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第二十二章 二次函数
小结与复习
一般地,形如 (a,b,c 是常数, ) 的函数,叫做二次函数.
y=ax2+bx+c
a ≠ 0
[注意] (1)等号右边必须是整式;
(2)自变量的最高次数是 2;
(3)当 b=0,c=0 时,y=ax2 是特殊的二次函数.
1. 二次函数的概念
二次函数 y = a(x h)2 + k y = ax2 + bx + c
开口 方向 对称轴
顶点坐标
最值 a>0
a<0
增减性 a>0 a<0 2. 二次函数的图象与性质:
a>0 时开口向上
a<0 时开口向下
x = h
(h,k)
y最小 = k
y最大 = k
在对称轴左边 x↗y↗,在对称轴右边 x↗y↘
在对称轴左边 x↗y↘,在对称轴右边 x↗y↗
y最小=
y最大=
3. 二次函数图象的平移
y=ax2
左、右平移,自变量左加右减
上、下平移,常数项上加下减
y=-ax2
写成一般形式
沿 x 轴翻折
4. 二次函数解析式的求法
(1)一般式法:y=ax2+bx+c ( a≠0 )
(2)顶点法:y=a(x-h)2+k ( a≠0 )
(3)交点法:y=a(x-x1)(x-x2) ( a≠0 )
5. 二次函数与一元二次方程的关系
二次函数 y = ax2+bx+c 的图象与 x 轴的公共点 一元二次方程 ax2+bx+c = 0的实数根 一元二次方程
ax2+bx+c = 0 根的判别式 (b2 - 4ac)
有两个公共点
有两个不同的实数根
b2 - 4ac > 0
只有一个公共点
有两个相等的实数根
b2 - 4ac = 0
没有公共点
没有实数根
b2 - 4ac < 0
6. 二次函数的应用
(1)二次函数的应用包括以下两个方面:
① 用二次函数表示实际问题变量之间的关系,解决最大化问题(即最值问题);
② 利用二次函数的图象求一元二次方程的近似解.
(2)一般步骤:① 找出问题中的变量和常量以及它们之间的函数关系;② 列出函数关系式,并确定自变量的取值范围;③ 利用二次函数的图象及性质解决实际问题;④ 检验结果的合理性,是否符合实际意义.
考点一 二次函数的概念、图象与性质
例1 已知 y = (m + 2)x| m | + 2 是关于 x 的二次函数,那么 m 的值为 ( )
A. 2 B.2 C.±2 D.0
B
针对训练
1. 已知函数:① y = 2x 1;② y = 2x2 1;③ y = 3x3 2x2;④ y = 2x2 x 1;⑤ y = ax2 + bx + c. 其中二次函数的个数为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
B
例2 对于 y=2(x-3)2+2 的图象下列叙述正确的是 ( )
A.顶点坐标为 (-3,2)
B.对称轴为 y=3
C.当 x>3时,y 随 x 的增大而增大
D.当 x>3时,y 随 x 的增大而减小
C
2. 关于抛物线 y = x2 + 2x 3 的判断,下列说法正确的是 ( )
A.抛物线的开口方向向上
B.抛物线的对称轴是直线 x = -1
C.抛物线对称轴左侧部分从左往右是下降的
D.抛物线顶点到 x 轴的距离是 2
针对训练
D
方法归纳:解决此类题目可以先把二次函数 y=ax2+bx+c 配方为顶点式 y=a(x - h)2+k 的形式,得到其对称轴是直线 x=h,顶点坐标为 (h,k),当自变量范围没有限制时,其最值为 y=k;也可以直接利用公式求解.
y
x
例3 二次函数 y=-x2+bx+c 的图象如图所示,若点 A(x1,y1),B(x2,y2)在此函数图象上,且 x1<x2<1,则 y1 与 y2 的大小关系是 ( )
A.y1≤y2 B.y1<y2
C.y1≤y2 D.y1>y2
【解析】由图象看出,抛物线开口向下,对称轴是 x=1,当 x<1时,y 随 x 的增大而增大.∵x1<x2<1,∴ y1<y2.
B
3. 已知点 ( 1,y1),(1.5,y2),(2,y3) 在函数 y = ax2 2ax + a 2 (a>0) 的图象上,则将 y1、y2、y3 按由大到小的顺序排列是 ( )
A.y1>y2>y3 B.y1>y3>y2
C.y2>y1>y3 D.y3>y2>y1
B
针对训练
解析:∵二次项系数为-1<0,
∴抛物线开口向下,对称轴为
由题意知,当 x>1 时,y 的值随 x 值的增大而减小,∴抛物线的对称轴应在直线 x = 1 的左侧.
