2021-2022学年度北师大版九年级中考复习课件 专题七 二次函数综合题 [Repaired]
展开专题七 二次函数综合题 (近9年每年1道解答题)
类型1 与函数性质有关的探究题(9年3考:2020、2015、2012)
例1(2020江西22题9分)已知抛物线y=ax2+bx+c(a,b,c是常数,a≠0) 的自变量x与函数值y的部分对应值如下表:
(1)根据以上信息,可知抛物线开口向 ,对称轴为 ;(2)求抛物线的表达式及m,n的值;(3)请在图中画出所求的抛物线.设点P为抛物线上的动点,OP的中点为P′, 描出相应的点P′,再把相应的点P′用平滑的曲线连接起来,猜想该曲线是 哪种曲线?(4)设直线y=m(m>-2)与抛物线及(3)中的点P′所在曲线都有两个交点, 交点从左到右依次为A1,A2,A3,A4,请根据图象直接写出线段A1A2, A3A4之间的数量关系 .
A3A4-A1A2=1
【小试牛刀】已知二次函数中自变量x和函数值y的部分对应值如下表:
观察表格,回答下列问题:(1)二次函数图象的对称轴是直线x= ,顶点坐标是 ,与x 轴的交点坐标是 ,与y轴的交点坐标是 , 抛物线开口 ;(2)当y随x的增大而增大时,自变量的取值范围是x≥ ;(3)当y<0时,x的取值范围是 ;(4)二次函数的表达式是 .
(1,0),(-2,0)
【自主解答】解:(1)上,直线x=1;(2)把(-1,0),(0,-3),(2,-3)代入y=ax2+bx+c,得 ,解得 ,∴抛物线的表达式为y=x2-2x-3,当x=-2时,m=4+4-3=5;当x=1时,n=1-2-3=-4;
(3)画出抛物线如解图①,描出点P′的轨迹,是一条抛物线;(4)如解图②,A3A4-A1A2=1.
1.(原创推荐)二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)图象上部分点的横坐标x与纵坐 标y的对应值如下表:
(1)求这个二次函数的表达式,并在图中画出此二次函数的图象;
(2)设直线y=m(m<2)与此二次函数的图象相交于A,B两点,与y轴相交于 点C,分别取AC,BC的中点M,N,请在图中画出M,N所在的函数图象;(3)设直线y=n(n<- )与抛物线 (a<0)的图象 相交于A,B两点,与y轴相交于点C,M,N分别为AC,BC的中点,则M, N所在的函数图象的表达式为 (用含 a,x1,x2的式子表示).
解:(1)由题意,设二次函数的表达式为y=a(x+3)(x-1),∵二次函数的图象经过点(-1,2),∴-4a=2,∴a=- ,∴y=- (x+3)(x-1)=- x2-x+ .描点、连线,画出函数图象如解图;(2)M,N所在函数图象如解图.(3) .
2. 抛物线C1:y1=a1x2+b1x+c与抛物线C2:y2=a2x2+b2x+c中,若 ,则 称抛物线C1,C2为“窗帘”抛物线. (1)已知y=x2+2x-3与y=2x2+bx-3是“窗帘”抛物线. ①b的值为 ; ②在平面直角坐标系中画出它们的大致图象,并直接写 出它们的交点坐标; (2)设抛物线y=x2+2x-3,y=nx2+2nx-3,y=3nx2+6nx -3(n>0)的顶点分别为D,E,F; ①判断它们是否是“窗帘”抛物线?答: (填“是” 或“不是”); ②若EF=3DE,求n的值.
解:(1)①4;【解法提示】∵y=x2+2x-3与y=2x2+bx-3是“窗帘”抛物线,∴ ,∴b=4.②它们的大致图象如解图,由图象可知交点坐标为(0,-3),(-2,-3);
(2)①是;【解法提示】抛物线y=x2+2x-3,y=nx2+2nx-3,y=3nx2+6nx-3(n>0), , , ,∴它们是“窗帘”抛物线.②∵抛物线y=x2+2x-3=(x+1)2-4,∴顶点D的坐标为(-1,-4),∵y=nx2+2nx-3=n(x+1)2-3-n,∴顶点E的坐标为(-1,-3-n),∵y=3nx2+6nx-3=3n(x+1)2-3-3n,∴顶点F的坐标为(-1,-3-3n),∴EF=|-3-n+3n+3|=|2n|,DE=|-4+3+n|=|-1+n|,∵EF=3DE,∴|2n|=3|n-1|,
当2n=3(n-1)时,解得n=3,当2n=-3(n-1)时,解得n= ,故n的值为3或 .
3.(2020杭州)在平面直角坐标系中,设二次函数y1=x2+bx+a,y2=ax2+bx+ 1(a,b是实数,a≠0). (1)若函数y1的对称轴为直线x=3,且函数y1的图象经过点(a,b),求函数 y1的表达式. (2)若函数y1的图象经过点(r,0),其中r≠0,求证:函数y2的图象经过点 ( ,0).(3)设函数y1和函数y2的最小值分别为m和n,若m+n=0,求m,n的值.
(1)解:由题意得- =3,解得b=-6,∵函数y1的图象经过(a,-6),∴a2-6a+a=-6,解得a=2或a=3,∴函数y1的表达式为y1=x2-6x+2或y1=x2-6x+3;(2)证明:∵函数y1的图象经过点(r,0),其中r≠0,∴r2+br+a=0,∵r≠0,∴ =0,即a( )2+b· +1=0,∴ 是方程ax2+bx+1=0的根,即函数y2的图象经过点( ,0);
(3)解:由题意知a>0,∴m= ,n= ,∵m+n=0,∴ =0,∵a≠0,∴(a+1)(4a-b2)=0,∵a+1>0,∴4a-b2=0,∴m=n=0.
