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第1章 二次函数
综合与实践 汽车能通过隧道吗?
某学校数学兴趣社团利用二次函数的知识进行探究学习.
【数学建模】
他们对一个截面为抛物线且设有两条(双向)行车道的隧道进行研究(行车道分界线的宽度忽略不计,
行驶车辆不能越过分界线),建立如图①
所示的平面直角坐标系,并画出了隧道
截面图.
【实践应用】
已知隧道的路面宽为10 m,隧道顶部最高处点P距地面‘’
6.25 m,按规定,过隧道的车辆的顶部与隧道顶部在竖直方向上的高度差至少为0.5 m.现有一辆宽3 m、高3.5 m的厢式货车计划从隧道驶过.
(1)求该抛物线的表达式;
【解】根据题意可知此抛物线的顶点坐标为(5,6.25),∴可设抛物线的表达式为y=a(x-5)2+6.25.
∵抛物线过点(0,0),∴0=a(0-5)2+6.25,
解得a=-0.25,
∴抛物线的表达式为y=-0.25(x-5)2+6.25.
(2)厢式货车能否顺利通过隧道?请说明理由.
【解】厢式货车能顺利通过隧道.理由如下:
当宽3 m、高3.5 m的厢式货车从隧道驶过时,
∵5-3=2(m),
∴当x=2时,y=-0.25×(2-5)2+6.25=4.
∵4-3.5=0.5(m),∴厢式货车能顺利通过隧道.
【问题探究】
该社团为进一步探索抛物线的有关知识,借助上述抛物线模型,设计了以下问题:
(3)如图②,在抛物线内作矩形ABCD,
使顶点C,D落在抛物线上,顶点A,
B落在x轴上.设矩形ABCD的周长为
l m,求l的最大值.
【解】设AO=x m,可得AB=(10-2x) m,
∴AD=[-0.25(x-5)2+6.25]m.
∵矩形ABCD的周长为l m,
∴l=2[-0.25(x-5)2+6.25]+2(10-2x)=
-0.5x2+x+20=-0.5(x-1)2+20.5.
∴当x=1时,l的最大值为20.5.
(4)在(3)的条件下,如图③,在矩形ABCD的周长最大时,将矩形ABCD绕点D逆时针旋转α(0°<α<360°),当以点P,D,C为顶点的三角形为直角三角形时,请直接写出旋转角α的度数.
【解】旋转角α的度数为90°或135°或315°.
【点拨】在(3)的条件下,当矩形ABCD的周长最大时,x=1,y=-0.25×(1-5)2+6.25=2.25,∴AB=CD=8 m,D(1,2.25),∴C(9,2.25).
当∠PDC2=90°时,α=∠CDC2=45°+90°=135°;当∠PDC3=90°时,α=360°-∠CDC3=360°-(∠PDC3-∠PDC)=360°-45°=315°.综上所述,旋转角α的度数为90°或135°或315°.(共28张PPT)
第1章 二次函数
专题3 二次函数与几何图形的综合
1.如图,抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)交x轴于A,B两点,交y轴于点D,点B的坐标为(3,0),顶点C的坐标为(1,4).
(1)求抛物线和直线BD的表达式;
【解】∵抛物线的顶点坐标为C(1,4),∴抛物线的表达式为y=a(x-1)2+4,将点B(3,0)的坐标代入,
得0=a(3-1)2+4,解得a=-1.
∴抛物线的表达式为y=-(x-1)2+4=-x2+2x+3.
令x=0,则y=3,∴点D的坐标为(0,3).
设直线BD的表达式为y=kx+3.
将点B(3,0)的坐标代入,得0=3k+3,解得k=-1.
∴直线BD的表达式为y=-x+3.
(2)点P是直线BD上的一个动点,过点P作x轴的垂线,交抛物线于点M,当点P在第一象限时,求线段PM长度的最大值.
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2. 如图,已知二次函数y=x2-2x-3的图象与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C,直线y=kx+b(k≠0)经过A,C两点.
(1)直线AC的表达式为____________.
y=x-3
(2)点P为第四象限抛物线上的一个动点,过点P作PF∥y轴交直线AC于点F.