4. 已知二次函数 y =-x2+2bx+c,当 x>1 时,y 的值随 x 值的增大而减小,则实数 b 的取值范围是 ( )
A. b≥-1 B. b≤-1 C. b≥1 D. b≤1
D
x
y
O
b
1
∴ b≤1. 如图所示.
例4 将抛物线 y=x2-6x+5 向上平移 2 个单位长度,再向右平移 1 个单位长度后,得到的抛物线解析式是 ( )
A.y=(x-4)2-6 B.y=(x-4)2-2
C.y=(x-2)2-2 D.y=(x-1)2-3
【解析】因为 y=x2-6x+5=(x-3)2-4,所以向上平移 2 个单位长度,再向右平移 1 个单位长度后,得到的解析式为 y=(x-3-1)2-4+2,即 y=(x-4)2-2.
B
5. 若抛物线 y =-7(x + 4)2-1 平移得到 y =-7x2,则可以( )
A. 先向左平移 4 个单位,再向下平移 1 个单位
B. 先向右平移 4 个单位,再向上平移 1 个单位
C. 先向左平移 1 个单位,再向下平移 4 个单位
D. 先向右平移 1 个单位,再向下平移 4 个单位
B
针对训练
例5 (1) 已知关于 x 的二次函数,当 x = -1 时,函数值为 10;当 x = 1 时,函数值为 4;当 x = 2 时,函数值为 7.求这个二次函数的解析式.
待定系数法
解:设所求的解析式为 y=ax2+bx+c, 由题意得
解得 a = 2,b = -3,c = 5.
∴ 所求的二次函数解析式为 y=2x2-3x+5.
(2) 已知关于 x 的二次函数,当 x = 2 或 4 时,y = 16,且函数的最大值为 2.求二次函数的解析式.
解:∵ 当 x = 2 或 4 时,y = 16,且函数的最大值为 2.
∴ 对称轴为直线 .
∴ 顶点为 (1,2).
设二次函数解析式为 y = a(x 1)2 + 2,
把 ( 2, 16) 代入得 16 = 9a + 2,解得 a = 2.
∴ y = 2(x 1)2 + 2.
∴ 二次函数解析式为 y = 2x2 + 4x.
顶点式
针对训练
6. 如图,已知抛物线 y = ax2 + bx + c 经过 A ( 1,0)、
B (3,0) 两点,与 y 轴交于点 C(0, 3).
(1) 求二次函数的解析式;
解:设二次函数解析式为 y = a(x + 1)(x 3),
将点(0, 3)代入,得
3 = a(0 + 1)(0 3).
解得 a = 1.
∴二次函数的解析式为 y = (x + 1)(x 3) = x2 2x 3.
交点式
x
y
O
C
A
B
(2) 点 Q 为抛物线上一点,若 S△QAB = 8,求出此时点 Q 的坐标.
解:设 Q (x,y),
则 S△QAB = AB | y | = 2| y | = 8.
∴ y = ±4.
解得
则 Q 的坐标为
② 当 y = -4 时,即 x2 2x 3 = 4.
解得 x3 = x4 = 1.
则 Q 点的坐标为(1, 4).
① 当 y = 4 时,
即 x2 2x 3 = 4.
点 Q 的坐标为
或(1, 4).
x
y
O
C
A
B
综上所述,
例6 已知二次函数 y = x2 2mx + m2 1(m为常数).
求证:不论 m 为何值,该函数的图象与 x 轴总有两个公共点.
考点二 二次函数与一元二次方程
解析:函数的图象与 x 轴总有两个公共点,即方程 x2 2mx + m2 1 = 0 有两个不相等的实数根,根据根的判别式求解即可.
证明:( 2m)2 4(m2 1) = 4>0,
故不论 m 为何值,该函数的图象与 x 轴总有两个公共点.
7. 二次函数 y = ax2 + bx + c (a ≠ 0) 的图象如图所示,则方程 ax2 + bx + c 2 = 0 的根的情况是( )
A.有两个相等的实数根
B.有两个不相等的实数根
C.没有实数根
D.以上都不正确
针对训练
B
x
y
O
3
考点三 二次函数的应用
B 离地面 O 点的距离是 1 m,球落地点 A 到 O 点的距离是 4 m,那么这条抛物线的解析式是( )
例7 在比赛中,某次羽毛球的运动路线可以看作是抛
物线 的一部分(如图),其中出球点
A
针对训练
8. 如图为一座抛物线型的拱桥,AB、CD 分别表示两个不同位置的水面宽度,O 为拱桥顶部,水面 AB 宽为 10 米,AB 距桥顶 O 的高度为 12.5 米,水面上升 2.5 米到达警戒水位 CD 位置时,水面宽为 ( )
C
方法归纳:解决此类题目需运用建模思想,建立合适的平面直角坐标系,抽象出函数模型,解决相关问题.
