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二次函数(二)

 

一周强化

一、一周知识概括

1、二次函数y=a(x-h)2的图象与性质

  ①抛物线y=a(x-h)2的对称轴为x=h,顶点为(h,0).

  ②y=a(x-h)2的形状与y=ax2的图象的形状相同,只是位置不同,它们彼此可以通过平移而得到.

  ③把y=ax2的图象向左(或向右)平移|h|个单位,即得y=a(x-h)2的图象,由实践可知,当h>0时,向右平移,当h<0时,向左平移.

2、二次函数y=a(x-h)2+k的图象与性质:

  一般地,抛物线y=a(x-h)2+k与y=ax2的形状相同,只是位置不同.抛物线y=a(x-h)2+k有如下特点:

  ①a>0时,开口向上;a<0时,开口向下;

  ②对称轴是平行于y轴的直线x=h;

  ③顶点坐标是(h,k).

  二次函数y=a(x-h)2+k的图象可由抛物线y=ax2向左(或向右)平移|h|个单位,再向上(或向下)平移|k|个单位而得到.

3、二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的图象和性质

  二次函数y=ax2+bx+c的图象是一条抛物线,对二次函数y=ax2+bx+c可通过配方求其顶点坐标与对称轴.

  二次函数y=ax2+bx+c总可通过配方得

  

  即可化为y=a(x-h)2+k的形式,因此y=ax2+bx+c与y=a(x-h)2+k的图象具有一致性,即y=ax2+bx+c的图象是一条抛物线,它的顶点坐标为,对称轴是直线

  当a>0时,抛物线开口向上,有最低点(即顶点),当时,,在对称轴的左侧,y随x的增大而减小;在对称轴的右侧,y随x的增大而增大.

  当a<0时,抛物线开口向下,有最高点(即顶点),当时,.在对称轴的左侧,y随x的增大而增大;在对称轴的右侧,y随x的增大而减小,同时由于y=ax2+bx+c可化为的形式,所以抛物线y=ax2+bx+c可由抛物线y=ax2平移得到.

  第一步:若时,把y=ax2的图象向右平移个单位;若时,把y=ax2的图象向左平移个单位;

  第二步:若时,再把第一次平移后的图象向上平移个单位;若时,再把第一步平移后的图象向下平移个单位.

  抛物线y=ax2+bx+c与抛物线y=ax2的形状相同,只是位置不同.

4、二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的图象的画法

  根据二次函数图象的基本特征,通常采用五点法.

  步聚:(1)先根据函数的解析式,求出顶点坐标和对称轴,在直角坐标系中描出顶点M,并用虚线画出对称轴;

  (2)求出抛物线y=ax2+bx+c与坐标轴的交点;

  当抛物线与x轴有两个交点时,描出这两个交点A、B及抛物线与y轴的交点C,再找到点C的对称点D,将这五个点按从左到右的顺序连接起来.

  当抛物线与x轴只有一个交点或无交点时,描出抛物线与y轴的交点C及对称点D,由C、M、D三点可粗略地画出二次函数图象的草图,如果需要画出比较精确的图象,可再描出一对对称点A、B,然后顺次连接起来,画出二次函数的图象.

5、抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)与系数a、b、c的关系

a、b、c的代数式

作用

字母的符号

图象的特征

a

1.决定抛物线的开口方向;
2.决定增减性

a>0

开口向上

a<0

开口向下

c

决定抛物线与y轴交点的位置,交点坐标为(0,c)

c>0

交点在x轴上方

c=0

抛物线过原点

c<0

交点在x轴下方

决定对称轴的位置,对称轴是

ab>0

对称轴在y轴左侧

ab<0

对称轴在y轴右侧

二、重难点知识讲解

1、二次函数的三种形式:

(1)一般式:y=ax2+bx+c(a、b、c是常数,a≠0);

(2)顶点式:y=a(x-h)2+k(h,k)为函数图象的顶点;

(3)交点式:y=a(x-x1)(x-x2)(x1,0),(x2,0)为函数图象与x轴的交点.

2、图象的变换

  (1)平移的方向的确定是一个难点,对此,我们可以通过顶点的变化情况来决定。例如:y=x2+2x+3顶点坐标为(-1,2),y=x2顶点坐标为(0,0),将(0,0)向左平移1个单位,向上平移2个单位,就得到(-1,2),因此,将y=x2向左平移1个单位,向上平移2个单位,就得到y=x2+2x+3。

  (2)左右平移改变的是x的值,上下平移改变的是y的值,一般地,左加右减,上加下减。例如:y=x2+2x+3向右平移1个单位,得到y=(x-1)2+2(x-1)+3,向下平移2个单位,就得到y=(x-1)2+2(x-1)+3-2,整理后就得到y=x2

3、根据已知条件正确求出二次函数的关系式

  用待定系数法求函数解析式时,应当根据已知条件选择适当的二次函数的形式。如果知道函数图象与x轴的交点,那么选择交点式;如果知道函数图象的顶点,那么选择顶点式;如果知道函数图象上三个一般的点,那么选择一般式。

三、典型例题讲解

例1、已知抛物线,求:

(1)函数图象的开口方向,对称轴和顶点坐标;

(2)作出草图;

(3)根据图象指出x为何值时,y>0,y=0,y<0;

(4)根据图象指出函数的最大值或最小值是多少?

