:由题意,设所求旋转函数为y=ax2+bx+c,
∴.
∴.
∴所求旋转函数的解析式为:y=﹣x2﹣4x﹣3.
(2)解:由题意得,,
∴.
∴(2m+n)2025=(﹣4+3)2025=(﹣1)2025=﹣1.
(3)证明:由题意得,A(1,0),B(3,0),C(0,﹣6),
∴A1(﹣1,0),B1(﹣3,0),C1(0,6).
又y=2(x﹣1)(x+3)=2x2+4x﹣6,
且经过点A1,B1,C1的二次函数为y=﹣2(x+1)(x﹣3)=﹣2x2+4x+6,
∵,
∴两个函数互为“旋转函数”.
33.(2024•长沙模拟)定义:如果实数m,n满足m2﹣2n=t,n2﹣2m=t,且m≠n,t为常数,那么称点P(m,n)为“改革创新点”,例如点(﹣2,0)是“改革创新点”.
(1)(1,1),(5,﹣3),(﹣3,1)三个点中,点 (﹣3,1) 是“改革创新点”;
(2)设函数(x<0),y=x﹣b(b>0)的图象的“改革创新点”分别为点A,B,过点B作BC⊥x轴,垂足为C.当△ABC的面积为3时,求b的值;
(3)若点Q(a,b)是“改革创新点”,用含t的表达式表示ab,并求二次函数y=t2﹣3t+3的函数值y的取值范围.
【解答】解:(1)由题意,对于(1,1),12﹣2×1=﹣1,12﹣2×1=﹣1,1=1,
∴(1,1)不是“改革创新点”.
对于(5,﹣3),52﹣2×(﹣3)=31,(﹣3)2﹣2×5=﹣1,31≠﹣1,5≠﹣3,
∴(5,﹣3)不是“改革创新点”.
对于(﹣3,1),(﹣3)2﹣2×1=7,12﹣2×(﹣3)=7,﹣3≠1,
∴(﹣3,1)是“改革创新点”.
故答案为:(﹣3,1).
(2)由题意,∵m2﹣2n=t,n2﹣2m=t,
∴m2﹣2n=n2﹣2m.
∴m2﹣n2+2m﹣2n=0.
∴(m﹣n)(m+n+2)=0.
∵m≠n,
∴m﹣n≠0.
∴m+n+2=0.
∴n=﹣m﹣2.
又m≠n,
∴m≠﹣1,n≠﹣1.
∴“改革创新点”(m,n)在直线y=﹣x﹣2(x≠﹣1)上.
∴A、B分别为y=﹣x﹣2与函数y=﹣及y=x﹣b的交点.
联列方程组,
∴或(x<0,舍去).
∴A(﹣3,1).
又联列方程组,
∴.
∴B(b﹣1,﹣b﹣1).
过点A作AM⊥直线BC于M,
∴AM=|xB﹣xA|=|b+2|=b+2(∵b>0,∴b+2>0.)
∵b>0,
∴﹣b<0.
∴﹣b﹣1<﹣1.
∴yB=﹣b﹣1<﹣1<1.
∴CB=|yB|=﹣yB=b+1.
∴S△ABC=CB•AM=(b+1)(b+2)=3.
∴b=2或b=﹣8(舍去).
∴此时xB=b﹣1=0,B在y轴上.
∴C与O重合,M在y轴上.
∴b=2.
(3)由题意可得,a+b=﹣2,
∴(a+b)2=4.
又2t=t+t=a2﹣2b+b2﹣2a=a2+b2﹣2(a+b)
=a2+b2+4,
∴a2+b2=2t﹣4.
又∵(a+b)2=a2+2ab+b2=4,
∴2ab=4﹣(a2+b2)=4﹣(2t﹣4)=8﹣2t.
∴ab=4﹣t.
∵a+b=﹣2,
∴b=﹣2﹣a.
∴ab=a(﹣2﹣a)=﹣(a2+2a)=﹣(a+1)2+1.
∵s≠b≠﹣1,
∴(a+1)2≠0.
∴(a+1)2>0.
∴﹣(a+1)2<0.
∴ab<1.
∴4﹣t<1.
∴t>3.
∴y=t2﹣3t+3=t2﹣3t++=(t﹣)2+.
∵t>3,
∴t﹣>.
∴(t﹣)2>.
∴y=(t﹣)2+>+=3.
∴y>3.
综上所述,ab=4﹣t,y>3.
34.(2024•龙岗区校级模拟)【定义】在平面直角坐标系中,对“纵横值”给出如下定义:
点A(x,y)是函数图象上任意一点,纵坐标y与横坐标x的差“y﹣x”称为点A的“纵横值”.
函数图象上所有点的“纵横值”中的最大值称为函数的“最优纵值”.
【举例】已知点A(1,3)在函数y=2x+1图象上.
点A(1,3)的“纵横值”为y﹣x=3﹣1=2;
函数y=2x+1图象上所有点的“纵横值”可以表示为y﹣x=2x+1﹣x=x+1,当3≤x≤6时,x+1的最大值为6+1=7,所以函数y=2x+1(3≤x≤6)的“最优纵横值”为7.
【问题】根据定义,解答下列问题:
(1)①点B(﹣6,2)的“纵横值”为 8 ;
②求出函数y=+x(2≤x≤4)的“最优纵横值”;
(2)若二次函数y=﹣x2+bx+c的顶点在直线x=上,且最优纵横值为5,求c的值;
(3)若二次函数y=﹣x2+(2b+1)x﹣b2+3,当﹣1≤x≤4时,二次函数的最优纵横值为2,直接写出b的值.
【解答】解:(1)①∵B(﹣6,2),
∴2﹣(﹣6)=8,
∴点B(﹣6,2)的“纵横值”为8,
故答案为:8;
②y﹣x=+x﹣x=,
∵2≤x≤4,
∴1≤y≤2,
∴函数y=+x(2≤x≤4)的“最优纵横值”为2;
(2)∵抛物线的顶点在直线x=上,
∴b=3,
∴y=﹣x2+3x+c,
∴y﹣x=﹣x2+2x+c=﹣(x﹣1)2+c+1,
∵最优纵横值为5,
∴c+1=5,
解得c=4;
(3)∵y﹣x=﹣x2+2bx﹣b2+3=﹣(x﹣b)2+3,
∴当x=b时,y﹣x有最大值3,
当b>4时,﹣16+8b﹣b2+3=2,解得b=5或b=3(舍);
当b<﹣1时,﹣1﹣2b﹣b2+3=2,解得b=0(舍)或b=﹣2;
综上所述:b的值为5或﹣2.
35.(2024春•雨花区期末)定义:若一个函数图象与直线y=﹣x有交点,该函数就称为“零和函数”,两个函数图象的交点称为“零和点”,例如:y=x+2图象与y=﹣x的交点是(﹣1,1),则y=x+2是“零和函数”,交点(﹣1,1)是“零和点”.
(1)以下两个函数:①y=2x﹣1,②y=x2+x+4,是“零和函数”的是 ① (填写序号);
(2)一个“零和函数”y=x2+mx+n(m,n均为常数)图象与x轴有交点(2,0),顶点恰好是“零和点”,求该二次函数的解析式;
(3)若二次函数y=ax2+bx+c(a,b,c均为常数,且a<0)的图象上有两个不同的“零和点”A(x1,y1)和B(x2,y2),且,该二次函数的图象与y轴交点的纵坐标是,若已知,求M的取值范围.
【解答】解:(1)若一个函数图象与直线y=﹣x有交点,该函数就称为“零和函数”,两个函数图象的交点称为“零和点”,据此联立得:
,
解得,即函数y=2x﹣1的图象与直线y=﹣x有交点,为,由“零和函数”定义可得①是“零和函数”;
联立,
则x2+2x+4=0,由Δ=22﹣4×1×4=﹣12<0,得方程组无解,即函数y=x2+x+4的图象与直线y=﹣x无交点,由“零和函数”定义可得②不是“零和函数”;
故答案为:①;
(2)一个“零和函数”y=x2+mx+n(m,n均为常数)图象与x轴有交点(2,0),顶点恰好是“零和点”,
∴的顶点为,
∴,
∵y=x2+mx+n(m,n均为常数)图象与x轴有交点(2,0),
∴4+2m+n=0,
联立,
则m2+10m+16=0,即(m+2)(m+8)=0,解得m=﹣2或m=﹣8,∵y=x2+mx+n是“零和函数”,
∴或,
∴该二次函数的解析式y=x2﹣2x或y=x2﹣8x+12;
(3)∵二次函数y=ax2+bx+c(a,b,c均为常数,且a<0)的图象上有两个不同的“零和点”A(x1,y1)和B(x2,y2),
∴联立,
则﹣x=ax2+bx+c,即ax2+(b+1)x+c=0,
∴,,
∵,
∴,
∵二次函数的图象与y轴交点的纵坐标是,
∴,则(b+1)2=5a2﹣15a,
∴
=
=
=
=a﹣a2+3a+5
=﹣a2+4a+5
=﹣(a﹣2)2+9,
∵有两个不相等的实数根,
∴Δ=(b+1)2+30a>0,
∴b2+2b+1+30a>0,
∴( 5a2﹣15a﹣1)+1+30a>0,
∴a2+3a>0,
∴a(a+3)>0,
∵题中已知条件a<0,
∴a<﹣3,
∴M的取值范围是M<﹣16,
∴当a<0时,M随着a的增大而增大,即M的取值范围是M<﹣16.
36.(2024春•长沙期末)对某一个函数给出如下定义:对于函数y,若当a≤x≤b,函数值y的取值范围是m≤y≤n,且满足n﹣m=t(b﹣a),则称此函数为“t系郡园函数”.
(1)已知正比例函数y=ax(1≤x≤4)为“1系郡园函数”,则a的值为多少?
