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2025年中考数学复习专题 ★★ 二次函数综合题
(2023·贵阳模拟)如图,二次函数y=x2+bx+c的图象与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C,且关于直线x=1对称,点A的坐标为(-1,0).
(1)求二次函数的解析式;
【分层分析】先根据题意得出点B的坐标,再利用待定系数法求解可得.
解:∵点A(-1,0)与点B关于直线x=1对称,
∴点B的坐标为(3,0),代入y=x2+bx+c,得
解得
∴二次函数的解析式为y=x2-2x-3.
(2)连接BC,若点P在y轴上时,BP和BC的夹角为15°,求线段CP的长度;【分层分析】分点P在点C上方和下方两种情况,先求出∠OBP的度数,再利用三角函数求出OP的长,从而得出答案.
解:如答图.由抛物线的解析式知C(0,-3),
则OB=OC=3,∴∠OBC=45°,
若点P在点C上方,则∠OBP=∠OBC-∠PBC=30°,
∴OP=OB·tan∠OBP=3×=,∴CP=3-;
若点P在点C下方,则∠OBP′=∠OBC+∠P′BC=60°,
∴OP′=OB·tan∠OBP′=3×=3,∴CP′=3-3,
综上所述,线段CP的长为3-或3-3.
(3)当a≤x≤a+1时,二次函数y=x2+bx+c的最小值为2a,求a的值.
【分层分析】分对称轴x=1在a到a+1范围的右侧、中间和左侧三种情况,结合二次函数的性质求解可得.
解:若a+1<1,即a<0,则函数的最小值为
(a+1)2-2(a+1)-3=2a,解得a=1-(正值舍去);
若a<1<a+1,即0<a<1,则函数的最小值为1-2-3=2a,
解得a=-2(舍去);
若a>1,则函数的最小值为a2-2a-3=2a,解得a=2+(负值舍去).
综上所述,a的值为1-或2+.
1.(2022·贵阳第24题12分)已知二次函数y=ax2+4ax+b.
(1)求二次函数图象的顶点坐标(用含a,b的代数式表示);
(2)在平面直角坐标系中,若二次函数的图象与x轴交于A,B两点,AB=6,且图象过(1,c),(3,d),(-1,e),(-3,f)四点,判断c,d,e,f的大小,并说明理由;
(3)点M(m,n)是二次函数图象上的一个动点,当-2≤m≤1时,n的取值范围是-1≤n≤1,求二次函数的解析式.
解:(1)∵y=ax2+4ax+b=a(x+2)2-4a+b,
∴二次函数图象的顶点坐标为(-2,-4a+b).
(2)由(1)得抛物线对称轴为直线x=-2,
当a>0时,抛物线开口向上,
∵|3-(-2)|>|1-(-2)|>|(-1)-(-2)|=|(-3)-(-2)|,∴d>c>e=f;
当a<0时,抛物线开口向下,
∵|3-(-2)|>|1-(-2)|>|(-1)-(-2)|=|(-3)-(-2)|,∴d<c<e=f.
(3)当a>0时,抛物线开口向上,x≥-2时,y随x的增大而增大,
∴m=-2时,n=-1;m=1时,n=1,
∴解得
∴y=x2+x-;
当a<0时,抛物线开口向下,x≥-2时,y随x的增大而减小,
∴m=-2时,n=1;m=1时,n=-1,
∴解得
∴y=-x2-x+.
综上所述,二次函数的解析式为y=x2+x-或y=-x2-x+.
2.(2021·贵阳第24题12分)甲秀楼是贵阳市一张靓丽的名片.如图①,甲秀楼的桥拱截面OBA可视为抛物线的一部分,在某一时刻,桥拱内的水面宽
OA=8 m,桥拱顶点B到水面的距离是4 m.
(1)按如图②所示建立平面直角坐标系,求桥拱部分抛物线的函数解析式;
(2)一只宽为1.2 m的打捞船径直向桥驶来,当船驶到桥拱下方且距O点0.4 m时,桥下水位刚好在OA处,有一名身高
1.68 m的工人站立在打捞船正中间清理垃
圾,他的头顶是否会触碰到桥拱,请说明
理由(假设船底与水面齐平);
(3)如图③,桥拱所在的函数图象是抛物线y=ax2+bx+c(a≠0),该抛物线在x轴下方部分与桥拱OBA在平静水面中的倒影组成一个新函数图象.将新函数图象向右平移m(m>0)个单位长度,平移后的函数图象在8≤x≤9时,y的值随x值的增大而减小,结合函数图象,求m的取值范围.
解:(1)由题意得顶点B(4,4),O(0,0),
设二次函数的解析式为y=a(x-4)2+4,将点O(0,0)代入,得a=-,
∴二次函数的解析式为y=-x2+2x(0≤x≤8).