4.(2020德州节选)如图①,在平面直角坐标系中,点A的坐标是(0,-2), 在x轴上任取一点M,连接AM,分别以点A和点M为圆心,大于 AM的长为 半径作弧,两弧相交于G,H两点,作直线GH,过点M作x轴的垂线l交直线 GH于点P.根据以上操作,完成下列问题. 探究: (1)线段PA与PM的数量关系为 ,其理由为: , ,_____ .(2)在x轴上多次改变点M的位置,按上述作图方法得到相应点P的坐标,并完 成下列表格:
的点到这条线段两个端点的距离相等
猜想:(3)请根据上述表格中P点的坐标,把这些点用平滑的曲线在图②中连接起来; 观察画出的曲线L,猜想曲线L的形状是 .验证:(4)设点P的坐标是(x,y),根据图①中线段PA与PM的关系,求出y关于x的 函数解析式.
解:(1)PA=PM,线段垂直平分线上的点到这条线段两个端点的距离相等;(2)(-2,-2),(4,-5);【解法提示】当点M的坐标为(-2,0)时,设点P(-2,a)(a<0),∵PA=PM,∴ =-a,∴a=-2,∴点P(-2,-2);当点M的坐标为(4,0)时,设点P(4,b)(b<0).∵PA=PM,∴ =-b,∴b=-5,∴点P(4,-5);
(3)依照题意,画出图象,如解图,猜想曲线L的形状为抛物线;(4)∵PA=PM,∴设点P的坐标是(x,y)(y<0),∴ =-y,∴y=- x2-1.
5.(2020北京)小云在学习过程中遇到一个函数y= |x|(x2-x+1)(x≥-2). 下面是小云对其探究的过程,请补充完整: (1)当-2≤x<0时,对于函数y1=|x|,即y1=-x,当-2≤x<0时,y1随x的 增大而 ,且y1>0;对于函数y2=x2-x+1,当-2≤x<0时,y2 随x的增大而 ,且y2>0;结合上述分析,进一步探究发现,对 于函数y,当-2≤x<0时,y随x的增大而 .(2)当x≥0时,对于函数y,当x≥0时,y与x的几组对应值如下表:
结合上表,进一步探究发现,当x≥0时,y随x的增大而增大.在平面直角坐标系xOy中,画出当x≥0时的函数y的图象.
(3)过点(0,m)(m>0)作平行于x轴的直线l,结合(1)(2)的分析,解 决问题:若直线l与函数y= |x|(x2-x+1)(x≥-2)的图象有两个交点, 则m的最大值是 .
解:(1)减小,减小,减小;(2)函数图象如解图;(3) .【解法提示】∵直线l与函数y= |x|(x2-x+1)(x≥-2)的图象有两个交点,∴观察图象可知,当x=-2时,m的值最大,最大值m= ×2×(4+2+1)= .
6.(2020河池)在平面直角坐标系xOy中,抛物线与x轴交于(p,0),(q,0), 则该抛物线的解析式可以表示为: y=a(x-p)(x-q)=ax2-a(p+q)x+apq. (1)若a=1,抛物线与x轴交于(1,0),(5,0),直接写出该抛物线的解 析式和顶点坐标; (2)若a=-1,如图①,A(-1,0),B(3,0),点M(m,0)在线段AB 上,抛物线C1与x轴交于A,M,顶点为C;抛物线C2与x轴交于B,M,顶 点为D.当A,C,D三点在同一条直线上时,求m的值; (3)已知抛物线C3与x轴交于A(-1,0),B(3,0),线段EF的端点E(0,
3),F(4,3).若抛物线C3与线段EF有公共点,结合图象,在图②中探究a的取值范围.
解:(1)抛物线的解析式为y=x2-6x+5,抛物线的顶点坐标为(3,-4);(2)如解图①,过点C作CE⊥AB于E,过点D作DF⊥AB于F.由题意知抛物线C1的解析式为y=-(x+1)(x-m)= ,∴C( , ),抛物线C2的解析式为y=-(x-m)(x-3)= ,∴D( , ),∵A,C,D三点共线,CE∥DF,∴ ,
∴ ,解得m= ,经检验,m= 是分式方程的解,且符合题意,∴m= ;
(3)如解图②,当a>0时,设抛物线的解析式为y=a(x+1)(x-3),当抛物线经过F(4,3)时,3=a×5×1,∴a= ,观察图象可知当a≥ 时,满足条件;如解图③中,当a<0时,顶点在线段EF上时,顶点为(1,3),把(1,3)代入y=a(x+1)(x-3),可得a=- ,观察图象可知当a≤- 时,满足条件.综上所述,满足条件的a的取值范围为a≥ 或a≤- .
7.(2020益阳)如图,在平面直角坐标系中,点F的坐标是(4,2),点P为一 个动点,过点P作x轴的垂线PH,垂足为H,点P在运动过程中始终满足PF= PH. 【提示:平面直角坐标系内点M、N的坐标分别为(x1,y1)、(x2,y2),则 MN2=(x2-x1)2+(y2-y1)2】 (1)判断点P在运动过程中是否经过点C(0,5); (2)设动点P的坐标为(x,y),求y关于x的函数表达式;填写下表,并在给 定坐标系中画出该函数的图象;
(3)点C关于x轴的对称点为C′,点P在直线C′F的下方 时,求线段PF长度的取值范围.