(2)已知二次函数y=﹣x2+2ax+a2,当1≤x≤3时,y是“t系郡园函数”,求t的取值范围;
(3)已知一次函数y=kx+1(a≤x≤b且k>0)为“2系郡园函数”,P(x,y)是函数y=kx+1上的一点,若不论m取何值二次函数y=mx2+(m﹣2)x﹣2m+1的图象都不经过点P,求满足要求的点P的坐标.
【解答】解:(1)在正比例函数y=ax中,令x=1得y=a,令x=4得y=4a,
①当a>0时,4a>a,
∴4a﹣a=1×(4﹣1),
解得a=1,
②当a<0时,a>4a,
∴a﹣4a=1×(4﹣1),
∴a=﹣1,
综上所述,a的值是±1;
(2)二次函数 y=﹣x2+2ax+a2 的对称轴为直线x=a,
当x=1时,y=a2+2a﹣1,
当x=3时,y=a2+6a﹣9,
当x=a,y=2a2;
①当a≥3时,n=a2+6a﹣9,m=a2+2a﹣1,
∵y是“t系郡园函数”,
∴(3﹣1)t=n﹣m=(a2+6a﹣9)﹣(a2+2a﹣1)=4a﹣8,
∴t=2a﹣4,
∵a≥3,
∴2a﹣4≥2,
∴t≥2;
②当2≤a<3时,n=2a2,m=a2+2a﹣1,
∴(3﹣1)t=n﹣m=2a2﹣(a2+2a﹣1)=a2﹣2a+1,
∴,
∵2≤a<3,
∴;
③当1<a<2时,n=2a2,m=a2+6a﹣9,
∴2t=n﹣m=a2﹣6a+9,
∴,
∴;
④当a≤1时,n=a2+2a﹣1,m=a2+6a﹣9,
∴2t=n﹣m=﹣4a+8,
∴t=﹣2a+4,
∴t≥2,
综上所述,t的取值范围为;
(3)∵一次函数y=kx+1(a≤x≤b且k>0)为“2系郡园函数”,
∴(kb+1)﹣(ka+1)=2(b﹣a),
解得k=2,
∴一次函数解析式为y=2x+1,
∵y=mx2+(m﹣2)x﹣2m+1=m(x2+x﹣2)﹣2x+1,
∴当x2+x﹣2=0 时,y是定值,即函数图象过定点,
由x2+x﹣2=0得:x1=1,x2=﹣2,
∴y1=﹣1,y2=5,
∴抛物线过定点(1,﹣1),(﹣2,5),
在y=2x+1中,令x=1得y=3,令x=﹣2得y=﹣3,
∴直线y=2x+1过点(1,3),(﹣2,﹣3),
∴P为(1,3),(﹣2,﹣3),
由待定系数法知,过点 (1,﹣1),(﹣2,5)的直线为y=﹣2x+1,
联立,
解得,
∴两直线y=﹣2x+1,y=2x+1相交于(0,1),
∴抛物线也不会过点(0,1),
∴点P的坐标为(1,3),(﹣2,﹣3),(0,1).
37.(2024•焦作模拟)在平面直角坐标系xOy中,正方形OABC的边长为n(n为正整数),点A在x轴正半轴上,点C在y轴正半轴上.若点M(x,y)在正方形OABC的边上,且x,y均为整数,定义点M为正方形OABC的“LS点”.
若某函数的图象与正方形OABC只有两个交点,且交点均是正方形OABC的“LS点”,定义该函数为正方形OABC的“LS函数”.
例如:如图1,当n=2时,某函数的图象C1经过点(0,1)和(2,2),则该函数是正方形OABC的“LS函数”.
(1)当n=1时,若一次函数y=kx+t(k≠0)是正方形OABC的“LS函数”,则一次函数的表达式是 y=x(答案不唯一) (写出一个即可);
(2)如图2,当n=3时,正方形OABC的“整点函数的图象经过BC边上的点D,与边AB相交于点E,请直接写出m的值 3或6 .
(3)当n=4时,二次函数y=ax2+bx+4的图象经过点B.若该函数是正方形OABC的“LS函数”,求a的取值范围;
【解答】解:(1)当t=0时,y=kx,
当k=1时,一次函数的表达式是y=x,
该函数和正方形的交点为(0,0)、(1,1),符合题意,
故答案为:y=x(答案不唯一);
(2)当反比例函数过点B(3,3)时,此时m=3×3=9,
故符合题意的m<9,
则点D、E的坐标分别为:(m,3)、(3,m),
要使D、E点的坐标均为整数且m<9,
则m的值为3或6,
故答案为:3或6;
(3)∵n=4,
∴B(4,4)代入抛物线表达式得:4=16a+4b+4,则b=﹣4a,
∴y=ax2﹣4ax+4,
∴顶点(2,4﹣4a),
图象过B(4,4)和C(0,4)为LS函数
①当a<0时,顶点恒在BC上方,
∴一定是LS函数;
②当a>0时为LS函数.
∴,
∴0<a<1,
综上,a<1且a≠0.
38.(2024•本溪二模)定义:在平面直角坐标系中,图象上任意一点P(x,y)的纵坐标y与横坐标x的差即y﹣x的值称为点P的“坐标差”,例如:点A(3,7)的“坐标差”为7﹣3=4,而图象上所有点的“坐标差”中的最大值称为该图象的“特征值”.
理解:
(1)求二次函数y=﹣x2+7x+1的图象的“特征值”;
运用:(2)若二次函数y=﹣x2﹣bx+c(c≠0)的“特征值”为﹣1,点B与点C分别是此二次函数的图象与x轴,y轴的交点,且点B与点C的“坐标差”相等,求此二次函数解析式;
拓展:(3)如图,矩形ODEF,点O为坐标原点,点E的坐标为(7,4),点D在x轴上,点F在y轴上,二次函数y=﹣x2+px+q的图象的顶点在“坐标差”为3的函数图象1上.
①当二次函数y=﹣x2+px+q的图象与矩形的边只有三个交点时,求此二次函数的解析式;
②当二次函数y=﹣x2+px+q的图象与矩形的边有四个交点时,请直接写出p的取值范围.
参考公式:y=ax2+bx+c(c≠0)=a(x+)2+.
【解答】解:(1)∵y﹣x=﹣x2﹣7x+1﹣x=﹣(x﹣3)2+10,
∴y=﹣x2﹣7x+1的“特征值”为10;
(2)由题意得:点C的坐标为(0,c),
∵点B和点C的“坐标差”相等,
∴点B的坐标为(﹣c,0),
将点B、C的坐标代入抛物线表达式y=﹣x2﹣bx+c得:b=c﹣1,
则y=﹣x2﹣(c﹣1)x+c,
∵y=﹣x2﹣bx+c(c≠0)的“特征值”为﹣1,
∴y﹣x=﹣x2﹣(c﹣1)x+c﹣x=﹣(x+c)2+,
则=﹣1,解得:c=﹣2,
∴b=﹣3,
∴解析式为y=﹣x2+3x﹣2;
(3)①∵“坐标差”为3的一次函数,
∴y﹣x=3,
∴y=x+3,
∴设y=﹣x2+px+q为:y=﹣(x﹣m)2+m+3,
∵直线y=x+3与EF交于点M(1,4),
第一种情况:为抛物线顶点当为M时,抛物线与矩形有三个交点.
把(1,4)代入y=﹣(x﹣m)2+m+3,
解得:m1=1,m2=2(不合题意舍去),
∴m=1,
∴解析式为y=﹣(x﹣1)2+4=﹣x2+2x+3;
第二种情况:当抛物线经过点E时,抛物线与矩形有三个交点.
把(7,4)代入y=﹣(x﹣m)2+m+3,
解得:m1=5,m2=10(不合题意舍去)
∴m=5,
∴解析式为y=﹣(x﹣5)2+8=﹣x2+10x﹣17;
②∵当m=1时,p=2,当m=5时,p=10,
∴2<p<10.
39.(2024•丹东二模)定义:在平面直角坐标系中,函数R的图象经过Rt△ABC的两个顶点,则函数R是Rt△ABC的“勾股函数”,函数R经过直角三角形的两个顶点的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),且x1<x2,当自变量x满足x1≤x≤x2时,此时函数R的最大值记为ymax,最小值记为ymin,h=,则h是Rt△ABC的“DX”值.
已知:在平面直角坐标系中,Rt△ABC,∠ACB=90°,BC∥y轴.
(1)如图,若点C坐标为(1,1),AC=BC=4.
①一次函数y1=﹣x+6是Rt△ABC的“勾股函数”吗?若是,说明理由并求出Rt△ABC的“DX”值,若不是,请说明理由;
②是否存在反比例函数y2=(k≠0)是Rt△ABC的“勾股函数”,若存在,求出k值,不存在,说明理由.
(2)若点A的坐标为(2,2),点B的坐标为(1,m),二次函数y3=x2+bx+c是Rt△ABC的“勾股函数”.
①若二次函数y3=x2+bx+c经过A,C两点,则Rt△ABC的“DX”值h= ;
②若二次函数y3=x2+bx+c经过A,B两点,且与Rt△ABC的边有第三个交点,求m的取值范围;
③若二次函数y3=x2+bx+c经过A,B两点,且Rt△ABC的“DX”值h=,求m的值.