分析:

  解本题的关键是作出已知函数的图象,再根据图象探讨相关性质,这比凭空思考,或单纯的计算更为形象、直观.

解:

  (1)

  ∵,∴抛物线开口向上.

  抛物线的对称轴是x=-6,顶点坐标为(-6,-8).

  (2)抛物线与x轴的交点是(-10,0),(-2,0),与y轴的交点是(0,10),草图如图所示.

  (3)当x<-10或x>-2时,y>0;

  当x=-10或x=-2时,y=0;

  当-10<x<-2时,y<0.

  (4)当x=-6时,y有最小值,最小值是-8.

反思:

  画二次函数y=ax2+bx+c的图象往往通过把解析式配方得到,先确定对称轴和顶点,再在对称轴的两边找出关于对称轴不少于两组的对应点,最后利用平滑的曲线把这些点连起来.

例2、抛物线y=ax2+bx+c的图象如图所示,则a、b、c的符号为( )

A.a<0,b>0,c=0      B.a<0,b<0,c>0

C.a<0,b<0,c=0      D.a<0,b>0,c<0

分析:

  由图象可知,抛物线开口向下,则a<0,抛物线与y轴交于O点,则x=0时,y=0,得c=0,故排除B,D.对称轴在y轴左侧,则,a、b同号f,因a<0,故b<0.所以选C.

答案:C

反思:

  由图象确定a,b,c的符号,其中a,c的符号可直观得到.只有b的符号的确定较繁,但也有技巧,只要看对称轴的位置即可,若对称轴在y轴左侧,则a、b同号;若对称轴在y轴右侧,则a,b异号,简称“左同,右异”.

例3、(2006年,黄冈模拟)一个二次函数,具有下列性质:①它的图象不经过第三象限;②图象经过点(-1,1);③当x>-1时,函数值y随自变量x增大而增大,试写出一个满足上述三条件性质的函数关系式:__________.

分析:

  此题中的抛物线表达式符合y=a(x+1)2+k的形式,再根据题目中的条件画出函数图象,依据数形结合,易求解.

  由①知,抛物线开口方向向上,a>0,取a=1,由③知可令此抛物线的对称轴为x=-1,因此可设y=(x+1)2+k,将点(-1,1)代入,得k=1.

  ∴y=(x+1)2+1.

答案:y=2(x+1)2+1,

反思:解此类问题的关键是恰当地设出表达式,再根据限制条件作答.

例4、已知二次函数的图象的顶点是(1,-8),且经过点(3,0),求这个二次函数关系式.

分析:

  因为已知二次函数图象顶点及与x轴一个交点,故可用一般式,顶点式或两点式.

  

  解法四:因为抛物线顶点为(1,-8),所以设函数关系式为y=a(x-1)2-8.

  把(3,0)代入上式,得O=a(3-1)2-8.∴a=2.

  ∴二次函数关系式为y=2(x-1)2-8=2x2-4x-6.

  解法五:∵抛物线对称轴为直线x=1,与x轴一个交点为(3,0),设另一交点为(x2,0),则1=.

  ∴x2=-1.∴设二次函数关系式为y=a(x+1)(x-3).

  把(1,-8)代入上式,得-8=a·2·(-2).∴a=2.

  ∴二次函数关系式为y=2(x+1)(x-3)=2(x2-2x-3)=2x2-4x-6.

反思:

  求二次函数关系式方法,应根据具体问题是灵活应用,选取最简方案.

例5、如图,已知抛物线y=x2-ax+a+2与x轴交于A,B两点,与y轴交于点D(0,8),直线DC∥x轴,交抛物线于另一点C.动点P以每秒2个单位长度的速度从C出发,沿C→D运动.同时,点Q以每秒1个单位长度的速度从点A出发,沿A→B运动,连接PQ,CB.设点P的运动时间为t秒.

  (1)求a的值;

  (2)当t为何值时,PQ∥y轴;

  (3)当四边形PQBC的面积等于14时,求t的值.

分析:

  (1)将D(0,8)代入抛物线的表达式中可求出a的值;

  (2)当PQ∥y轴时,DP=OQ,用t的关系式分别表示DP的长和OQ的长,即可求出t的值;

  (3)应用可求出t的值,此时实质是解含t的方程.

解:

  (1)∵D(0,8)在抛物线上,

  ∴a+2=8,∴a=6,

  (2)当a=6时,抛物线的表达式为:y=x2-6x+8.

当y=8时,x2-6x=0,

∴x1=0,x2=6.

即C点坐标为(6,8).

当y=0时,x2-6x+8=0,解得x1=2,x2=4.

∴A(2,0),B(4,0).

∴CP=2t,AQ=t.

∴P(6-2t,8),Q(2+t,0).

由6-2t=2+t,解得

即当秒时,PQ∥y轴.

(3)

由4t+8=14,得.∴当秒时,四边形PQBC的面积是14.

反思:

  函数与几何知识相结合,一定要依据几何性质找到变量间的数量关系.同时注意平面直角坐标系中,与y轴平行的直线上的点的纵坐标相同.

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