解:(1)当点P与C(0,5)重合时,PH=5,PF= =5,∴PH=PF,∴点P运动过程中经过点C;(2)y关于x的函数表达式为y= x2-2x+5;5,2,1,2,5;画出函数图象如解图;【解法提示】由题意知y2=(x-4)2+(y-2)2,整理得,y= x2-2x+5,∴y关于x的函数表达式为y= x2-2x+5,当x=0时,y=5,当x=2时,y=2,当x=4时,y=1,当x=6时,y=2,当x=8时,y=5,
(3)由题意知C′(0,-5), ∵ F(4,2),∴直线FC′的解析式为y= x-5,设抛物线交直线FC′于G,K,如解图,由 ,解得 或 ,∴G( , ),K( , ),观察图象可知满足条件的PF长度的取值范围为1≤PF< .
8.(2015江西23题10分)如图,已知二次函数L1:y=ax2-2ax+a+3(a>0) 和二次函数L2:y=-a(x+1)2+1(a>0)图象的顶点分别为M,N,与y轴 分别交于点E,F. (1)函数y=ax2-2ax+a+3(a>0)的最小值为 ; 当二次函数L1,L2的y值同时随着x的增大而减小时, x的取值范围是 ; (2)当EF=MN时,求a的值,并判断四边形ENFM的形状 (直接写出,不必证明); (3)若二次函数L2的图象与x轴的右交点为A(m,0),当△AMN为等腰三角 形时,求方程-a(x+1)2+1=0的解.
解:(1)3,-1≤x≤1;【解法提示】∵二次函数L1:y=ax2-2ax+a+3=a(x-1)2+3,∴顶点M的坐标为(1,3),∵a>0,∴函数y=ax2-2ax+a+3(a>0)的最小值为3,∵二次函数L1的对称轴为直线x=1,∴当x≤1时,y随x的增大而减小;∵二次函数L2的对称轴为直线x=-1,∴当x≥-1时,y随x的增大而减小,∴当二次函数L1,L2的y值同时随着x的增大而减小时,x的取值范围是-1≤x≤1.
(2)由二次函数L1:y=ax2-2ax+a+3可知E(0,a+3),由二次函数L2:y=-a(x+1)2+1=-ax2-2ax-a+1可知F(0,-a+1),∵M(1,3),N(-1,1),∴EF=MN= ,∴a+3-(-a+1)=2 ,∴a= -1.四边形ENFM是矩形;【解法提示】如解图①,连接EM,FN,NE,作MG⊥y轴于G,则MG=1,OG=3,作NH⊥y轴于H,则NH=1,OH=1,∴MG=NH=1,∵EG=a+3-3=a,FH=1-(-a+1)=a,∴EG=FH,在△EMG和△FNH中,
,∴△EMG≌△FNH(SAS),∴∠MEF=∠NFE,EM=NF,∴EM∥NF,∴四边形ENFM是平行四边形.∵EF=MN,∴四边形ENFM是矩形.(3)由△AMN为等腰三角形,可分为如下三种情况:①如解图②,当NA=MN=2 时,过点N作ND⊥x轴,垂足为D,则有ND=1,DA=m-(-1)=m+1,NA2=(m+1)2+12,在Rt△NDA中,NA2=DA2+ND2,
即(2 )2=(m+1)2+12,∴m1= -1,m2=- -1(不合题意,舍去),∴A( -1,0).∵抛物线y=-a(x+1)2+1(a>0)的对称轴为直线x=-1,∴它与x轴的另一个交点坐标为(-1- ,0),∴方程-a(x+1)2+1=0的解为x1= -1,x2=-1- . ②如解图③,当MA=NA时,过点M作MG⊥x轴,垂足为G,则有OG=1,MG=3,GA=|m-1|,
∴在Rt△MGA中,MA2=MG2+GA2,即MA2=32+(m-1)2,又∵NA2=(m+1)2+12,∴(m+1)2+12=32+(m-1)2,解得m=2,∴A(2,0),则抛物线y=-a(x+1)2+1(a>0)与x轴的左交点坐标为(-4,0),∴方程-a(x+1)2+1=0的解为x1=2,x2=-4;③当MN=MA= 时,33+(m-1)2=( )2,∴m无实数解,舍去. 综上所述,当△AMN为等腰三角形时,方程-a(x+1)2+1=0的解为x1= -1,x2=-1- 或x1=2,x2=-4.
类型2 与图象变换有关的探究题(9年2考:2018、2017)
例2(2017江西22题9分)已知抛物线C1:y=ax2- 4ax-5(a>0). (1)当a=1时,求抛物线与x轴的交点坐标及对 称轴; (2)①试说明无论a为何值,抛物线C1一定经过 两个定点,并求出这两个定点的坐标; ②将抛物线C1沿这两个定点所在直线翻折, 得到抛物线C2,直接写出C2的表达式;
(3)若(2)中抛物线C2的顶点到x轴的距离为2,求a的值. 【分析】请填写下表
【思路分析】(1)当a=1时得出一个抛物线表达式,对称轴可求;令y=0即可求得抛物线与x 轴交点坐标;(2)①将抛物线表达式变形,可求得两个定点的横坐标,即可解题; ②根据抛物线翻折的性质即可求出翻折后的抛物线表达式;(3)抛物线C2的顶点到x轴的距离为2,根据(2)中抛物线C2的表达式,分类讨 论y=2和-2时a的值,即可解题.