【解答】解:(1)①一次函数y1=﹣x+6是Rt△ABC的“勾股函数”,
由∠ACB=90°,BC∥y轴,点C坐标为(1,1),AC=BC=4,可得:
点A的坐标为(5,1),点B的坐标为(1,5),
∵(5,1)和(1,5)这两点都在直线y1=﹣x+6上,
∴一次函数y1=﹣x+6是Rt△ABC的“勾股函数”,
∵﹣1<0,
∴一次函数y1=﹣x+6的函数值y随x的增大而减小,
∴当1≤x≤5时,ymax=5,ymin=1,
∴h==2,
∴Rt△ABC的“DX”值为2;
②存在,理由如下:
∵点A的坐标为(5,1),点B的坐标为(1,5),
∴1×5=5×1=5,
∴点A和点B在同一个反比例函数y2=图象上,
∴反比例函数y2=是Rt△ABC的“勾股函数”,且k=5;
(2)①∵点A的坐标为(2,2),点B的坐标为(1,m),∠ACB=90°,BC∥y轴,
∴C(1,2),
∵二次函数y3=x2+bx+c经过A,C两点,
∴,
解得:,
∴y3=x2﹣3x+4=(x﹣)2+,1≤x≤2,此时函数y3的最大值为ymax=2,最小值为ymin=,
∴h===,即Rt△ABC的“DX”值为,
故答案为:;
②∵二次函数y3=x2+bx+c经过A,B两点,
∴将A(2,2),B(1,m)代入y3=x2+bx+c得:,
解得:,
∴y3=x2﹣(m+1)x+2m,
∴抛物线的对称轴为:直线x=﹣=,
∵二次函数y3=x2+bx+c与Rt△ABC的边有第三个交点,
∴点B在AC上方,对称轴在点A、C之间,
∴,
∴2<m<3;
③由y3=x2﹣(m+1)x+2m,可得其顶点坐标为:(,),
第一种情况,点B在点A上方,即m>2,
(i)当点B和点A在对称轴左侧,即≥2,解得m≥3,
此时y3随x的增大而减小,
∴ymax=yB=m,ymin=yA=2,
∴h=,
∴m2=,
解得:m1=m2=4,
(ii)当对称轴在点A和点C之间,即2<m<3,
此时yB最大,顶点y值最小,
∴h=,
∴m2=,
解得:m1=2+(舍去),m2=2﹣(舍去),
∵2<m<3,
∴m1,m2都舍掉;
第二种情况,点B在点A下方,即m<2,
(i)当点B和点A在对称轴右侧,即≤1,解得m≤1,
此时y3随x的增大而增大,
∴ymax=yA=2,ymin=yB=m最小,
,∴h=,
∴m2=,
解得:m1=﹣4+4(舍去),m2=﹣4﹣4,
∴m=﹣4﹣4;
(ii)当对称轴在点A和点C之间,即1<m<2,
此时yA最大,顶点y值最小,
∴h=,
∴m2=,
解得:m1=6+3(舍去),m2=6﹣3,
m=6﹣3;
综上所述,m=4,﹣4﹣4,6﹣3.
40.(2024春•海门区校级月考)对某一个函数给出如下定义;当自变量x满足m≤x≤n(m,n为实数,m<n)时,函数y有最大值,且最大值为2n﹣2m,则称该函数为理想函数.
(1)当m=﹣1,n=2时,在①y=x+3;②y=﹣2x+4中, ② 是理想函数;
(2)当n=3m+2时,反比例函数y=是理想函数,求实数m的值;
(3)已知二次函数y=x2﹣nx+m2+2m﹣3是理想函数,且最大值为2m+4.将该函数图象向左平移个单位长度所得图象记为C,(x1,y1),(x2,y2)是图象C上两个不同的点.若x1+x2=4,求证:y1+y2>﹣6.
【解答】(1)解:①,
∵>0,
∴y随x的增大而增大,
当﹣1≤x≤2时,最小值为,最大值为,
则2n﹣2m=4+2=6≠4,
故①不是理想函数;
②y=﹣2x+4,
∵k=﹣2<0,
∴y随x的增大而减小,
当﹣1≤x≤2时,最小值为y=﹣2×2+4=0,最大值为y=﹣2×(﹣1)+4=6,
则2n﹣2m=4+2=6,
故②是理想函数;
故答案为:②.
(2)解:∵m≤x≤3m+2,
∴m<3m+2,
∴m>﹣1,
当m>0时,6m>0,
当0<m≤x≤3m+2时,y随着x的增大而减小,
则当x=m时,最大值为6,
∴2(3m+2)﹣2m=6,
即,
当时,6m<0,
当m≤x≤3m+2<0时,y随着x的增大而增大,
则当x=3m+2时,最大值为,
∴,
即6m2+7m+4=0,此方程无实根,
当时,3m+2>0,函数y没有最大值,不合题意,舍去,
综上所述,m的值为;
(3)证明:∵最大值为2m+4,
∴2n﹣2m=2m+4,
即n=2m+2,
∴m<x<2m+2.
∵m<n,
∴m<2m+2,
即m>﹣2,
此时y=x2﹣2(m+1)x+m2+2m﹣3=[x﹣(m+1)]2﹣4,
对称轴为直线x=m+1,
当2m+2≤m+1,即﹣2<m≤﹣1时,
则当x=m时,y取最大值2m+4,
∴﹣3=2m+4,
∴,
而﹣2<m≤﹣1,
故(不合题意,舍去),
当m<m+1<2m+2,
即m>﹣1时,
①若2m+2﹣(m+1)≥(m+1)﹣m,
即m≥0时,则当x=2m+2时,y取最大值,,
解得,
∵m≥0,
∴;
②2m+2﹣(m+1)<(m+1)﹣m,
即﹣1<m<0时,则当x=m时,y取最大值,,
∴(不合题意,舍去),
综上,m的值为,
此时,,
则图象C的解析式为y=(x﹣1)2﹣4,
∵(x1,y1),(x2,y2)是图象C上两个不同的点,
∴,,
∵x1+x2=4,
∴x2=4﹣x1,
∴=,
∵x1≠x2,x1+x2=4,
∴x1≠2,
∴,,
∴y1+y2>﹣6.
41.(2024春•越秀区校级月考)定义:平面直角坐标系xOy中,点P(a,b),点Q(c,d),若c=ka,d=﹣kb,其中k为常数,且k≠0,则称点Q是点P的“k级变换点”.
例如,点(﹣4,6)是点(2,3)的“﹣2级变换点”
(1)函数的图象上是否存在点(1,﹣1)的“k级变换点”?若存在,求出k的值;若不存在,说明理由;
(2)动点A(t,t﹣2)与其“k级变换点”B分别在直线l1,l2上,在l1,l2上分别取点(m2,y1),(m2,y2).若k≤﹣3,求证:y1﹣y2≥4;
(3)关于x的二次函数y=nx2﹣nx﹣6n(x≥0)的图象上恰有两个点,这两个点的“1级变换点”都在直线y=﹣x+3上,求n的取值范围.
【解答】解:(1)不存在,理由如下:
根据定义可知(1,﹣1)的k级变换点为(k,k),
将点(k,k)代入函数,得k2=﹣9,
无解,所以不存在;
(2)点A(t,t﹣2)的“k级变换点”为B(kt,﹣kt+2k),
∴直线l1和直线l2的关系式为y=x﹣2,y=﹣x+2k,
当x=m2时,,
∵k≤﹣3,
∴﹣2k﹣2≥4.
∵2m2≥0,
∴2m2﹣2k﹣2≥4,
∴y1﹣y2≥4;
(3)二次函数y=nx2﹣nx﹣6n(x≥0)的图象的点的“1级变换点”都在函数y=﹣nx2+nx+6n的图象上,
即﹣nx2+nx+6n=﹣x+3,
整理,得nx2﹣(n+1)x+3﹣6n=0,
b2﹣4ac=(n+1)2﹣4n(3﹣6n)=n2+2n+1﹣12n+24n2=25n2﹣10n+1=(5n﹣1)2≥0,
函数y=﹣nx2+nx+6n,(x≥0)的图象和直线y=﹣x+3有公共点,
由y=﹣n(x2﹣x﹣6)=﹣n(x﹣3)(x+2)的公共点是(3,0).
当n>0时,(5n﹣1)2≠0,得,
又,
解得,
∴且;
当n<0,x≥0时,两个图象仅有一个公共点,不合题意,舍去.
所以n的取值范围是且.
42.(2024•株洲模拟)定义:对于函数,当自变量x=x0,函数值y=x0时,则x0叫做这个函数的不动点.
(1)直接写出反比例函数y=的不动点是 (1,1),(﹣1,﹣1) .
(2)如图,若二次函数 y=ax2+bx 有两个不动点,分别是0与3,且该二次函数图象的顶点P的坐标为(2,4).
①求该二次函数的表达式;
②连接OP,M是线段OP上的动点(点M不与点O,P重合),N是该二次函数图象上的点,在x轴正半轴上是否存在点Q(m,0)满足∠MOQ=∠MPN=∠NMQ,若存在,求m的最
大值;若不存在,请说明理由.
阅读材料:在平面直角坐标系中,若点E和点F的坐标分别为 (x1,y1) 和 (x2,y2),则点E和点F的距离为|EF|=.
【解答】解:(1)把函数值y=x0代入,
得,
解得x0=±1,
故答案为:(1,1),(﹣1,﹣1).
(2)①二次函数y=ax2+bx有两个不动点0与3,
∴点(0,0)、(3,3)在二次函数y=ax2+bx的图象上,
将(3,3),P(2,4)代入得,
解得,
∴二次函数的表达式为y=﹣x2+4x;
②存在,
如图,延长PN交x轴于点A,
设A(n,0),
∵∠MOQ=∠MPN,
∴OA=PA,
则,
解得n=5,
∴A(5,0),
设直线PA的表达式为y=kx+t,
将A(5,0),P(2,4)代入得,
解得,
∴直线PA的表达式为,
同理直线OP的表达式为y=2x,
联立,
解得,,
则N(),
设点M(x,2x)(0<x<2),
由O(0,0),P(2,4),N(),
可得,,PN=,
∵∠PMQ=∠MOQ+∠MQO=∠NMQ+∠PMN,∠MOQ=∠MPN=∠NMQ,
∴∠MQO=∠PMN.