(2)工人不会碰到头,理由:∵小船距O点0.4 m,小船宽1.2 m,工人直立在小船中间,由题意得工人距O点距离为0.4+×1.2=1,
∴将x=1代入y=-x2+2x,解得y==1.75,
∵1.75 m>1.68 m,∴此时工人不会碰到头.
(3)抛物线y=-x2+2x在x轴上方的部分与桥拱在平静水面中的倒影关于x轴成轴对称.如答图①所示,新函数图象的对称轴也是直线x=4,此时,当0≤x≤4或x≥8时,y的值随x值的增大而减小,将新函数图象向右平移m个单位长度,可得平移后的函数图象,如答图②所示,
∵平移不改变图形形状和大小,
∴平移后函数图象的对称轴是直线x=4+m,
∴当m≤x≤4+m或x≥8+m时,y的值随x值的增大而减小,
∴当8≤x≤9时,y的值随x值的增大而减小,结合函数图象,得m的取值范围:
①m≤8且4+m≥9,得5≤m≤8,
②8+m≤8,得m≤0,由题意知m>0,
∴m≤0不符合题意,舍去,
综上所述,m的取值范围是5≤m≤8.
1.在平面直角坐标系中,已知二次函数y=x2-2ax+3a,顶点坐标为(m,n).
(1)若函数图象关于直线x=1对称,求函数的解析式;
(2)求n的最大值;
(3)是否存在实数a(a>1),使得当1≤x≤4时,二次函数的最大值为最小值的
2倍,若存在,求出a;若不存在,请说明理由.
解:(1)函数的解析式为y=x2-2x+3.
(2)∵y=x2-2ax+3a=(x-a)2-a2+3a,
顶点坐标为(m,n),
∴n=-a2+3a=-+,
∴n的最大值为.
(3)不存在,理由:当x=1时,y=1+a,
当x=4时,y=16-5a,顶点(a,-a2+3a ),对称轴为直线x=a.
当a≥4时,1+a=2(16-5a),解得a=(舍去);
当1≤a<2.5时,16-5a=2(-a2+3a),无解;
当2.5≤a<4时,1+a=2(-a2+3a),
解得a1=(舍去),a2=(舍去),
综上所述,不存在实数a(a>1),使得当1≤x≤4时,二次函数的最大值为最小值的2倍.
2.(2024·黔南州模拟)已知抛物线y=ax2-4ax+4a(a≠0).
(1)抛物线的顶点坐标为 ;
(2)当-1≤x≤2时,y的最大值为18,求出a的值;
(3)在(2)的条件下,若A(m,y1),B(m+t,y2)是抛物线上两点,其中t>0,记抛物线在A,B之间的部分为图象G(包含A,B两点),当A,B两点在抛物线的对称轴的两侧时,图象G上最高点与最低点的纵坐标之差为2,求t的取值范围.
(2,0)
解:(2)∵抛物线的顶点坐标是(2,0),对称轴为直线x=2,
∴若a<0,则当-1≤x≤2时,y的最大值为0,不符合题意,
∴a>0,抛物线开口向上,
∵当x≤2时,y随x的增大而减小,
∴当x=-1时,y=ax2-4ax+4a取最大值18,
∴18=a×(-1)2-4a×(-1)+4a,
解得a=2.
(3)由(2)得y=2x2-8x+8,
∵对称轴为直线x=2,顶点为(2,0),∴y最小值是0,
∵A,B两点在对称轴两侧,即m<2<m+t,
最高点与最低点的纵坐标之差为2,
∴抛物线最高点的纵坐标为2.
∴当y=2时,得2x2-8x+8=2,解得x1=1,x2=3.
当m=1时,则2<m+t≤3满足题意,解得1<t≤2,
当m+t=3时,则1≤m<2满足题意;解得1<t≤2.
综上所述,t的取值范围为1<t≤2.
3.在平面直角坐标系中,已知抛物线C:y=ax2+2x-1(a≠0)和直线l:y=kx+b,A(-3,-3),B(1,-1)两点均在直线l上.
(1)求出直线l的解析式;
(2)当a=-1,二次函数y=ax2+2x-1的自变量x满足m≤x≤m+2时,函数y的最大值为-4,求m的值;
(3)若抛物线C与线段AB有两个不同的交点,求a的取值范围.
解:(1)直线l的解析式为y=x-.
(2)根据题意可得y=-x2+2x-1,
∵-1<0,∴抛物线开口向下,对称轴x=1,
∵m≤x≤m+2时, y有最大值-4,
∴当y=-4时,有-x2+2x-1=-4,∴x=-1或x=3,
①在对称轴x=1左侧, y随x的增大而增大,
∴x=m+2=-1时, y有最大值-4,∴m=-3;
②在对称轴x=1右侧, y随x增大而减小,∴x=m=3时, y有最大值-4.