解:(1)当a=1时,抛物线的表达式为y=x2-4x-5=(x-2)2-9,∴对称轴为直线x=2,令y=0,则x2-4x-5=0,解得x1=-1,x2=5,∴抛物线C1的与x轴的交点坐标为(-1,0),(5,0);(2)①抛物线C1的表达式为y=ax2-4ax-5(a>0),整理得y=ax(x-4)-5,∵当ax(x-4)=0时,即x=0或x=4时,y恒定为-5,∴抛物线C1一定经过两个定点(0,-5),(4,-5);
②C2的表达式为y=-ax2+4ax-5;【解法提示】这两个定点的连线为直线y=-5,将抛物线C1沿直线y=-5翻折,得到抛物线C2,开口方向变了,但是对称轴没变,与y轴交点没变;∴抛物线C2的表达式为y=-ax2+4ax-5.(3)抛物线C2的顶点到x轴的距离为2,则当x=2时,y=2或-2,当y=2时,2=-4a+8a-5,解得a= ;当y=-2时,-2=-4a+8a-5,解得a= .∴a= 或 .
1.(2020江西样卷一)如图,已知抛物线C:y=x2-bx+c与x轴交于点A(1, 0),B(3,0),与y轴交于点Q. (1)填空:b= ,c= ; (2)直线y=a与抛物线C交于点E(x1,y1),F(x2,y2), 与过点B,Q的直线交于点P(x3,y3). ①若0≤a≤3,求x1+x2+x3的取值范围; ②若|EF|= ,求a的值; (3)将抛物线C向左平移m(m>0)个单位后得到抛物线C1,当-3≤x≤-2时, 抛物线C1对应的二次函数有最小值2,求m的值.
解:(1)4,3;(2)①由x1和x2都是a=x2-4x+3的解,可得x1+x2=4,x1x2=3-a.由C:y=x2-4x+3可知Q(0,3),设直线BQ的解析式为y=kx+3(k≠0),又∵点B(3,0)在直线BQ上,∴0=3k+3,∴k=-1,∴y=-x+3,∴x3=3-a,∴x1+x2+x3=7-a.又∵0≤a≤3,∴4≤x1+x2+x3≤7;
②∵x1+x2=4,x1x2=3-a,∴|EF|=2 =|x1-x2|= ,解得a=1;(3)将抛物线C向左平移m个单位,可得C1:y=(x-2+m)2-1.①当2-m<-3时,m>5,ymin=(-3-2+m)2-1=2,解得m=5+ 或m=5- (舍去);②当-3≤2-m≤-2时,ymin=-1(舍去);③当-2<2-m时,m<4,ymin=(-2-2+m)2-1=2.解得m=4+ (舍去)或m=4- .综上所述,m=5+ 或m=4- .
2.(原创推荐)已知点P(1,-4)是抛物线n:y=x2+bx+c的顶点,h是抛物 线y=x2+bx+c与x轴两交点间的距离. (1)求h的值; (2)求至少将抛物线n向下平移多少个单位,平移后的抛物线与x轴两交点间 的距离h1不小于8个单位; (3)若将抛物线n向下平移(m2-4)(其中m>2)个单位,平移后的抛物线 与x轴两交点间的距离为h2,且s=m2-h2-4m.当m为何值时,s最小,最 小值是多少?
解:(1)∵P(1,-4)是二次函数y=x2+bx+c的顶点坐标,∴y=(x-1)2-4=x2-2x-3,令x2-2x-3=0,解得x1=-1,x2=3,∴抛物线与x轴两交点的坐标分别为(-1,0),(3,0),∴h=3-(-1)=4;(2)若向下平移k个单位,平移后表达式为y=x2-2x-3-k,抛物线对称轴为x=1, ∴当h1=8时,与x轴两交点的坐标分别为(5,0),(-3,0).把(-3,0)代入y=x2-2x-3-k,得k=12,∴将抛物线n至少向下平移12个单位,h1才不小于8个单位;
(3)根据题意,将抛物线n向下平移(m2-4)个单位,表达式为y=x2-2x-3-(m2-4)=(x-1)2-m2,∴顶点的坐标为(1,-m2),当y=0时,(x-1)2-m2=0,∴x1=1+m,x2=1-m(m>2)∴h2=1+m-(1-m)=2m,则s=m2-h2-4m=m2-6m=(m-3)2-9,当m=3时,s最小,最小值为-9.
3.(原创推荐)已知抛物线m:y=ax2+bx+c(a≠0)与x轴交于A,B两点(点A 在点B的左侧),与y轴交于点C,顶点为M,抛物线上部分点的横坐标与对应 的纵坐标如下表:
(1)根据表中的各对对应值,写出三条与上述抛物线m有关(不能直接出现表 各对对应值)的性质;(2)若将抛物线m绕原点O顺时针旋转180°,试写出旋转后抛物线n的表达式, 并在坐标系中画出抛物线m、n的草图;(3)若抛物线n的顶点为N,与x轴的交点为E,F(点E,F分别与点A,B对应), 四边形NFMB是何种特殊四边形?并说明其理由.
解:(1)①抛物线开口向上;②抛物线的对称轴为x=1;③抛物线与x轴的交点坐标为A(-1,0);④当x=4时,对应的函数值y为5;⑤a=1,b=-2,c=-3或抛物线的表达式为y=x2-2x-3;⑥抛物线的顶点坐标为M(1,-4)(答案不唯一,写出三个合理即可);
(2)抛物线m,n的草图如解图①,易得A(-1,0),B(3,0),C(0,-3),∴抛物线m的表式为y=x2-2x-3,M(1,-4),抛物线n的顶点为N(-1,4),E(1,0),F(-3,0),则抛物线n的表达式为y=-(x+1)2+4即y=-x2-2x+3;(3)四边形NFMB是平行四边形,理由:如解图②,∵N与M关于原点中心对称,∴原点O是NM的中点,同理,原点O也是FB的中点,∴四边形NFMB是平行四边形.