∴△MOQ∽△NPM,
则,
整理得OQ×PN=OM×PM,
∴,
整理得,
∵,
∴当x=1时,,
∴在x轴正半轴上存在点Q(m,0),且m的最大值为.
43.(2024春•海州区校级月考)我们定义:点P在一次函数y=ax+b上,点Q在反比例函数上,若存在P、Q两点关于y轴对称,我们称二次函数y=ax2+bx+c为一次函数和y=ax+b反比例函数的“向光函数”,点P称为“幸福点”.例如:点P(﹣1,﹣2)在y=x﹣1上,点Q(1,﹣2)在上,P、Q两点关于y轴对称,此时二次函数y=x2﹣x﹣2为一次函数y=x﹣1和反比例函数的“向光函数”,点P(﹣1,﹣2)是“幸福点”.
(1)判断一次函数y=x+1和反比例函数是否存在“向光函数”,若存在,请求出“幸福点”坐标;若不存在,请说明理;
(2)若一次函数y=x﹣k与反比例函数只有一个“幸福点”,求其“向光函数”的解析式;
(3)已知一次函数y=ax+b与反比例函数有两个“幸福点”A、B(A在B左侧),其“向光函数”y=ax2+bx+c与轴x交于C、D两点(C在D左侧),若有以下条件:
①a+b+c=0②“向光函数”经过点(﹣3,4),③a>b>0,记四边形ACBD的面积为S,求的取值范围.
【解答】解:(1)一次函数y=x+1和反比例函数存在“向光函数”,理由如下:
点P在一次函数y=ax+b上,点Q在反比例函数上,若存在P、Q两点关于y轴对称,我们称二次函数y=ax2+bx+c为一次函数和y=ax+b反比例函数的“向光函数”,点P称为“幸福点”.设“幸福点”坐标为P(m,n),则Q(﹣m,n),
∴,
解并检验得:,,
∴一次函数y=x+2和反比例函数是存在“向光函数”,“幸福点”坐标为(1,2),(﹣2,﹣1);
(2)∵一次函数y=x﹣k关于y轴对称的直线函数解析式为y=﹣x﹣k,而且一次函数y=x﹣k与反比例函数只有一个“幸福点”,
所以y=﹣x﹣k与反比例函数只有一个交点,
∴y=﹣x﹣k③,,
整理得:x2+kx+(k+3)=0,
Δ=k2﹣4(k+3)=0,
解得:k1=﹣2,k2=6,
当k=﹣2时,则一次函数y=x+2与反比例函数只有一个“幸福点”,向光函数”的解析式为:y=x2+2x+1,
当k=6时,则一次函数y=x﹣6与反比例函数只有一个“幸福点”,向光函数”的解析式为:y=x2﹣6x+9,
∴“向光函数”的解析式为:y=x2+2x+1或y=x2﹣6x+9.
(3)已知一次函数y=ax+b与反比例函数有两个“幸福点”A、B(A在B左侧),其“向光函数”y=ax2+bx+c与轴x交于C、D两点(C在D左侧),
∴A、B关于y轴对称的点A′、B′一定在y=﹣ax+b上,且是y=﹣ax+b与的交点坐标,
∴,
整理得:ax2﹣bx+c=0,
又∵“向光函数”为y=ax2+bx+c,
∴y=ax2﹣bx+c与“向光函数”为y=ax2+bx+c关于y轴对称,
∴xB﹣xA=xA′﹣xB′,
∵“向光函数”y=ax2+bx+c与x轴交于C、D两点(C在D左侧),若有以下条件:①a+b+c=0②“向光函数”经过点(﹣3,4),③a>b>0,
∴D(1,0),c<0,
∴,
∴,
即“向光函数”为y=ax2+(2a﹣1)x+(1﹣3a),
又∵a>b>0,
∴,
∴,
又∵“向光函数”y=ax2+bx+c与x轴交于C、D两点(C在D左侧),y=ax2﹣bx+c与“向光函数”为y=ax2+bx+c关于y轴对称,
∴ax2﹣(2a﹣1)x+(1﹣3a)=0,
∴x1=﹣1,,
∴xB′=﹣1,,
∴xB=1,,
∴B(1,3a﹣1),,
令“向光函数”y=ax2+bx+c中,y=0得0=ax2+bx+c即0=ax2+(2a﹣1)x+(1﹣3a),
解得x1=1,,
∴xD=1,,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴,
∴的取值范围是:.
44.(2024•龙岗区校级模拟)【定义】若一个点的纵坐标是横坐标的3倍,则称这个点为“三倍点”,如:A(﹣2,﹣6),B(0,0),C(1,3)等都是“三倍点”.
【背景】已知二次函数y=﹣x2﹣x+c(c为常数),
(1)若记“三倍点”D的横坐标为t,则点D的坐标可表示为 (t,3t) ;
(2)若该函数经过点(1,﹣6);
①求出该函数图象上的“三倍点”坐标;
②在﹣3≤x≤1范围中,记二次函数y=﹣x2﹣x+c的最大值为M,最小值为N,求M﹣N的值;
(3)在﹣3≤x≤1的范围内,若二次函数y=﹣x2﹣x+c的图象上至少存在一个“三倍点”,直接写出c的取值范围.
【解答】解:(1)根据定义:若一个点的纵坐标是横坐标的3倍,则称这个点为“三倍点”,可得D(t,3t),
故答案为:(t,3t);
(2)①将点(1,﹣6)代入y=﹣x2﹣x+c,得:﹣6=﹣1﹣1+c,
解得:c=﹣4,
∴y=﹣x2﹣x﹣4,
将(t,3t)代入,得:3t=﹣t2﹣t﹣4,
解得:t1=t2=﹣2,
∴函数y=﹣x2﹣x﹣4图象上的“三倍点”坐标为(﹣2,﹣6);
②∵y=﹣x2﹣x﹣4=﹣(x+)2﹣,
∴M=﹣,
当x=﹣3时,y=﹣(﹣3)2﹣(﹣3)﹣4=﹣10,
当x=1时,y=﹣1﹣1﹣4=﹣6,
∴N=﹣10,
∴M﹣N=﹣﹣(﹣10)=;
(3)由题意得,三倍点所在的直线为y=3x,
在﹣3≤x≤1的范围内,二次函数y=﹣x2﹣x+c的图象上至少存在一个“三倍点”,
即在﹣3≤x≤1的范围内,二次函数y=﹣x2﹣x+c和y=3x至少有一个交点,
令3x=﹣x2﹣x+c,整理得:x2+4x﹣c=0,
则Δ=b2﹣4ac=16+4c≥0,
解得:c≥﹣4;
把x=﹣3代入y=﹣x2﹣x+c得y=﹣6+c,代入y=3x得y=﹣9,
∴﹣9≥﹣6+c,
解得:c≤﹣3;
把x=1代入y=﹣x2﹣x+c得y=﹣2+c,代入y=3x得y=3,
∴3≥﹣2+c,
解得:c≤5,
综上,c的取值范围为:﹣4≤c≤5.
45.(2024•盐城二模)定义:在平面直角坐标系中有两个函数的图象,如果在这两个图象上分别取点(x,y1),(x,y2)(x为自变量取值范围内的任意数),都有点(x,y1)和点(x,y2)关于点(x,x)成中心对称(这三个点可以重合),那么称这两个函数互为“中心对称函数”.例如:y1=x和y2=互为“中心对称函数”.
(1)如果点(x,y1)和点(x,y2)关于点(x,x)成中心对称,那么三个数x,y1,y2满足的等量关系是 y1+y2=2x ;
(2)已知函数:①y=﹣2x和y=2x;②y=﹣x+3和y=3x﹣3;③y=3x2+4x﹣1和y=﹣3x2﹣2x+1,其中互为“中心对称函数”的是 ②③ (填序号);
(3)已知函数y=3x﹣4的“中心对称函数”的图象与反比例函数(m>0)的图象在第一象限有两个交点C,D,且△COD的面积为4.
①求m的值; 3 ;
②反比例函数的“中心对称函数”的图象在第一象限内是否存在最低点,若存在,直接写出反比例函数的“中心对称函数”的函数表达式和该函数图象在第一象限内最低点坐标;若不存在,请简要说明理由.
(4)已知三个不同的点M(t,m),N(5,n),P(1,m)都在二次函数y=﹣ax2+(2﹣b)x﹣c(a,b,c为常数,且a>0)的“中心对称函数”的图象上,且满足m<n<c.如果t2恒成立,求w的取值范围.