①线段PF的最大长度是多少?
②点P到直线AC的最大距离是多少?
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3.如图,在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=-x2+bx+3与x轴和y轴的正半轴分别交于A,B两点,且OA=OB,抛物线的顶点为M,连接AB,AM.
(1)求这条抛物线的表达式和顶点M的坐标;
【解】∵抛物线y=-x2+bx+3与y轴交于点B,
令x=0,得y=3,∴B(0,3).∴OB=3.
又∵OA=OB,∴OA=3.∴A(3,0).把A(3,0)的坐标代入y=-x2+bx+3,得-9+3b+3=0,解得b=2,∴这条抛物线的表达式为y=-x2+2x+3.∵y=-x2+2x+3=-(x-1)2+4,∴顶点M的坐标为(1,4).
(2)求sin∠BAM的值;
(3)如果Q是线段OB上一点,满足∠MAQ=45°,求点Q的坐标.
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4.如图,顶点坐标为(1,4)的抛物线y=ax2+bx+c与x轴交于A,B两点(点A在点B的左边),与y轴交于点C(0,3),D是直线BC上方抛物线上的一个动点,连接AD交抛物线的对称轴于点E.
(1)求抛物线的表达式;
【解】由题意得y=a(x-1)2+4,
将点C(0,3)的坐标代入上式,得a+4=3,解得a=-1.
∴抛物线的表达式为y=-(x-1)2+4=-x2+2x+3.
(2)连接AC,CE,当△ACE的周长最小时,求点D的坐标;
【解】如图,作点C关于抛物线对称轴的对称点D′,连接AD′,ED′,则ED′=CE,D′(2,3),∴△ACE的周长=AC+CE+AE=AC+AE+D′E≥AC+AD′,
∴当点D在点D′时,△ACE的周长最小,
此时点D的坐标为(2,3).
(3)过点D作DH⊥x轴于点H,交直线BC于点F,连接AF.在点D运动过程中,是否存在△ACF为等腰三角形?若存在,求点F的坐标;若不存在,请说明理由.
【解】存在.
令y=0,则-(x-1)2+4=0,解得x=-1或x=3,
∴A(-1,0),B(3,0).
易得直线BC的表达式为y=-x+3.
设点F(m,-m+3)(0易得AC2=10,AF2=(m+1)2+(-m+3)2,CF2=2m2.
当AC=AF时,10=(m+1)2+(-m+3)2,
解得m=0(舍去)或m=2,即F(2,1);
当AF=CF时,(m+1)2+(-m+3)2=2m2,
解得m=2.5,即F(2.5,0.5);
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(1)求抛物线的表达式;
(2)若点P是抛物线上B,C两点之间的一个动点(不与点B,C重合),是否存在点P,使得四边形COBP的面积最大?若存在,求点P的坐标及四边形COBP面积的最大值;若不存在,请说明理由.
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第1章 二次函数
专题2 二次函数的图象与系数的关系
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A
2.当抛物线y=x2-nx+2的对称轴是y轴时,n______0;当对称轴在y轴左侧时,n______0;当对称轴在y轴右侧时,n______0.(填“<”“=”或“>”)
=
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<
>
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A
4.如图,二次函数y=ax2+bx+2(a≠0)的图象与x轴交于(-1,0),(x1,0),其中2①ab>0;②a-b=-2;
③当x>1时,y随x的增大而减小;
【答案】C
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3
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6.已知二次函数y=ax2+bx+c的图象如图所示,则( )
A.b>0,c>0
B.b>0,c<0
C.b<0,c<0
D.b<0,c>0
B
B
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8.[2025安徽]已知二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的图象如图所示,则( )
A.abc<0
B.2a+b<0
C.2b-c<0
D.a-b+c<0
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当x=-1时,y=a-b+c>0,选项D错误.当x=2时,y=4a+2b+c=0,∵a-b+c>0,∴4a-4b+4c>0.∴(4a+2b+c)-(4a-4b+4c)<0.∴2b-c<0,选项C正确.故选C.