4.(2020江西名校联盟)已知二次函数y=ax2+bx+c(a>0)的图象与y轴相交 于点A,y与x的部分对应值如下表(m为整数):
(1)直接写出m的值和点A的坐标;(2)求出二次函数的表达式;(3)过点A作直线l∥x轴,将抛物线在y轴左侧的部分沿 直线l翻折,抛物线的其余部分保持不变,得到一 个新图象.请你结合新图象回答:当直线y=x+n 与新图象只有一个公共点P(s,t)且t≤5时,求n 的取值范围.
解:(1)m=1,A(0,-3);[解法提示]根据抛物线的轴对称性可知:m=1,由表格知,图象过点(0,-3),∵二次函数图象与y轴相交于A点,∴A(0,-3);(2)∵抛物线的顶点坐标为(1,-4),∴设抛物线的表达式为y=a(x-1)2-4,抛物线与y轴相交于点A(0,-3),∴a-4=-3,解得a=1,∴二次函数的表达式为y=(x-1)2-4,即y=x2-2x-3;
(3)新图象如解图所示,①当y=x+n与y=x2-2x-3交于点(0,-3)时,n=-3,当y=x+n与y=x2-2x-3交于(s,t),t=5时,s2-2s-3=5,解得s=-2或s=4,∴y=x+n与新图象交于点(4,5),则5=4+n,∴n=1,∴当直线y=x+n与新图象只有一个公共点P(s,t)且t≤5时,-3<n≤1;
②当y=x+n与y=x2-2x-3只有一个交点时,令x2-2x-3=x+n,即x2-3x-3-n=0,则Δ=9-4(-3-n)=0,∴n=- ,∴当直线y=x+n与新图象只有一个公共点时,n<- .综上,n的取值范围为-3<n≤1或n<- .
5.定义:将函数l的图象绕点P(m,0)旋转180°,得到新的函数l′的图象,我们 称函数l′是函数l关于点P的相关函数. 例如:当m=1时,函数y=(x+1)2+5关于点P(1,0)的相关函数为y= -(x-3)2-5. (1)当m=0时, ①一次函数y=x-1关于点P的相关函数为 ; ②点( , )在二次函数y=-ax2-ax+1(a≠0)关于点P的相关函数的图象 上,求a的值;
(2)函数y=(x-1)2+2关于点P的相关函数为y=-(x+3)2-2,求m的值; (3)当m-1≤x≤m+2时,函数y=x2-mx- m2关于点P(m,0)的相关函数 的最大值为6,求m的值.
解:(1)①y=x+1;②∵y=-ax2-ax+1=-a(x+ )2+1+ a,∴函数y=-ax2-ax+1关于点P(0,0)的相关函数为y=a(x- )2-1- a,∵点A( , )在函数y=a(x- )2-1- a的图象上,∴ =a( - )2-1- a,解得a=- ;
(2)∵函数y=(x-1)2+2图象的顶点为(1,2),函数y=-(x+3)2-2图象的顶点为(-3,-2),这两点关于点P对称,∴ =m,∴m=-1;(3)∵y=x2-mx- m2=(x- m)2- m2,∴函数y=x2-mx- m2关于点P(m,0)的相关函数为 y=-(x- m)2+ m2,①当 m≤m-1,即m≤-2时,当x=m-1时,y有最大值是6,∴-(m-1- m)2+ m2=6,
∴m1=1- ,m2=1+ (不符合题意,舍去);②当m-1< m
解:(1)C1:y=(x-2)2-6=x2-4x-2,C2:y=x2-6;(2)过点A作AC⊥x轴于点C,过点B作BD⊥AC交CA延长线于点D,如解图,设A(a,(a-2)2-6)(a>2),则BD=a-2,AC=|(a-2)2-6|,∵∠BAO=∠ACO=90°,∴∠BAD+∠OAC=∠OAC+∠AOC=90°,∴∠BAD=∠AOC,∵AB=OA,∠ADB=∠OCA,∴△ABD≌△OAC(AAS),∴BD=AC,∴a-2=|(a-2)2-6|,解得a=4或a=-1(舍)或a=0(舍)或a=5,∴A(4,-2)或(5,3);
(3)证明:把y=kx代入y=x2-6中得,x2-kx-6=0,∴xE+xF=k,∴M( , ),把y=- x代入y=x2-6中得,x2+ x-6=0,∴xG+xH=- ,∴N( -, ),设MN的解析式为y=mx+n(m≠0),则 ,解得 ,
∴直线MN的解析式为y= x+2,当x=0时,y=2,∴直线MN:y= x+2经过定点(0,2),即直线MN经过一个定点.
类型3 与图象规律有关的探究题(9年5考:2019、2018、2016、2014、2013)
例3(2019江西23题12分)特例感知(1)如图①,对于抛物线y1=-x2-x+1,y2=-x2-2x+1,y3=-x2-3x+1, 下列结论正确的序号是 .
①抛物线y1,y2,y3都经过点C(0,1);②抛物线y2,y3的对称轴由抛物线y1的对称轴依次向左平移 个单位得到;③抛物线y1,y2,y3与直线y=1的交点中,相邻两点之间的距离相等.形成概念(2)把满足yn=-x2-nx+1(n为正整数)的抛物线称为“系列平移抛物线”.知识应用在(2)中,如图②.①“系列平移抛物线”的顶点依次为P1,P2,P3,…,Pn,用含n的代数式表示顶
点Pn的坐标,并写出该顶点纵坐标y与横坐标x之间的关系式;②“系列平移抛物线”存在“系列整数点(横、纵坐标均为整数的点)”:C1,C2,C3,…,Cn,其横坐标分别为-k-1,-k-2,-k-3,…,-k-n(k为正整数),判断相邻两点之间的距离是否都相等?若相等,直接写出相邻两点之间的距离;若不相等,说明理由.③在②中,直线y=1分别交“系列平移抛物线”于点A1,A2,A3,…,An,连接CnAn,Cn-1An-1,判断CnAn,Cn-1An-1是否平行?并说明理由.