【解答】解:(1)∵点(x,y1)和点(x,y2)关于点(x,x)成中心对称,
∴点(x,x)是端点为点(x,y1)和点(x,y2)的线段的中点,
∴=x,
∴y1+y2=2x;
故答案为:y1+y2=2x;
(2)①∵﹣2x+2x≠2x,
∴y=﹣2x和y=2x不是“中心对称函数”;
②∵(﹣x+3)+(3x﹣3)=2x,
∴y=﹣x+3和y=3x﹣3是“中心对称函数”;
③∵(3x2+4x﹣1)+(﹣3x2﹣2x+1)=2x,
∴y=3x2+4x﹣1和y=﹣3x2﹣2x+1是“中心对称函数”;
故答案为:②③;
(3)①∵2x﹣(3x﹣4)=﹣x+4,
∴函数y=3x﹣4的“中心对称函数”为y=﹣x+4,
如图,设C,D的坐标分别为 (x1,y1),(x2,y2),
由﹣x+4=得x2﹣4x+m=0,
∴x1,x2是方程x2﹣4x+m=0的两根,
∴x1+x2=4,x1•x2=m,且y1+y2=(﹣x1+4)+(﹣x2+4)=8﹣(x1+x2)=8﹣4=4,
∴S△COD=(y1+y2)•|x2﹣x1|=2|x2﹣x1|=2=2,
∵△COD的面积为4,
∴2=4,
解得m=3;
经检验,m=3是原方程的解,
故答案为:3;
②反比例函数y=﹣的“中心对称函数”的图象在第一象限内存在最低点,理由如下:
∵2x﹣(﹣)=2x+,
∴反比例函数y=﹣的“中心对称函数”为y=2x+,
∵x>0,
∴2x+=(﹣)2+2•=(﹣)2+2≥2,
∴2x+的最小值为2,此时﹣=0,即x=,
∴该函数图象在第一象限内最低点坐标为(,2);
(4)∵2x﹣[﹣ax2+(2﹣b)x﹣c]=ax2+bx+c,
∴二次函数y=﹣ax2+(2﹣b)x﹣c的“中心对称函数”为y=ax2+bx+c,
∵N(5,n),P(1,m)在函数 y=ax2+bx+c的上,
∴m=a+b+c,n=25a+5b+c,
∵m<n<c,
∴a+b+c<25a+5b+c<c,
∴a+b<25a+5b<0,
∴b>﹣6a且b<﹣5a,
∵a>0,
∴5<﹣<6,
∵M(t,m),P(1,m)的纵坐标相等,
∴抛物线对称轴为直线x=,
∵抛物线y=ax2+bx+c的对称轴为直线x=﹣,
∴﹣=,
∴﹣=t+1,
∴5<t+1<6,
设h=﹣t2﹣t+=﹣(t+1)2+3,
当t+1=5时,h=﹣;
当t+1=6时,h=﹣15,
∴﹣15<h<﹣,
∵t2恒成立,
∴w≥﹣.
46.(2024•开福区校级一模)定义:有两个内角和为45°的三角形为“美好三角形”.
(1)判断下列三角形是否为“美好三角形”,如果是,请在对应的横线内画“√”,如果不是,请在对应的横线内画“×”;
①有一个角为30°的直角三角形; ×
②有一个角为45°的直角三角形; ×
③有一个角为135°的三角形; √
(2)如图①,直线:y=x与双曲线:y=(x>0)相交于点M,点N在x的正半轴上,若△MNO是“美好三角形”,求出此时点N的坐标;
(3)如图②,二次函数:y=ax2+bx+c的顶点为A,与x轴交于B,C两点,D在△ABC内部,连接,AO,AD,BD,CD,当△AOC、△DBC、△ADB均为“美好三角形”,此时△DBC的面积为S1,△ADC的面积为S2,△ADB的面积为S3,当S3=m时,求S1和S2的表达式(用含m的式子表示)
【解答】解:(1)①∵有一个角为30°的直角三角形,三个内角分别为30°,60°,90°,
则30°+60°≠45°,60°+90°≠45°,90°+30°≠45°,
∴该三角形不是“美好三角形”.
故答案为:×;
②有一个角为45°的直角三角形,三个内角分别为45°,45°,90°,
则45°+45°≠45°,45°+90°≠45°,
∴该三角形不是“美好三角形”.
故答案为:×;
③有一个角为135°的三角形,其余两个内角的和为180°﹣135°=45°,
∴该三角形是“美好三角形”.
故答案为:√.
(2)联立与,
解得x=3,
将x=3代入,
得y=1,
∴点M坐标为(3,1),
若△MNO是“美好三角形”,
当∠ON'M=135°时,过M作MH⊥ON,则∠MNH=180°﹣135°=45°,
∴N′H=MH=1,
∴ON'=3﹣1=2,
∴N'(2,0);
当∠OMN=135°时,过N作NP⊥OM,则∠PMN=180°﹣135°=45°,
∴PM=PN,,,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴N(5,0),
综上,点N的坐标为(2,0)或(5,0);
(3)∵二次函数y=ax2+bx+c与x轴交于B,C两点,顶点为A,
∴AB=AC,
如图,过点D作DP⊥BC,DH⊥AB,DQ⊥AC,
当△AOC、△DBC、△ADB均为“美好三角形”时,∠ACB=∠ABC=45°,∠CDB=∠ADB=135°,
∴∠BAC=90°,,
∴∠4+∠5=45°,∠1+∠5=45°,∠1+∠2=45°,∠2+∠3=45°,
∴∠1=∠4,∠1=∠3.
∴△CDB∽△BDA,
∴,
∴,
∵△DBC的面积为S1,△ADC的面积为S2,△ADB的面积为S3,S3=m,
∴S1=S△CDB=2S△BDA=2m,
∵∠DPB=∠DQC=90°,∠1=∠4,
∴△BPD∽△CQD,
∴,
∴,
∵,,
∴S△ACD=2S△ADB,
∴S2=2S3=2m,
综上,S1=2m,S2=2m.
47.(2024•辽宁模拟)在平面直角坐标系xOy中,等腰直角三角形OAB的直角边长为n(n为正整数,且n≥2),点A在x轴正半轴上,点B在y轴正半轴上.若点M(x,y)在等腰直角三角形OAB边上,且x,y均为整数,定义点M为等腰直角三角形OAB的“整点”.
若某函数的图象与等腰直角三角形OAB只有两个交点且交点均是等腰直角三角形OAB的“整点”,定义该函数为等腰直角三角形OAB的“整点函数”.
(1)如图1,当n=2时,一次函数y=kx+t是等腰直角三角形OAB的“整点函数”,则符合题意的一次函数的表达式为 y=﹣x+1(答案不唯一) (写出一个即可);
(2)如图2,当n=3时,函数的图象经过C(1,2),判断该函数是否为“整点函数”,并说明理由;
(3)当n=4时,二次函数y=ax2+bx+2经过AB的中点,若该函数是“整点函数”,求a的取值范围;
(4)在(3)的条件下P(a+1,y1),Q(a+2,y2)是二次函数y=ax2+bx+2图象上两点,若点P、Q之间的图象(包括点P、Q)的最高点与最低点纵坐标的差为3|a|,求a的值
【解答】解:(1)当n=2时,A(2,0),B(0,2),
∴OB的中点坐标为(0,1),OA的中点坐标为(1,0),
当一次函数y=kx+t图象过(1,0),(0,1)时,其解析式为y=﹣x+1,此时直线y=﹣x+1与图象与等腰直角三角形OAB只有两个交点且交点均是等腰直角三角形OAB的“整点”,
∴一次函数y=﹣x+1是等腰直角三角形OAB的“整点函数”,
故答案为:y=﹣x+1(答案不唯一);
(2)该函数是等腰直角三角形OAB的“整点函数”,
理由:把C(1,2)代入y=得,m=2,
∴y=,
∵A(3,0),B(0,3),
∴直线AB的解析式为y=﹣x+3,
令=﹣x+3,
解得x1=1,x2=2,
当x=2时,y=1,
∴y=与线段AB有两个交点,且都是整数,分别为(1,2),(2,1),
∴该函数是否为“整点函数”;
(3)当n=4时,A(4,0),B(0,4),
∴AB的中点坐标为(2,2),
∵y=ax2+bx+2经过AB的中点,
∴2=4a+2b+2,
∴b=﹣2,
∴y=ax2﹣2a+2,
当a>0时,∵抛物线的顶点为(1,2﹣a),
∴2﹣a>0,
∴a<2,
∴0<a<2,
若a<0,则抛物线与x轴正半轴的交点在点A的右侧,即当x=4时,y>0,
∴16a﹣8a+2>0,a>﹣,
∴﹣<a<0,
综上所述,a的取值范围为0<a<2或﹣<a<0;
(4)∵抛物线的对称轴为直线x=﹣,
①当﹣<a<0时,则顶点(1,2﹣a)为最高点,Q为最低点,
∴2﹣a﹣[a(a+2)2﹣2a(a+2)+2]=﹣3a,
解得a=1±(不合题意舍去),
②当0<a<2时,a+1>1,
∴抛物线的开口向上,在对称轴的右侧,y随x的增大而增大,
∴最高点为Q,最低点为P,
∴a(a+2)2﹣2a(a+2)+2﹣[a(a+1)2﹣2a(a+1)+2]=3a,
解得a1=0(不合题意舍去),a2=1,
综上所述,a=1.
48.(2024•盐都区校级一模)定义:当m≤x≤n(m,n为常数,m<n)时,函数y最大值与最小值之差恰好为3n﹣3m,我们称函数y是在m≤x≤n上的“雅正函数”,“3n﹣3m”的值叫做该“雅正函数”的“雅正值”.
【初步理解】
(1)试判断下列函数是在1≤x≤2上的“雅正函数”为 ②③ .(填序号)
①y=﹣2x+3;②;③y=﹣x2+2024.
【尝试应用】
(2)若一次函数y=k1x+b(k1,b为常数,k1>0)和反比例函数(k2为常数,k2<0)都是在﹣3≤x≤﹣1上的“雅正函数”,求k1•k2的值.
【拓展延伸】
(3)若二次函数y=x2﹣mx﹣n是在m≤x≤n(m,n为常数,m>0)上的“雅正函数”,雅正值是3.
①求m、n的值;
②若该二次函数图象与x轴交于点A,B(点A在点B的左侧),与y轴交于点C.点D为二次函数y=x2﹣mx﹣n图象上一点,且点D的横坐标为﹣2,点F、点H是线段BD上的两个动点(点F在点H的左侧),分别过点F、点H作y轴的平行线交抛物线于点E、点G,如果BD=tFH,其中t为常数.试探究:是否存在常数t,使得S△DEF+S△BHG为定值.如果存在,请求出t的值;如果不存在,请说明理由.