【答案】 C
9.如图,在平面直角坐标系中,直线y1=mx+n与抛物线y2=ax2+bx-3相交于点A,B.结合图象,判断下列结论:①当-2<x<3时,y1>y2;②x=3是方程ax2+bx-3=0的一个根;③若(-1,t1),(4,t2)是抛物线上的两点,则t1<t2;④对于抛物线y2=ax2+bx-3,当-2<x<3时,y2的取值范围是0<y2<5.
其中正确结论的个数是( )
A.4 B.3 C.2 D.1
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【答案】 B(共29张PPT)
第1章 二次函数
专题4 用二次函数解实际问题的基本类型
1. 如图①是一座抛物线形拱桥侧面示意图.水面宽AB与桥长CD均为24 m,在距离D点6 m的E处,测得桥面到桥拱的距离EF为1.5 m,以桥拱顶点O为原点,桥面为x轴建立平面直角坐标系.
(1)求桥拱顶部O与水面之间的距离.
(2)如图②,桥面上方有3根高度均为4 m的支柱CG,OH,DI,过相邻两根支柱顶端的钢缆呈形状相同的抛物线,其最低点到桥面的距离为1 m.
①求出其中一条钢缆所在抛物线的表达式;
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②为庆祝节日,在钢缆和桥拱之间竖直装饰若干条彩带,求彩带的最小长度.
2. 如图,隧道的截面由抛物线和矩形构成,其中矩形的长OA=12 m,宽OB=4 m.
(1)求b,c的值,并计算出拱顶D到地面OA的距离.
(2)一辆货车载一长方体集装箱后高为6 m,宽为4 m,如果隧道内设双向行车道,那么这辆货车能否安全通过?
【解】由题意得货车最外侧与地面OA的交点为(1.8,0)或(10.2,0),当x=1.8或x=10.2时,y=7.06>6,∴这辆货车能安全通过.
(3)在抛物线形拱壁上需要安装两排灯,且它们离地面的高度相等,如果灯离地面的高度不超过8 m,那么两排灯的水平距离最小是多少米?
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3.某农场计划建造一个矩形养殖场,为充分利用现有资源,该矩形养殖场一面靠墙(墙的长度为10 m),另外三面用栅栏围成,中间再用栅栏把它分成两个面积比为1∶2的矩形,已知栅栏的总长度为24 m,设较小矩形与墙平行的一边长为x m(如图).
当x=________时,矩形养殖场的
总面积最大,最大为________.
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【点易错】在实际问题中,求二次函数的最值时,不要盲目地认为顶点的纵坐标就是函数的最值.要结合实际意义确定自变量的取值范围,根据二次函数增减性求出该范围内的最值.
(1)求出成本y2关于销售量x的函数表达式.
(2)当成本最低时,销售产品所获利润是多少?
(3)当销售量是多少吨时,可获得最大利润?最大利润是多少万元?(注:利润=销售额-成本)
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5. 【发现问题】掷实心球是中考体育考试项目之一,明明发现实心球从出手到落地的过程中,实心球竖直高度与水平距离一直在相应的发生变化.实心球竖直高度与水平距离之间有怎样的函数关系?
水平距离x/m 0 2 4 5 6 8 9
竖直高度y/m 2 3.2 3.6 3.5 3.2 2 1.1
【分析问题】明明利用先进的鹰眼系统记录了实心球在空中运动时的水平距离x(m)与竖直高度y(m)的数据如上表,根据表中的数据建立如图所示的平面直角坐标系,根据图中点的分布情况,明明发现其图象是二次函数的一部分.
【解决问题】
(1)在明明投掷过程中,出手时实心球的竖直高度是______m,实心球在空中的最大高度是______m.
(2)二次函数的表达式为____________________.
2
3.6
y=-0.1(x-4)2+3.6
(3)根据中考体育考试评分标准(男生版),在投掷过程中,实心球从起点到落地点的水平距离大于或等于9.7 m时,即可得满分10分,明明在此次考试中能否得到满分?
【解】明明在此次考试中能得到满分.理由如下:
把y=0代入y=-0.1(x-4)2+3.6,得-0.1(x-4)2+
3.6=0,解得x1=10,x2=-2(不符合题意,舍去),
∵10 m>9.7 m,∴明明在此次考试中能得到满分.