( , )
【思路分析】(1)①当x=0时,分别代入抛物线y1,y2,y3中,求出对应的y值即可;②分别求出抛物线y2和y3的对称轴即可;③分别令抛物线y1,y2,y3等于1,求出与直线y=1的交点坐标,计算相邻两点之间的距离.(2)①依据顶点坐标公式求出yn=-x2-nx+1的顶点坐标,可得y与x之间的关 系; ②由横坐标分别求出纵坐标,得出两点之间的铅直高度和水平距离,再利 用勾股定理求相邻两点间距离; ③当y=1时,-x2-nx+1=1,可求An,Cn,An-1,Cn-1的坐标,利用平行 线的判定定理,判断出同位角的正切值是否相等来确定同位角是否相等, 从而得出两线是否平行.
解:(1)①②③;(2)①yn=-x2-nx+1的顶点为Pn(- , +1),令x=- ,y= +1,∴y=x2+1;②相邻两点之间的距离都相等,CnCn-1= .【解法提示】根据题意得Cn(-k-n,-k2-nk+1),Cn-1(-k-n+1,-k2-nk+k+1),∴CnCn-1两点之间的铅直高度=-k2-nk+k+1-(-k2-nk+1)=k,
CnCn-1两点之间的水平距离=-k-n+1-(-k-n)=1,∴由勾股定理得Cn =k2+1,∴CnCn-1= ;③CnAn与Cn-1An-1不平行.理由:根据题意得:Cn(-k-n,-k2-nk+1),Cn-1(-k-n+1,-k2-nk+k+1),An(-n,1),An-1(-n+1,1).过Cn,Cn-1分别作直线y=1的垂线,垂足为D,E,连接AnCn,An-1Cn-1,如解图,
∴D(-k-n,1),E(-k-n+1,1).在Rt△DAnCn中,tan ∠DAnCn= =k+n.在Rt△EAn-1Cn-1中,tan ∠EAn-1Cn-1= =k+n-1.∵k+n-1≠k+n,∴tan ∠DAnCn≠tan ∠EAn-1Cn-1,∴∠DAnCn≠∠EAn-1Cn-1,∴CnAn与Cn-1An-1不平行.
1.(原创推荐)已知一系列抛物线y0=-(x-1)2,y1=-(x-3)2+2,y2= -(x-5)2+4,y3=-(x-7)2+6,y4=-(x-9)2+8,…,yk(k为非 负整数).抛物线yk与x轴相交于点Ak、Bk(点Ak在点Bk的左边),顶点为Pk. (1)抛物线y1的顶点坐标是 ,与x轴的交点A1,B1的坐标是 ________________,_________________; (2)①通过该系列抛物线所有顶点的图象是 ,其函数表达式是 _________;②抛物线yk的表达式是 ; (3)探究下列结论: ①若PkBk-1⊥x轴于Bk-1,求k的值;
yk=-[x-(2k+1)]2+2k
②将抛物线yk绕点(1,0)旋转180°得到抛物线yk′,抛物线yk′的顶点为Pk′,点Ak,Bk的对应点分别为Ak′,Bk′.Ⅰ:直接写出抛物线yk′的表达式;Ⅱ:设四边形PkAk′Pk′Ak的面积是S,求S与k的关系式.
解:(1)(3,2),(3- ,0),(3+ ,0);(2)①一条直线,y=x-1;②yk=-[x-(2k+1)]2+2k;(3)①当yk=0时,x=2k+1± ,Ak(2k+1- ,0),Bk(2k+1+ ,0),∴Bk-1(2k-1+ ,0),∵抛物线yk的顶点为Pk(2k+1,2k),PkBk-1⊥x轴,∴2k+1=2k-1+ ,可得2k-2=4,∴k=3;②Ⅰ:抛物线yK′的表达式为yk′=[x-(-2k+1)]2-2k;Ⅱ:∵点Pk与点Pk′,点Ak与点Ak′关于点(1,0)中心对称,
∴四边形PkAk′Pk′Ak是平行四边形,∴Ak′的坐标为(-2k+1+ ,0),又∵四边形PkAk′Pk′Ak的面积等于△PkAk′Ak的2倍,∴S= [(2k+1- )-(-2k+1+ )]×2k×2 =2k(4k-2 )=8k2-4k .
2.(2020江西样卷二)情景观察 已知一系列的二次函数y1=x2+2x,y2=2x2+4x,y3=3x2+6x,…. 形成概念 具备以上正整数系数形式的二次函数称为“生长二次函数”. (1)某数学小组探究“生长二次函数”时发现以下结论: ①图象都开口向上;②对称轴都是直线x=-1;③图象都经过原点(0, 0)和(-2,0);④当x>-1时,y随着x的增大而增大.其中正确结论 的序号是 . (2)过点P(m,0)的直线l⊥x轴,若直线l与“生长二次函数”图象中的两条相
相邻抛物线yn,yn+1分别相交于点M,N.①写出线段MN的长与m之间的关系式,并判断当-2≤m≤0时此关系式是否具备(1)中“生长二次函数”的性质;②求出当-2≤m≤3时线段MN的最大长度.
(1)①②③④;(2)根据题意可知抛物线yn=nx2+2nx, yn+1=(n+1)x2+2(n+1)x, 则点M(m,nm2+2nm), N(m,(n+1)m2+2(n+1)m), ①当m<-2时,MN=m2+2m; 当-2≤m≤0时,MN=-m2-2m; 当m>0时,MN=m2+2m.