【参考公式:a3+b3=(a+b)(a2﹣ab+b2)】
【解答】解:(1)由题意得:3n﹣3m=3(2﹣1)=3,
对于①当x=1时,y取得最大值为﹣2x+3=1,当x=2时,取得最小值为﹣1,则最大值与最小值之差为2≠3,不符合题意;
对于②当x=1时,y取得最大值为y==6,当x=2时,取得最小值为3,则最大值与最小值之差为3=3,符合题意;
对于③当x=1时,y取得最大值为y=﹣x2+2024=2020,当x=2时,取得最小值为2023,则最大值与最小值之差为3=3,符合题意;
故答案为:②③;
(2)3n﹣3m=3(﹣1+3)=6,
对于反比例函数,当x=﹣1时,y取得最大值为=﹣k2,当x=﹣3时,y取得最小值为﹣k2,
则﹣k2+k2=6,
解得:k2=﹣9;
对于一次函数,
同理可得:﹣k1+b+3k1﹣b=6,
解得:k1=3,
∴k1•k2=﹣27;
(3)①由抛物线的表达式知,其对称轴为直线x=m>0,
当x=n时,y取得最大值为:y=n2﹣mn﹣n,
当x=m时,y取得最小值为:y=m2﹣m2﹣n=﹣n,
则n2﹣mn﹣n+n=3n﹣3m=3,
解得:m=2,n=3;
②由题意可知,,F(﹣2+a,5﹣a),E(﹣2+a,a2﹣6a+5),H(3﹣b,b),G(3﹣b,b2﹣4b),
∴EF=﹣a2+5a,HG=﹣b2+5b,
∵FH=BD,
∴,
则
=
=
=
=,
∵t为常数,
∴S△DEF+S△BHG为常数,
则,
∴t=3.
49.(2024•楚雄市二模)定义:对于一次函数y=kx+m(k,m是常数,k≠0)和二次函数y=ax2+bx+c(a,b,c是常数,a≠0),如果k=2a,m=b,那么一次函数y=kx+m叫做二次函数y=ax2+bx+c的牵引函数,二次函数y=ax2+bx+c叫做一次函数y=kx+m的原函数.
(1)若二次函数(a是常数,a≠0的图象与其牵引函数的图象有且只有一个交点,求a的值;
(2)已知一次函数y=2x﹣2m是二次函数y=ax2+bx+m2+1的牵引函数,在二次函数y=ax2+bx+m2+1上存在两点A(m﹣1,y1),B(m+2,y2).若M(2,y3)也是该二次函数图象上的点,记二次函数图象在点A,M之间的部分为图象G(包括M,A两点),记图象G上任意一点纵坐标的最大值与最小值的差为t,且t≥|y2﹣y1|,求m的取值范围.
【解答】解:(1)由题意,得二次函数的牵引函数为,
联立,
得,
∵二次函数(a是常数,a≠0)的图象与其牵引函数的图象有且只有一个交点,
∴,
解得或.
(2)由题意可知原函数的解析式为y=x2﹣2mx+m2+1,
∴当x=m﹣1时,y=2,当x=m+2时,y=5,
即A(m﹣1,2),B(m+2,5),原函数图象的对称轴为直线x=m,原函数图象的顶点坐标为(m,1),
∴t≥|y2﹣y1|=3,
当x=2时,,
∴M(2,m2﹣4m+5).
①如答图①,当点M在点A的左侧,即m﹣1>2,m>3时,y随x的增大而减小,
∴M点的纵坐标最大,A点的纵坐标最小,
∴t=m2﹣4m+5﹣2=m2﹣4m+3≥3,
解得m≥4或m≤0(舍去).
②当点M在点A与二次函数图象的顶点之间时,t<2﹣1,即t<1,而t≥3,不符合题意;
③如答图②,当点M在二次函数图象的对称轴右侧,即m<2时,
当y3≤2时,A点的纵坐标最大,二次函数图象顶点的纵坐标最小,
∴t=2﹣1=1,不符合题意;
当y3>2时,M点的纵坐标最大,二次函数图象顶点的纵坐标最小,
∴t=m2﹣4m+5﹣1=m2﹣4m+4≥3,
解得:(舍去)或.
综上所述,m≥4或.
50.(2024•集美区二模)定义:对于二次函数y=ax2+bx+c,当自变量x满足p≤x≤q时,函数值y的取值范围也为p≤y≤q,则称二次函数y=ax2+bx+c是p≤x≤q上的“等域函数”.
已知抛物线y=ax2+bx+c与y轴交于点A,过点A作x轴的平行线,交抛物线于另一点B.
(1)若b=﹣2,且抛物线经过点(1,0),(0,1).
①求a,c的值;
②若y=ax2+bx+c是0≤x≤t(t>2)上的“等域函数”,求t的值;
(2)在a<b<c的情况下,记点B的横坐标为xB,经过点B的直线y=﹣ax+m与抛物线交于点C(xC,yC).若,是否存在二次函数y=ax2+bx+c是xB≤x≤xC或xC≤x≤xB上的“等域函数”的情形?若存在,求出抛物线的函数解析式;若不存在,请说明理由.
【解答】解:(1)①当b=﹣2时,
∵抛物线y=ax2+bx+c经过点(1,0),(0,1),
∴,
解得;
②∵a=1,b=﹣2,c=1,
∴y=x2﹣2x+1=(x﹣1)2,
∵t>2,
∴(t﹣1)2>1,
∴在0≤x≤t上,当x=t时,函数取得最大值(t﹣1)2;
当x=1时,函数取得最小值0;
若y=(x﹣1)2是0≤x≤t的“等域函数”,
∴(t﹣1)2=t,
解得或(舍去),
∴;
(2)∵抛物线y=ax2+bx+c与y轴交于点A,过点A作轴的平行线,交抛物线于点B,
∴点B的坐标为,
∵点B在直线y=﹣ax+m上,
∴b+m=c,
即m=c﹣b,
∴y=﹣ax+c﹣b,
∵经过点B的直线y=﹣ax+c﹣b与抛物线交于点C,B,
联立,
∴ax2+bx+c=﹣ax+c﹣b,
即ax2+(a+b)x+b=0,
∴(ax+b)(x+1)=0,
∴,xC=﹣1,
∵直线y=﹣ax+c﹣b与y轴交点的纵坐标为c﹣b,其中b<c,
∴S△BOC=,
又∵S△BOC=,
∴,
∴|xB﹣xC|=3,
当xB>xC时,则xB﹣xC=3,
解得xB=2,即b=﹣2a,
∵a<b,
∴a<0,此时函数解析式为y=ax2﹣2ax+c,
∵函数在﹣1≤x≤1上随x的增大而增大,在1≤x≤2上随x的增大而减少,
∴当x=﹣1时,ymin=a+2a+c=﹣1,
当x=1时,ymax=a﹣2a+c=2,
解得,,,不满足a<b<c,
∴y=ax2﹣2ax+c不是在﹣1≤x≤2上的“等域函数”;
②当xB<xC时,则xB﹣xC=﹣3,
解得xB=﹣4,即b=4a,
∵a<b,
∴a>0,此时函数解析式为y=ax2+4ax+c,
∵函数在﹣4≤x≤﹣2上随x的增大而减少,在﹣2≤x≤﹣1上随x的增大而增大,
∴当x=﹣2时,ymin=4a﹣8a+c=﹣4,
当x=﹣4时,ymax=16a﹣16a+c=﹣1,
解得,b=3,c=﹣1,不满足a<b<c,
∴y=ax2﹣2ax+c不是在﹣4≤x≤﹣1上的“等域函数”;
综上,不存在二次函数y=ax2+bx+c是xB≤x≤xC或xC≤x≤xB上的“等域函数”的情形.
51.(2024•灯塔市校级模拟)在平面直角坐标系中,对“纵横值”给出如下定义:点A(x,y)是函数图象上任意一点,纵坐标y与横坐标x的差“y﹣x”称为点A的“纵横值”.函数图象上所有点的“纵横值”中的最大值称为函数的“最优纵横值”.
例如:点A(1,3)在函数y=2x+1图象上,点A的“纵横值”为3﹣1=2,函数y=2x+1图象上所有点的“纵横值”可以表示为y﹣x=2x+1﹣x=x+1,当3⩽x⩽6时,x+1的最大值为6+1=7,所以函数y=2x+1(3⩽x⩽6)的“最优纵横值”为7.
根据定义,解答下列问题:
(1)①点B(﹣6,2)的“纵横值”为 8 ;
②函数的“最优纵横值”为 ﹣1 ;
(2)若二次函数y=﹣x2+bx+c的顶点在直线上,且最优纵横值为5,求c的值;
(3)若二次函数y=﹣(x﹣h)2+k的顶点在直线y=x+9上,当﹣1⩽x⩽4时,二次函数的最优纵横值为7求h的值.
【解答】解:(1)①点B(﹣6,2)的“纵横值”为 2﹣(﹣6)=8,
故答案为:8;
②∵y=,
∴y﹣x=﹣x=,
∵﹣4≤x≤﹣2,
∴x=﹣4时,y﹣x的最大值是﹣1,
∴函数的“最优纵横值”为﹣1;
故答案为:﹣1;
(2)∵二次函数y=﹣x2+bx+c的顶点在直线上,
∴﹣=,
∴b=3,
∴y=﹣x2+3x+c,
∴y﹣x=﹣x2+3x+c﹣x=﹣x2+2x+c=﹣(x﹣1)2+1+c,
∵最优纵横值为5,
∴1+c=5,
∴c=4;
(3)∵二次函数y=﹣(x﹣h)2+k的顶点在直线y=x+9上,
∴k=h+9,
∴y=﹣(x﹣h)2+h+9,
∴y﹣x=﹣(x﹣h)2+h+9﹣x=﹣(x﹣h+)2+,
∵当﹣1⩽x⩽4时,二次函数的最优纵横值为7,
当h﹣≥4,即h≥时,则x=4时,有最大值为7,
∴﹣(4﹣h+)2+=7,
解得h=6或h=3(舍去),
当h﹣≤﹣1,即h≤﹣时,则x=﹣1时,有最大值为7,
∴﹣(﹣1﹣h+)2+=7,
解得h=﹣2或h=1(舍去).