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第1章 二次函数
专题1 求二次函数表达式的类型
1.如图,在平面直角坐标系xOy中,直线y=-2x+8与抛物线y=-x2+bx+c交于A,B两点,点B在x轴上,点A在y轴上.
(1)抛物线的函数表达式为______________;
y=-x2+2x+8
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2. 已知二次函数y=ax2+bx+c(a≠0),y和x的取值如下表所示:
x … -1 0 2 4 5 …
y … n -2 m -2 p …
(1)若n=-7,求二次函数的表达式;
(2)用含a的代数式表示m;
(3)若nmp≤0,求a的取值范围.
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3.[2025北京理工大附中模拟]已知二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的图象经过点(3,0),当x=1时,函数的最小值为-4.
(1)求该二次函数的表达式;
【解】∵当x=1时,函数的最小值为-4,
∴二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的图象的顶点坐标为
(1,-4).
∴二次函数的表达式为y=a(x-1)2-4.
∵该二次函数的图象过点(3,0),∴0=(3-1)2a-4.
∴a=1.∴二次函数的表达式为y=(x-1)2-4,
即y=x2-2x-3.
(2)直线x=m与抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)和直线y=x-3的交点分别为点C,点D.
①当m=-1时,CD=________;
4
②结合函数的图象,当CD≥4时,m的取值范围为____________.
m≤-1或m≥4
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4.如图,已知抛物线y=ax2+bx+3经过点A(1,0)和点B(-3,0),与y轴交于点C,P为第二象限内抛物线上一点.
(1)求抛物线的表达式,并写出顶点坐标;
【解】∵抛物线y=ax2+bx+3经过点A(1,0)和点B(-3,0),∴y=a(x-1)(x+3)=ax2+2ax-3a.
∴-3a=3.∴a=-1.
∴抛物线的表达式为y=-x2-2x+3.
∵y=-x2-2x+3=-(x+1)2+4,
∴顶点坐标为(-1,4).
(2)连接PB,PO,PC,BC,OP交BC于点D,当S△CPD∶S△BPD=1∶2时,求点D的坐标.
【解】如图,过点D作DM⊥y轴于点M.在y=-x2-2x+3中,当x=0时,y=3,∴点C的坐标为(0,3).∴OC=3.∵S△CPD∶S△BPD=1∶2,∴CD∶BD=1∶2.易知DM∥BO,∴CD∶BD=CM∶OM=1∶2.∴OM=2.
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5.如图,抛物线L:y=ax2+x+c(a≠0)与x轴交于A(-2,0),B两点,与y轴交于点C(0,3),D为抛物线L的顶点.
(1)求抛物线L的表达式;
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6.如图,抛物线y=ax2+bx+c分别交x轴于A(-1,0),B(3,0)两点,且与y轴交于点C(0,-3).
(1)求抛物线的表达式及顶点P的坐标;
【解】由题意可得抛物线的表达式为
y=a(x+1)(x-3),将点C(0,-3)的坐标代入,得a=1,
∴抛物线的表达式为y=(x+1)(x-3)=
x2-2x-3=(x-1)2-4.
∴顶点P的坐标为(1,-4).
(2)将该抛物线绕点(4,0)旋转180°,求旋转后的抛物线的表达式.
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∵旋转前后图象的形状不变,开口方向相反,
∴易得旋转后的抛物线的表达式为y=-(x-7)2+4.
(1)AC的长为________.
7
(2)求y关于x的函数表达式,并写出自变量x的取值范围.
(3)当正方形APDE的对称中心与点B重合时,直接写出x的值.
【解】 x=6.
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第1章 二次函数
全章热门考点整合应用
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B
2.已知二次函数y=(k-1)xk2-3k+4+2x-1,当x=0.5时,y的值为________.