综上所述,m=-3或m=3.
(3)①a<0时,x=1时, y≤-1,即a+1≤-1,∴a≤-2;
②a>0时,x=-3时, y≥-3,即9a-7≥-3,∴a≥,
抛物线与直线AB联立,ax2+2x-1=x-,
∴ax2+x+=0,
Δ=-2a>0,∴a<.
综上所述,a的取值范围为≤a<或a≤-2.
4.已知二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的图象过点(-1,0),(0,3),(1,4).
(1)求二次函数的解析式;
(2)当-1≤x≤2时,求函数y的最大值和最小值;
(3)当-1≤x≤m时,函数y的取值范围为0≤y≤4,求m的取值范围;
(4)点M的坐标为(n,2),点N的坐标为(n+4,2),若线段MN与该函数图象恰有一个交点,直接写出n的取值范围.
解:(1)y=-x2+2x+3.
(3)令y=0可得,x1=-1,x2=3,
当0≤y≤4,m的取值范围为1≤m≤3.
(2)∵y=-x2+2x+3=-(x-1)2+4,
∴抛物线的开口向下,对称轴为直线x=1,顶点坐标为(1,4),
∴当x=-1时,最小值为y=0,
当x=1时,最大值为y=4.
(4)令y=2,x1=1-,x2=1+,
如答图①,当线段MN与该函数图象
的交点在对称轴左侧时,
1-≤n+4≤1+,
解得-3-≤n≤-3+;
如答图②,当线段MN与该函数图象
的交点在对称轴右侧时,1-≤n≤1+.
综上所述,n的取值范围为-3-< n ≤ -3+或1-≤n≤1+.
类型二:二次函数与几何综合题
(10年5考)
(2024·贵阳模拟)如图,在平面直角坐标系中,直线y=-x+3与x轴交于点A,与y轴交于点C.抛物线y=-x2+bx+c经过点A,C.
(1)求抛物线的解析式及顶点M的坐标;
(2)若抛物线上存在一点P,且在第一象限内,使得△PAC的面积最大,求
△PAC面积的最大值及此时点P的坐标;
(3)当m≤x≤m+1时,二次函数有最大值-2,求m的值.
解:(1)抛物线的解析式为y=-x2+x+3.顶点M的坐标为().
(2)过点P作PQ∥y轴交AC 于点Q,
设P(t,)(0则Q(t,),
∴PQ=-t2+t+3-()=-t2+t,
∴S△PAC=×PQ×4=2PQ=-t2+2t=-(t-2)2+2.
∴当t=2时,△PAC的面积最大,最大值为2,此时点P的坐标为(2,).
(3)抛物线的对称轴为直线x=,最大值为.
①当m+1<,即m<-时,x=m+1,y有最大值-2.
把(m+1,-2)代入y=-+,得-=-2,解得m1=-5,m2=4(舍去).
②当m>时,在x=m处,y有最大值-2,把(m,-2)代入
y=,得-=-2,
解得m1=5,m2=-4(舍去).综上所述,m的值为-5或5.
5.如图,在平面直角坐标系中,已知抛物线y=x2-4x+3a(a为常数,且a≠0)与y轴交于点A,过点A作y轴的垂线与此抛物线交于点B,点A与点B不重合.
(1)抛物线的对称轴为直线x= ;
(2)当抛物线经过原点时.
①求抛物线所对应的二次函数解析式;
②当m≤x≤m+2(m为常数)时,y的最小值为-3,求m的值;
(3)若点P是抛物线对称轴上的点,其纵坐标为2a+1,
当以A,B,P三个点为顶点的三角形是等腰直角三角形时,求a的值.
2
解:(2)①y=x2-4x.
②当m+2<2,即m<0 时,二次函数y=x2-4x在x=m+2 时取最小值.
∴(m+2)2-4(m+2)=-3,解得m1=-1,m2=1(舍去).
当m≤2≤m+2,即0≤m≤2时,二次函数y=x2-4x在x=2时取最小值.
此时最小值为22-4×2=-4,不符合题意.
当m>2时,二次函数y=x2-4x在x=m时取最小值,
∴m2-4m=-3,解得m3=1(舍去),m4=3.
综上所述,m的值为-1或3.
(3)设抛物线的对称轴交AB于点K,连接PA,PB.
在y=x2-4x+3a 中,令x=0得y=3a,
∴A(0,3a),∴B(4,3a),K(2,3a).
∴P(2,2a+1).∴PK=|-a+1|.
以A,B,P三个点为顶点的三角形是
等腰直角三角形,由图可知,直角顶点为P,
∴AK=PK,∴2=|-a+1|,
解得a=-1或a=3.
∴a的值为-1或3.