故h的值为﹣2或6.
52.(2024•河东区一模)定义:若一个点的纵坐标是横坐标的3倍,则称这个点为“三倍点”,如:A(1,3),B(﹣2,﹣6),C(0,0)等都是“三倍点”.已知二次函数y=﹣x2﹣x+c(c为常数).
(1)若该函数经过点(1,﹣6),求出该函数图象上的“三倍点”坐标;
(2)在(1)的条件下,当t≤x≤t+2时,求出该函数的最小值;
(3)在﹣3<x<1的范围内,若二次函数y=﹣x2﹣x+c的图象上至少存在一个“三倍点”,求出c的取值范围.
【解答】解:(1)把(1,﹣6)代入y=﹣x2﹣x+c得c=﹣4,
∴抛物线解析式为y=﹣x2﹣x﹣4,
设该函数图象上的“三倍点”坐标为(t,3t),
把(t,3t)代入y=﹣x2﹣x﹣4,
得﹣t2﹣t﹣4=3t,
整理得t2+4t+4=0,
解得t=﹣2,
∴“三倍点”坐标为(﹣2,﹣6);
(2)由(1)可知y=﹣x2﹣x﹣4,
①当即时,
,
②当即时,
,
综上,①当时,,
②当时,.
(3)由题意得,三倍点所在的直线为y=3x,
在﹣3<x<1的范围内,二次函数y=﹣x2﹣x+c的图象上至少存在一个“三倍点”,
即在﹣3<x<1的范围内,二次函数y=﹣x2﹣x+c和y=3x至少有一个交点,
令3x=﹣x2﹣x+c,整理得,x2+4x﹣c=0,
则Δ=b2﹣4ac=16+4c≥0,解得c≥﹣4;
把x=﹣3代入y=﹣x2﹣x+c得y=﹣6+c,代入y=3x得y=﹣9,
∴﹣9>﹣6+c,解得c<﹣3;
把x=1代入y=﹣x2﹣x+c得y=﹣2+c,代入y=3x得y=3,
∴3>﹣2+c,解得c<5,
综上,c的取值范围为:﹣4≤c<5.
53.(2024•新邵县二模)定义:在平面直角坐标系xOy中,点P的坐标为(a,b),点Q的坐标为(c,d).若c=ka,d=﹣kb,其中k为常数,且k≠0,则称点Q是点P的“k级变换点”.例如,点(﹣4,6)是点(2,3)的“﹣2级变换点”.
(1)函数的图象上是否存在点(1,2)的“k级变换点”?若存在,求出k的值;若不存在,说明理由.
(2)点与其“k级变换点”B分别在直线l1,l2上,在l1,l2上分别取点,若y1﹣y2≥3,求证:k≤﹣2.
(3)关于x的二次函数y=nx2﹣4nx﹣5n(x≥0)的图象上恰有两个点,这两个点的“1级变换点”都在直线y=﹣x+5上,求n的取值范围.
【解答】(1)解:函数的图象上存在点(1,2)的“k级变换点”
根据“k级变换点”定义,点(1,2)的“k级变换点”为(k,﹣2k),
把点(k,﹣2k)代入中,
得k•(﹣2k)=﹣18,解得k=±3.
(2)证明:∵点B为点的“k级变换点”,
∴点B的坐标为.
∴直线l1,l2的解析式分别为和.
当x=m2时,,
∵y1﹣y2≥3,
∴,
∴,
∵m2≥0,
∴k≤﹣2.
(3)由题意得,二次函数y=nx2﹣4nx﹣5n(x≥0)的图象上的点的“1级变换点”都在函数y=﹣nx2+4nx+5n(x≥0)的图象上.
令﹣nx2+4nx+5n=﹣x+5,整理得nx2﹣(4n+1)x+5﹣5n=0.
∵Δ=[﹣(4n+1)]2﹣4n(5﹣5n)=36n2﹣12n+1=(6n﹣1)2≥0,
∴函数y=﹣nx2+4nx+5n的图象与直线y=﹣x+5必有公共点.
由y=﹣nx2+4nx+5n=﹣n(x﹣5)(x+1)得该公共点为(5,0).
①当n>0时,由(6n﹣1)2≠0得.
又5n≤5得n≤1,
∴0<n≤1且.
②当n<0,x≥0时,两图象仅有一个公共点,不合题意,舍去.
综上,n的取值范围为0<n≤1且.
54.(2024•洛阳二模)定义:在平面直角坐标系xOy中,当点N在图形M上,且点N的纵坐标和横坐标相等时,则称这个点为图形M的“梦之点”.
(1)点G(﹣3,﹣3)是反比例函数图象上的一个“梦之点”,则该函数图象上的另一个“梦之点”H的坐标是 (3,3) ;
(2)如图,已知点A,B是抛物线上的“梦之点”,点C是抛物线的顶点,连接AC,AB,BC,判断△ABC的形状,并说明理由;
(3)在0<x<2的范围内,若二次函数y=x2﹣2mx+m2+m的图象上至少存在一个“梦之点”,则m的取值范围是 ﹣1<m<2 .
【解答】解:(1)∵点G(﹣3,﹣3)是反比例函数图象上的一个“梦之点”,
∴﹣3=,
解得k=9,
∴反比例函数为y1=,
令y1=x,则x=,
解得x=3或x=﹣3,
经检验,x=3或x=﹣3是原方程的解,
∴该函数图象上的另一个“梦之点”H的坐标是 (3,3);
故答案为:(3,3);
(2)△ABC是直角三角形,理由如下:
∵y=﹣x2+x+=﹣(x﹣1)2+5,
∴抛物线的顶点C(1,5),
在y=﹣x2+x+中,令y=x得x=﹣x2+x+,
解得x=3或x=﹣3,
∴B(﹣3,﹣3),A(3,3),
∴AB2=72,AC2=8,BC2=80,
∴AB2+AC2=BC2,
∴∠BAC=90°,
∴△ABC是直角三角形;
(3)在y=x2﹣2mx+m2+m中,令y=x得x=x2﹣2mx+m2+m,
解得x=m或x=m+1,
∴二次函数y=x2﹣2mx+m2+m的图象的“梦之点”为(m,m)或(m+1,m+1),
∵0<x<2,
∴0<m<2或0<m+1<2,
∴0<m<2或﹣1<m<1,
∴当﹣1<m<2时,二次函数y=x2﹣2mx+m2+m的图象上至少存在一个“梦之点”;
故答案为:﹣1<m<2.
55.(2024•娄星区一模)定义:在平面直角坐标系中,图形G上点P(x,y)的纵坐标y与其横坐标x的差y﹣x称为点P的“坐标差”,而图形G上所有点的“坐标差”中的最大值称为图形G的“特征值”.
(1)①点A(4,7)的“坐标差”为 3 ;
②抛物线y=﹣x2+3x+6的“特征值”为 7 ;
(2)某二次函数y=﹣x2+bx+c(c≠0)的“特征值”为﹣1,且b+c=1,求此二次函数的解析式;
(3)二次函数y=﹣x2+px+q的图象的顶点在“坐标差”为2的一次函数的图象上,四边形DEFO是矩形,点E的坐标为(7,3),点O为坐标原点,点D在x轴上,点F在y轴上,当二次函数y=﹣x2+px+q的图象与矩形的边只有三个交点时,求此二次函数的解析式及特征值.
【解答】解:(1)①∵A(4,7),7﹣4=3,
∴“坐标差”为3,
故答案为:3;
②y﹣x=﹣=﹣x2+3x+6﹣x=﹣x2+2x+6=﹣(x﹣1)2+7,
特征值是7;
故答案为:7;
(2)∵b=1﹣c,
∴y=﹣x2+(1﹣c)x+c,
∵二次函数y=﹣x2+(1﹣c)x+c的“特征值”为﹣1.
∴y﹣x=﹣x2+(1﹣c)x+c﹣x=﹣x2﹣cx+c,
∴,
∴c=﹣2,
∴b=3,
∴二次函数的解析式为y=﹣x2+3x﹣2;
(3)“坐标差”为2的一次函数为y=x+2,
∵二次函数y=﹣x2+px+q的图象的顶点在直线y=x+2上,
∴设二次函数为y=﹣(x﹣m)2+m+2,
二次函数的图象与矩形有三个交点,如图①、②,
①抛物线顶点在直线y=x+2与FE的交点上时(如图①),
令y=3,则x=1,得交点为(1,3),
把(1,3)代入y=﹣(x﹣m)2+m+2,得3=﹣(1﹣m)2+m+2,
解得m1=1,m2=2(舍去),
∴二次函数的解新式为y=﹣(x﹣1)2+3,
∴,特征值是;
②抛物线右侧部分经过点E时(如图②),
把E(7,3)代入y=﹣(x﹣m)2+m+2,得3=﹣(7﹣m)2+m+2,
解得m1=5,m2=10(舍去),
二次函数的解析或为y=﹣(x﹣5)2+7,
∴,特征值是.
∴综上,二次函数的解析式为y=﹣(x﹣1)2+3或y=﹣(x﹣5)2+7,“特征值”均为.
56.(2024秋•宝山区校级月考)新定义:在平面直角坐标系中,函数自变量与因变量乘积最大时的点坐标成为该函数的“最值点”.
(1)如图,若抛物线M经过(3,0)和点A(1,0)和(0,3),则M上是否存在最值点?若存在,请求出最值点,若不存在,请说明理由.
(2)若直线y=kx+b交抛物线于A,B(4,3)两点,则直线不低于抛物线时,请直接写出自变量x的取值范围.