例8 某商场试销一种成本为每件 60 元的服装,规定试销期间销售单价不低于成本单价,且获利不得高于 45%,经试销发现,销售量 y (件)与销售单价 x (元)符合一次函数 y=kx+b,且 x=65 时,y=55;x=75 时,y=45.
(1) 求一次函数的解析式;
解:根据题意,得
故所求一次函数的解析式为 y = -x + 120.
解得 k = -1,b = 120.
(2) 若该商场获得利润为 W 元,试写出利润 W 与销售单价 x 之间的关系式;销售单价定为多少元时,商场可获得最大利润,最大利润是多少元?
解:W = (x-60) (-x+120) = -x2+180x-7200 = -(x-90)2 +900,
∵抛物线的开口向下,
∴当 x<90 时,W 随 x 的增大而增大.
而 60≤x≤60×(1 + 45%),即 60≤x≤87.
∴当 x = 87 时,W 有最大值,
此时 W = -(87- 90)2 + 900 = 891.
9.一家电脑公司推出一款新型电脑,投放市场以来 3 个月的利润情况如图所示,该图可以近似看作为抛物线的一部分,请结合图象,解答以下问题:
(1)求该抛物线对应的二次函数解析式;
针对训练
解:(1)因图象过原点,则设函数解析式为 y = ax2 + bx,由图象的点的含义,得
故所求一次函数的解析式为 y = x2 + 14x.
解得 a = 1,b = 14.
(2)该公司在经营此款电脑过程中,第几月的利润最大?最大利润是多少?
(3)若照此经营下去,请你结合所学的知识,对公司在此款电脑的经营状况(是否亏损?何时亏损?)作预测分析.
(2) y = x2 +14x = (x 7)2 + 49.
即当 x = 7 时,利润最大,y = 49.
(3) 没有利润,即 y = x2 +14x = 0.
解得 x1 = 0(舍去),或 x2 = 14,
而这时利润为滑坡状态,所以第 15 个月,公司亏损.
例9 如图,梯形 ABCD 中,AB∥DC,∠ABC=90°,∠A=45°,AB=30,BC=x,其中 15<x<30.作 DE⊥AB 于点 E,将 △ADE 沿直线 DE 折叠,点 A 落在 F 处,DF 交 BC 于点 G.
(1)用含有 x 的代数式表示 BF 的长;
解:(1)由题意,得
EF = AE = DE = BC = x,AB = 30.
∴BF = 2x - 30.
(2)设四边形 DEBG 的面积为 S,求 S 与 x 的函数关系式;
(3)当 x 为何值时,S 有最大值?并求出这个最大值.
(2)∵∠F =∠A = 45°,∠CBF =∠ABC = 90°,
∴∠BGF =∠F = 45°,BG = BF = 2x - 30.
所以 S△DEF - S△GBF = DE2 - BF2 = x2 - (2x - 30)2
= x2 + 60x - 450.
(3)S = x2 + 60x - 450 = (x - 20)2 + 150.
∵a = <0,15<20<30,
∴当 x = 20 时,S 有最大值,最大值为 150.
10.张大伯准备用 40 m 长的木栏围一个矩形的羊圈,为了节约材料同时要使矩形的面积最大,他利用自家房屋一面长 25 m 的墙,设计了如图一个矩形的羊圈.
(1)请你求出张大伯矩形羊圈的面积;
25 m
针对训练
解:(1)由题意得羊圈的长为 25 m,
宽为(40 - 25)÷2 = 7.5 (m).
故羊圈的面积为 25×7.5 = 187.5 ( m2 )
(2)请你判断他的设计方案是否合理?如果合理,直接答合理;如果不合理又该如何设计?并说明理由.
(2)设羊圈与墙垂直的一边为 x m,则与墙相对的一边长为(40 - 2x)m,羊圈的面积 S = x(40 - 2x) = -2x2 + 40x
= -2(x -10)2 + 200(7.5≤x<20).
∵7.5≤10<20,所以当 x = 10 时,
S 有最大值,此时 S = 200.
故张大伯的设计不合理.羊圈与墙垂直的两边长为 10 m,而与墙相对的一边长为(40-2x) m = 20 m.
25 m
实际问题
归纳
抽象
二次函数
y = ax2 + bx + c
实际问题的答案
利用二次函数的图象和性质求解
图象
目标
性质