6.如图,已知抛物线y=-x2+bx+c与x轴相交于A,B两点,与y轴相交于点C(0,3),A(-3,0).
(1)求抛物线的解析式;
(2)若D是线段AC上方抛物线上的一个动点(点D与A,C不重合),求点D到直线AC的最大距离;
(3)当t≤x≤t+1时,函数y=-x2+bx+c的最大值
为-5,求t的值.
解:(1)该抛物线的解析式为y=-x2-2x+3.
(2)过点D作DE∥y轴,交AC于点E,交x轴于点F,过点D作DG⊥AC于点G,
易得直线AC的函数解析式为y=x+3,
∵点D在抛物线 y=-x2-2x+3上,
∴设D(a,-a2-2a+3),则E(a,a+3),
∴DE=(-a2-2a+3)-(a+3)
=-(a+)2+,
∴当a=-时,DE有最大值,最大值为.
∵OC=OA=3,∴∠OCA=45°,
∵DE∥OC,∴∠DEG=∠OCA=45°,
∴DG=DE·cos 45°=.
(3)把y=-5代入y=-x2-2x+3中,
解得x1=2,x2=-4,
y=-x2-2x+3=-(x+1)2+4,
当t≤x≤t+1时,函数y=-x2+bx+c 的最大值为-5,
①当x<-1时,x=t+1=-4时,取得最大值,
解得t=-5;
②当x>-1时,x=t=2时,取得最大值.
综上所述,t=-5或2.
7.如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+3,与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C,连接BC,P是直线BC上方抛物线上一动点,连接PA,交BC于点D.其中BC=AB,OB=4.
(1)求抛物线的解析式;
(2)求 的最大值;
(3)若函数y=ax2+bx+3在m-≤x≤m+(其中m≤)范围内的最大值为s,最小值为t,且≤s-t<,求m的取值范围.
解:(1)抛物线的解析式为y=-x2+x+3.
(2)过点P作PM∥AB交直线BC于点M,
易得直线BC的解析式为y=-x+3,
设P(m,-m2+m+3),
在y=-x+3中,令y=-m2+m+3,
解得x=m2-3m,
∴M(m2-3m,-m2+m+3),
∴PM=m-(m2-3m)=-m2+4m,
∵PM∥AB,∴△PMD∽△ABD,
∴===-(m-2)2+,
∴当m=2时,取最大值为 .
(3)y=-x2+x+3=-(x-)2+,∴抛物线的对称轴为直线x=.
∵m≤,∴m+≤<. ∴在m-≤x≤m+(其中m≤)范围内,
当x=m+时,y取最大值,即s=-(m-1)2+,
当x=m-时,y取最小值.即t=-(m-2)2+,∴s - t=-m+,
∵≤s-t<,∴≤-m+<,解得∵m≤,∴m的取值范围为8.(2024·连云港)在平面直角坐标系xOy中,已知抛物线y=ax2+bx-1(a,b为常数,a>0).
(1)若抛物线与x轴交于A(-1,0),B(4,0)两点,求抛物线对应的函数解析式;
(2)如图,当b=1时,过点C(-1,a),D(1,a+2)分别作y轴的平行线,交抛物线于点M,N,连接MN,MD.求证:MD平分∠CMN;
(3)当a=1,b≤-2时,过直线y=x-1(1≤x≤3)上一点G作y轴的平行线,交抛物线于点H.若GH的最大值为4,求b的值.
(1)解:∵抛物线与x轴交于A,B两点,
∴
解得
∴抛物线对应的函数解析式为y=x2-x-1.
(2)证明:连接CN,
∵b=1,∴y=ax2+x-1,
当x=-1时,y=a-2,∴M(-1,a-2),
当x=1时,y=a,∴N(1,a),
∴CN=2,CM=a-(a-2)=2,CM⊥CN,
在Rt△CMN中,
∴MN==2,
∵DN=a+2-a=2,
∴DN=MN,∴∠NDM=∠NMD,
∵DN∥CM,∴∠NDM=∠CMD,
∴∠NMD=∠CMD,∴MD平分∠CMN.
(3)解:当a=1时,y=x2+bx-1,
设G(m,m-1),则H(m,m2+bm-1),
∵过直线y=x-1(1≤x≤3)上一点G作y轴的平行线,
令x2+bx-1=x-1,
解得x1=0,x2=1-b.
∵b≤-2,∴x2=1-b≥3,
点G在H的上方,如答图,
GH=-m2+(1-b)m,
其对称轴为m=,且≥,
①当≤≤3时,即-5≤b≤-2,
当m=时,GH取得最大值=4,
解得b=-3或b=5(舍去);
②当m=>3时,得b<-5,
当m=3时,GH取得最大值-9+3-3b=4,
解得b=-(舍去).
综上所述,b的值为-3.