(3)求直线y=﹣的最值点.
【解答】解:(1)M上不存在最值点;理由如下:
由抛物线M经过(3,0)和点A(1,0),设抛物线M解析式为y=a(x﹣3)(x﹣1),
把(0,3)代入得:3=3a,
解得a=1,
∴抛物线M解析式为y=(x﹣3)(x﹣1);
∴xy=x(x﹣3)(x﹣1),
当x>3时,xy的值随x的增大而增大,
∴xy没有最大值,
∴M上不存在最值点;
(2)∵A(1,0),B(4,3),
∴观察图象可得,直线不低于抛物线时,自变量x的取值范围是1≤x≤4;
(3)∵y=﹣,
∴xy=x(﹣x+)=﹣(x﹣)2+,
∵﹣<0,
∴当x=时,xy取最大值,
此时y=﹣×+=,
∴直线y=﹣的最值点为(,).
57.(2020秋•綦江区校级月考)对于二次函数y=x2﹣4x+3和一次函数y=﹣x+1,我们把y=t(x2﹣4x+3)+(1﹣t)(﹣x+1)称为这两个函数的“再生二次函数”,其中t是不为零的实数,其图象记作抛物线E.现有点A(1,0)和抛物线E上的点B(2,n),请完成下列任务:
【尝试】
(1)当t=2时,抛物线y=t(x2﹣4x+3)+(1﹣t)(﹣x+1)的顶点坐标为 (,) .
(2)判断点A是否在抛物线E上;
(3)求n的值.
【发现】通过(2)和(3)的演算可知,对于t取任何不为零的实数,抛物线E总过定点,定点的坐标为 (1,0)和(2,﹣1) .
【应用】二次函数y=﹣3x2+5x﹣2是二次函数y=x2﹣4x+3和一次函数y=﹣x+1的一个“再生二次函数”吗?如果是,求出t的值;如果不是,说明理由.
【解答】解:【尝试】
(1)t=2时,y=2(x2﹣4x+3)+(1﹣2)(﹣x+1)=2x2﹣7x+5,
函数的对称轴为:x=,故顶点的坐标为:(,),
故答案为:(,);
(2)当x=1时,y=t(x2﹣4x+3)+(1﹣t)(﹣x+1)=0,
故点A在抛物线E上;
(3)x=2时,n=y=t(x2﹣4x+3)+(1﹣t)(﹣x+1)=﹣1;
【发现】通过(2)和(3)的演算可知,对于t取任何不为零的实数,抛物线E总过定点,
定点坐标为:(1,0)和(2,﹣1),
故答案为:(1,0)和(2,﹣1);
【应用】不是,理由:
由题意得:令y=﹣3x2+5x﹣2=t(x2﹣4x+3)+(1﹣t)(﹣x+1),
化简并整理得:t=﹣3且3t+1=﹣5,
显然t不存在,
故二次函数y=﹣3x2+5x﹣2不是二次函数y=x2﹣4x+3和一次函数y=﹣x+1的一个“再生二次函数”.
58.(2024春•工业园区校级月考)我们约定:若关于x的二次函数与同时满足a1≠0,a2≠0,|a1+a2|++(c1+c2)2=0,则称函数y1与y2“回旋”函数.根据该约定,解答下列问题:
(1)求二次函数y=x2﹣4x+3的“回旋”函数的解析式;
(2)若关于x的二次函数y=ax2+2ax+c的顶点在它的“回旋”函数图象上,且时,﹣4≤y2≤4,求a,c的值;
(3)关于x的函数(a>0)的图象顶点M,与x轴的交点为A,B,当它的“回旋”函数y2的顶点为N,与x轴的交点为C、D,从右到左依次是A、B、C、D,若AC=3BC,是否存在b使得AMDN为矩形?
【解答】解:(1)∵|a1+a2|++(c1+c2)2=0,
∴a1+a2=0,b1﹣b2=0,c1+c2=0,
∴a1=﹣a2,b1=b2,c1=﹣c2,
根据“回旋”函数的定义得:二次函数y=x2﹣4x+3的“回旋”函数的解析式y=﹣x2﹣4x﹣3;
(2)根据“回旋”函数的定义:二次函数y1=ax2+2ax+c的“回旋”函数的解析式为y2=﹣ax2+2ax﹣c,
∵y1=ax2+2ax+c=a(x+1)2+c﹣a,
∴顶点坐标为(﹣1,c﹣a),
∵关于x的二次函数y1=ax2+2ax+c的顶点在它的“回旋”函数y2图象上,
∴c﹣a=﹣a﹣2a﹣c,
解得:a=﹣c,
∴二次函数y1=ax2+2ax+c的“回旋”函数的解析式为y2=﹣ax2+2ax+a=﹣a(x﹣1)2+2a,
由题意得,当≤x≤时,﹣4≤y2≤4,
即当﹣1≤x≤2时,﹣4≤y2≤4,
若a>0,
则当x=1时,y2=﹣a(1﹣1)2+2a=2a=4,
解得:a=2,
∴c=﹣2;
若a<0,
则当x=1时,y2=﹣a(1﹣1)2+2a=2a=﹣4,
解得:a=﹣2,
∴c=2;
综上所述,a=2,c=﹣2或a=﹣2,c=2;
(3)如图,
设点A、B、C、D的横坐标分别为:x1,x2,x3,x4,
∵y1=ax2+bx+c=a(x+)2+,
∴点M的坐标为(﹣,),且x1=,x2=,
根据“回旋”函数的定义:y2=﹣ax2+bx﹣c=﹣a(x﹣)2+,
∴点N的坐标为(,),且x3=,x4=,
∴AC=x1﹣x3=﹣,BC=x2﹣x3=﹣,
∵AC=3BC,
∴﹣=﹣×3,
∴=﹣,
当四边形AMDN是矩形时,则∠ADN=90°,设左侧抛物线的对称轴交x轴于点H,
在Rt△ADN中,tan∠NDH==tan∠ANH=,
∴NH2=AH•DH,
而NH=,
AH=﹣=,
同理可得:DH=,
()2=×,
将=﹣代入,得:b=0(舍去)或b=6(舍去)或b=﹣6,
即当b=﹣6时,四边形AMDN为矩形.
59.(2024秋•东阳市月考)在平面直角坐标系xOy中,若点P的横坐标和纵坐标相等,则称点P为完美点.已知二次函数y=ax2+4x+c(a≠0).
(1)当a=1,c=2时,请求出该函数的完美点;
(2)已知二次函数y=ax2+4x+c(a≠0)的图象上有且只有一个完美点,请求出该函数;
(3)在(2)的条件下,当0≤x≤m时,函数的最小值为﹣3,最大值为1,求m的取值范围.
【解答】解:(1)当a=1,c=2时,y=x2+4x+2,
令y=x,则 x2+3x+2=0,
解得:x1=﹣1,x2=﹣2,
∴该函数的完美点为P1(﹣1,﹣1),P2(﹣2,﹣2);
(2)令ax2+4x+c=x,即ax2+3x+c=0,由题意可得,图象上有且只有一个完美点,∴Δ=9﹣4ac=0,则4ac=9.
又方程根为x=﹣=﹣=,
∴a=﹣1,c=﹣,
该二次函数的解析式为y=﹣x2+4x﹣;
(3)∵y=﹣x2+4x﹣﹣=﹣x2+4x﹣3=﹣(x﹣2)2+1,
∴该二次函数图象如图所示,顶点坐标为(2,1),
与y轴交点为(0,﹣3),根据对称规律,点(4,﹣3)也是该二次函数图象上的点.在x=2左侧,y随x的增大而增大;在x=2右侧,y随x的增大而减小;
∵当0≤x≤m 时,函数y=﹣x2+4x﹣3的最小值为﹣3,最大值为1,
∴2≤m≤4.
60.(2023秋•开福区校级期末)定义:若直线l:y=kx+b与函数G交于A(x1,y1)、B(x2,y2)两点,将|AB|叫做函数G在直线l上的弦长,且,其中|xA﹣xB|叫做函数G在直线l上的截距.
(1)求出y=ax2﹣5ax+6a在x轴上的截距;
(2)若直线过定点,抛物线在该直线上的弦长等于8,求直线的解析式;
(3)若二次函数y=x2+(a+17)x+38﹣a与反比例函数在第一象限交于点A,在第三象限交于B、C两点.
①若B、C两点的横纵坐标均为整数,请直接写出整数a的值;
②若﹣1<a<2,求该二次函数在直线BC上的截距的取值范围.
【解答】解:(1)令y=ax2﹣5ax+6a=0,
解得:x=2或3,
则截距=|3﹣2|=1;
(2)设直线的表达式为:y=kx+,
联立直线和抛物线的表达式得:kx+=x2﹣,即x2﹣2kx﹣1=0,
则x1+x2=2k,x1x2=﹣1,
则弦长=|x1﹣x2|=×=×=8,
解得:k=±,
则直线的表达式为:y=±x+;
(3)①联立两个函数表达式得:x2+(a+17)x+38﹣a=,
整理得:(x﹣1)[x2+(a+18)x+56]=0,
∵两个函数在第三象限交于B、C两点,则x2+(a+18)x+56=0,
∵若B、C两点的横纵坐标均为整数,
则x=﹣1或﹣56,则a+18=57,解得:a=39;
则x=﹣2或﹣28,则a+18=30,解得:a=12;
则x=﹣4或﹣14,则a+18=18,解得:a=0;
则x=﹣7或﹣8,则a+18=15,解得:a=﹣3;
综上,a=39或12或﹣3或0;
②由①知,xB+xC=﹣(a+18),xBxC=56,
设二次函数在直线BC上的截距=|xB﹣xC|===,
∵﹣1<a<2,
则<|xB﹣xC|<4.
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