当-2≤m≤0时,此关系式的图象的开口方向、函数的增减性不具备(1)中“生长二次函数”的性质;②当-2≤m≤0时,MN=-m2-2m =-(m +1)2 + 1.当m=-1时,MN取最大值为1.当0
解:(1)AB=4;当a=1时,y1=(x-1)(x-5)=x2-6x+5=(x-3)2-4,∴抛物线y1的对称轴为直线x=3;(2)①n,y=-4;②由抛物线y2与l交于点Q(-2,0),得a+1=-2,∴a=-3,∴y1=(x+1)2-4,yn=(x+2-n)2-4.于是得点P(-2,-3),点R(-2,n2-4),∴PR=(n2-4)+3=n2-1,∴四边形PARB的面积为 AB·PR=70,即 ×4×(n2-1)=70,解得n1=6,n2=-6(不合题意,舍去).∴n的值为6.
4. (2020江西样卷四)已知抛物线yn=mx2-2mnx+mn2+n+1(m<0,n为自然 数)的顶点为Pn,与x轴的交点分别为点An,Bn(点An在点Bn的左边). (1)该抛物线的顶点坐标是 (用含n的式子表示),该顶点所 在路径的函数解析式是 ; (2)当m=- 时,若△PnAnBn是等边三角形,求该二次 函数的解析式; (3)已知点C,D在抛物线y4上,点E,F在x轴上,若正方 形CDEF的边长为2,求m的值;
(4)若△P0A0B0为直角三角形,将抛物线yn绕原点旋转180°,点Pn的对应点为 P′n,若PnP′n=10,求n的值.
解:(1)(n,n+1),y=x+1;(2)当m=- 时,y=- x2+nx- n2+n+1,∵△PnAnBn是等边三角形,设An(x1,0),Bn(x2,0),∴n+1= (x2-x1)= ,∴n+1= .∴n1=5,n2=-1(舍去).∴y=- x2+5x- ;
(3)如解图①,∵y4=m(x-4)2+5,∴可设点C(a,m(a-4)2+5),∵正方形的边长为2,∴D(a+2,m(a+2-4)2+5),∴m(a-4)2+5=m(a+2-4)2+5=2,∴a=3,∴m+5=2,∴m=-3,
(4)如解图②,∵y0=mx2+1,P0(0,1),△P0A0B0为直角三角形,由抛物线的对称性知B0(1,0),∴m=-1,∴yn=-(x-n)2+n+1.∵Pn(n,n+1),由旋转知Pn与P′n关于原点O对称,∴PnO= PnP′n=5,∴n2+(n+1)2=52,解得n1=3,n2=-4(舍去).∴n的值为3.
5.(2020江西样卷八)已知抛物线yn=-(x-an)2+bn(n为正整数,且 0≤a1
解:(1)由A1(2,0),得c1=2,则c2=2+2=4.将点A,A1的坐标代入抛物线的解析式得 ,解得 .点A2(4,0),将点A,A2的坐标代入抛物线解析式,同理可得a2=2,b2=4.故y2=-(x-a2)2+b2=-(x-2)2+4;(2)(n,n2);(n+1,(n+1)2);y=x2;【解法提示】同理可得a3=3,b3=9.故点Bn的坐标为(n,n2),以此推出:点Bn+1(n+1,(n+1)2),故所有抛物线的顶点坐标满足的函数关系式是y=x2.
(3)①存在.理由:点A(0,0),点An(2n,0),点Bn(n,n2),△AAnBn为等腰直角三角形,则 ,即(2n)2=2(n2+n4),解得n=1(不合题意的值已舍去).抛物线的解析式为y=-(x-1)2+1.②由(2)知:yn=-(x-n)2+n2,∴yCn-1=-(m-n+1)2+(n-1)2,yCn=-(m-n)2+n2,Cn-1Cn=yCn-yCn-1=-(m-n)2+n2+(m-n+1)2-(n-1)2=2m.
6.(2020江西样卷五)已知抛物线y1=x2-2x经过原点O及点A1,其顶点为B1;y2 =x2-4x经过原点O及点A2,其顶点为B2;y3=x2-6x经过原点O及点A3,其顶 点为B3;…;yn=x2-2nx经过原点O及点An(点An在x轴上),其顶点为Bn. (1)点A1的坐标为(____,____) ,点B1的坐标为(____,____). (2)①直接写出点An及点Bn的坐标(用含n的代数式表示); ②点B1,B2,B3,…,Bn是否在同一条抛物线上?若在, 求出此抛物线的解析式;若不在,请说明理由; (3)①求∠OB2A5的度数; ②若△A1B2An与△A1B2An+3相似,求n的值.
解:(1)2,0,1,-1;(2)①An(2n,0),Bn(n,-n2);②在;由(2)知Bn(n,-n2),则y=-x2;(3)①∵B2(2,-4),A5(10,0),∴ =22+42=20, =(10-2)2+42=80, =102=100,∴ ,∴∠OB2A5=90°;
②∵An(2n,0),∴An+3(2n+6,0),A1(2,0),B2(2,-4),∴A1B2=4,A1An=2n-2,A1An+3=2n+6-2=2n+4.分析可知只有:△A1B2An∽△A1An+3B2,则A1B22=A1An·A1An+3,∴(2n-2)(2n+4)=16,即n2+n-6=0,解得n1=-3(舍去),n2=2.∴n=2.