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3.[2025上海普陀区月考]在同一平面直角坐标系中,画出直线y=ax+b与抛物线y=ax2+bx,这个图形可能是( )
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D
4. 二次函数y=ax2+bx+c的图象的顶点坐标是(2,1),且图象与y轴交于点(0,9).将二次函数y=ax2+bx+c的图象以x轴为对称轴进行折叠,则折叠后得到的函数表达式为( )
A.y=2(x-2)2+1 B.y=-2(x-2)2-1
C.y=-2(x+2)2-1 D.y=-2(x+2)2+1
B
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5.在平面直角坐标系xOy中,A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,y3)是二次函数y=-x2+4x-1图象上三点.若0<x1<1,x2>4,则y1________y2(填“>”或“<”);若对于m<x1<m+1,m+1<x2<m+2,m+2<x3<m+3,存在y1<y3<y2,则m的取值范围是______________.
>
【点拨】∵y=-x2+4x-1=-(x-2)2+3,∴二次函数图象的开口向下,对称轴为直线x=2.∵0<x1<1,x2>4,∴|x1-2|<|x2-2|.∴y1>y2.∵m<x1<m+1,m+1<x2x3-2>|x2-2|.∴x1+x3<4,且x2+x3>4.
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6.[2025福建]在平面直角坐标系中,二次函数y=ax2+bx-2的图象过点A(1,t),B(2,t).
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7.如图,抛物线y=ax2+c与直线y=mx+n交于A(-1,p),B(3,q)两点,则不等式ax2-mx+c<n的解集为( )
A.x>-1
B.x<3
C.-1<x<3
D.x<-3或x>1
C
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【答案】 B
9.利用长为12 m的墙和40 m长的篱笆来围成一个矩形苗圃园,若平行于墙的一边长不小于6 m,有下列结论:
①垂直于墙的一边长可以为15 m;
②矩形苗圃园的最小面积是102 m2,最大面积是200 m2;
③垂直于墙的一边长有两个不同的值满足矩形苗圃园面积为128 m2.
其中正确的个数是( )
A.0 B.1 C.2 D.3
【点拨】设垂直于墙的一边的长度为x m,则平行于墙的一边的长度为(40-2x) m,由题意知6≤40-2x≤12,解得14≤x≤17,∴垂直于墙的一边长可以为15 m,故①正确;设矩形苗圃园的面积为y m2,则y=x(40-2x)=-2x2+
40x=-2(x-10)2+200.∵-2<0,∴当x>10时,y随x的增大而减小,∴当x=14时,y取得最大值,最大值为168,当x=17时,y取得最小值,最小值为102,即矩形苗圃园的最小面积是102 m2,最大面积是168 m2,故②错误;
当矩形苗圃园的面积为128 m2时,由题意得x(40-
2x)=128,解得x1=16,x2=4.∵14≤x≤17,∴x=16,∴当垂直于墙的一边长为16 m时,满足矩形苗圃园面积为128 m2,故③错误.故选B.
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【答案】 B
10. 每年5月的第三个星期日为全国助残日.某公司新研发了一批便携式轮椅,计划在该月销售,根据市场调查,每辆轮椅盈利200元时,每天可售出60辆;单价每降低10元,每天可多售出4辆.公司决定在成本不变的情况下降价销售,但每辆轮椅的利润不低于180元,设每辆轮椅降价x元,每天的销售利润为y元.
(1)求y与x的函数表达式,每辆轮椅降价多少元时,每天的销售利润最大?最大利润为多少元?
(2)全国助残日当天,公司共获得销售利润12 160元,请问这天售出了多少辆轮椅?
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11.一条河上横跨着一座宏伟壮观的悬索桥.桥梁的缆索L1与缆索L2均呈抛物线形,桥塔AO与桥塔BC均垂直于桥面,如图所示,以O为原点,以直线FF′为x轴,以桥塔AO所在直线为y轴,建立平面直角坐标系.
已知:缆索L1所在抛物线与缆索L2所在抛物线关于y轴对称,桥塔AO与桥塔BC之间的距离OC=100 m,
AO=BC=17 m,缆索L1的最低点P到FF′的距离PD=
2 m(桥塔的粗细忽略不计).
(1)求缆索L1所在抛物线的函数表达式;
【解】由题易得顶点P的坐标为(50,2),点A的坐标为(0,17),
设缆索L1所在抛物线的函数表达式为y=a(x-50)2+2,
把A(0,17)的坐标代入,得17=a(0-50)2+2,
(2)点E在缆索L2上,EF⊥FF′,且EF=2.6 m,FO<OD,求FO的长.
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12.[2025嘉兴期末]已知二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的图象如图所示,对称轴为直线x=1.有下列结论:①abc>0;②b2<4ac;③a-b+c<0;④a+b>m(am+b)(m≠1);⑤若方程|ax2+bx+c|=1有四个根,则这四个根的和为2.其中正确的为( )
A.①② B.③④
C.③⑤ D.④⑤
【点拨】∵二次函数图象开口向下,∴a<0.∵对称轴在y轴的右侧,∴a与b异号.∴b>0.∵二次函数图象与y轴交于正半轴,∴c>0,∴abc<0,故①错误;∵二次函数图象与x轴交于不同的两点,∴b2-4ac>0,∴b2>4ac,故②错误;∵当x=-1时,y<0,∴a-b+c<0,故③正确;
∵对称轴为直线x=1,∴x=1时函数有最大值,∴当x=1时的y值大于当x=m(m≠1)时的y值,即a+b+c>am2+bm+c,∴a+b>m(am+b)(m≠1)成立,故④正确;将x轴下方二次函数图象翻折到x轴上方,若与直线y=1有四个交点,则由图象的轴对称性知,关于对称轴对称的两个交点的横坐标的和为2,∴方程的四个根的和为4,故⑤错误.综上,③④正确.
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【答案】 B
【解】存在.如图,过点B作BM1⊥AB交抛物线的对称轴于点M1,过点A作AM2⊥AB交抛物线的对称轴于点M2,连接AM1,BM2.
易得对称轴为直线x=1,∴可设
M1(1,n),则AM12=(0-1)2+
(-2-n)2=n2+4n+5,BM12=
(4-1)2+(0-n)2=n2+9.
在Rt△ABM1中,AB2+BM12=AM12.
易得AB2=22+42=20.
∴20+n2+9=n2+4n+5,
解得n=6.∴M1(1,6);
∴易得直线 BM1 的表达式为y=-2x+8.
易得AM2∥BM1,
又∵直线AM2经过点A(0,-2),
∴易得直线 AM2 的表达式为y=-2x-2.
∴当x=1时,y=-2×1-2=-4.∴M2(1,-4).
综上所述,点M的坐标为(1,6)或(1,-4).
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14.[2025北京]在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)经过点O和点A(3,3a).
(1)求c的值,并用含a的式子表示b;
【解】将点O(0,0)的坐标代入y=ax2+bx+c,
可得c=0,∴该抛物线的表达式为y=ax2+bx,
将点A(3,3a)的坐标代入y=ax2+bx,
可得3a=9a+3b,解得b=-2a.
(2)过点P(t,0)作x轴的垂线,交抛物线于点M,交直线y=ax于点N.
①若a=1,t=4,求MN的长;
【解】若a=1,则该抛物线及直线的表达式分别为y=x2-2x,y=x,
当t=4时,点P的坐标为(4,0),
如图①,∵PM⊥x轴,∴xM=xN=4.
将x=4代入y=x2-2x,可得y=42-2×4=8,
即M(4,8),
将x=4代入y=x,可得y=4,即N(4,4),
∴MN=8-4=4.
②已知在点P从点O运动到点B(2a,0)的过程中,MN的长随OP的长的增大而增大,求a的取值范围.
【解】在点P从点O运动到点B(2a,0)的过程中,
∵PM⊥x轴,P(t,0),∴xM=xN=t.
将x=t代入y=ax2-2ax,可得y=at2-2at,即M(t,at2-2at),
将x=t代入y=ax,可得y=at,即N(t,at),
∴MN=|at2-2at-at|=|at2-3at|.
令MN=0,即at2-3at=0,解得t=0或t=3.
若a>0,则2a>0,即点B在y轴右侧,如图②,
当0∵MN的长随OP的长的增大而增大,即MN的长随t的增大而增大,
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