7.(2016江西23题12分)设抛物线的解析式为y=ax2,过点B1(1,0)作x轴的 垂线,交抛物线于点A1(1,2);过点B2( ,0)作x轴的垂线,交抛物线于 点A2,…;过点Bn(( )n-1,0)(n为正整数)作x轴的垂线,交抛物线于 点An.连接AnBn+1,得Rt△AnBnBn+1. (1)求a的值; (2)直接写出线段AnBn,BnBn+1的长(用含n的式子表示);
(3)在系列Rt△AnBnBn+1中,探究下列问题: ①当n为何值时,Rt△AnBnBn+1是等腰直角三角形?②设1≤k<m≤n(k,m均为正整数),问:是否存在Rt△AkBkBk+1与Rt△AmBmBm+1相似?若存在,求出其相似比;若不存在,说明理由.
解:(1)∵点A1(1,2)在抛物线的解析式y=ax2上,∴a=2;(2)AnBn=2x2=2×[( )n-1]2=( )2n-3, BnBn+1=( )n-1-( )n=( )n×(2-1)=( )n.(3)①由Rt△AnBnBn+1是等腰直角三角形得AnBn=BnBn+1,则( )2n-3=( )n,2n-3=n,解得n=3,∴当n=3时,Rt△AnBnBn+1是等腰直角三角形.
②存在.如解图所示.依题意得,∠AkBkBk+1=∠AmBmBm+1=90°,有两种情况:ⅰ)当Rt△AkBkBk+1∽Rt△AmBmBm+1时, ,即 ,( )2k-2m=( )k-m,所以k=m(舍去);
ⅱ)当Rt△AkBkBk+1∽Rt△Bm+1BmAm时, ,即 ,( )2k-3-m=( )k-2m+3,∴2k-3-m=k-2m+3,∴k+m=6.∵1≤k<m≤n(k,m均为正整数),∴取 或 .当 时,Rt△A1B1B2∽Rt△B6B5A5,相似比为 =64;
当 时,Rt△A2B2B3∽Rt△B5B4A4,相似比为 ,∴存在Rt△AkBkBk+1与Rt△AmBmBm+1相似,其相似比为64 ∶1或8 ∶1.
8.(2018江西23题12分)小贤与小杰在探究某类二次函数问题时,经历了如下 过程: 求解体验 (1)已知抛物线y=-x2+bx-3经过点(-1,0),则b= ,顶 点坐标为____________,该抛物线关于点(0,1)成中心对称的抛物线表达式 是______________. 抽象感悟 我们定义:对于抛物线y=ax2+bx+c(a≠0),以y轴上的点M(0,m)为中心, 作该抛物线关于点M对称的抛物线y′,则我们又称抛物线y′为抛物线y的“衍生
(2)已知抛物线y=-x2-2x+5关于点(0,m)的衍生抛物线为y′,若这两条抛 物线有交点,求m的取值范围. 问题解决(3)已知抛物线y=ax2+2ax-b(a≠0). ①若抛物线y的衍生抛物线为y′=bx2-2bx+a2(b≠0),两抛物线有两个交 点,且恰好是它们的顶点,求a、b的值及衍生中心的坐标; ②若抛物线y关于点(0,k+12)的衍生抛物线为y1,其顶点为A1;关于点 (0,k+22)的衍生抛物线为y2,其顶点为A2;…;关于点(0,k+n2)的 中心”.
衍生抛物线为yn,其顶点为An;…(n为正整数), 求AnAn+1的长(用含n的式子表示).
解:(1)-4;(-2,1);y=x2-4x+5;【解法提示】∵抛物线y=-x2+bx-3经过点(-1,0),∴将点(-1,0)代入抛物线表达式得-1-b-3=0,∴b=-4;∴抛物线的表达式为y=-x2-4x-3=-(x+2)2+1,∴抛物线的顶点坐标为(-2,1),∴抛物线的顶点坐标(-2,1)关于(0,1)的对称点为(2,1),即新抛物线的顶点坐标为(2,1),令原抛物线的x=0,∴y=-3,∴(0,-3)关于点(0,1)的对称点坐标为(0,5),
设新抛物线的表达式为y=a(x-2)2+1,将(0,5)代入新抛物线表达式可得5=a(0-2)2+1,∴a=1,∴新抛物线的表达式为y=(x-2)2+1=x2-4x+5.
(2)∵抛物线y=-x2-2x+5=-(x+1)2+6 ①,∴抛物线的顶点坐标为(-1,6),当x=0时,y=5,∴点(-1,6)和(0,5)关于点(0,m)的对称点为(1,2m-6)和(0,2m-5),
设衍生抛物线的解析式为y′=a(x-1)2+2m-6,∴将(0,2m-5)代入衍生抛物线表达式可得2m-5=a+2m-6,∴a=1,∴衍生抛物线为y′=(x-1)2+2m-6=x2-2x+2m-5 ②,联立①②得,x2-2x+2m-5=-x2-2x+5,整理得,2x2=10-2m,∵这两条抛物线有交点,∴10-2m≥0,∴m≤5.
(3)①抛物线y=ax2+2ax-b=a(x+1)2-a-b,∴抛物线y的顶点坐标为(-1,-a-b),∵抛物线y的衍生抛物线为y′=bx2-2bx+a2=b(x-1)2+a2-b,∴抛物线y′的顶点坐标为(1,a2-b),∵两条抛物线有两个交点,且恰好是它们的顶点,∴ ,解得 (舍)或 ,
∴抛物线y的顶点坐标为(-1,0),抛物线y的衍生抛物线y′的顶点坐标为(1,12),∴衍生中心的坐标为(0,6);②由①可得抛物线y=ax2+2ax-b的顶点坐标为(-1,-a-b),∵点(-1,-a-b)关于点(0,k+n2)的对称点为(1,a+b+2k+2n2),∴抛物线yn的顶点An的坐标为(1,a+b+2k+2n2),同理An+1(1,a+b+2k+2(n+1)2),∴AnAn+1=a+b+2k+2(n+1)2-(a+b+2k+2n2)=4n+2.
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