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纯代(函)数系列文章汇总(1)——九上期末复习(1)——尖子生之路[九上系列]

永泰一中张祖冬 初中数学延伸课堂 2022-07-16

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【例1】已知抛物线C:y=x2﹣(m+1)x+1的顶点在坐标轴上.

(1)求m的值;

(2)当m>0时,抛物线C向下平移n(n>0)个单位后与抛物线C1:y=ax2+bx+c关于y轴对称,且C1过点(n,3),求C1的函数关系式;

(3)当﹣3<m<0时,抛物线C的顶点为M,问在直线x=﹣1上是否存在一点Q,使得抛物线C绕Q点旋转1800后得到的新抛物线与x轴只有一个交点,求旋转后的抛物线解析式.

【解析】

(1)顶点在坐标轴上,说明顶点可能在x轴上,也可以在y轴上.

 当抛物线C的顶点在x轴上时,由△=[﹣(m+1)]2﹣4=0,得m=1或m=﹣3;

 当抛物线C的顶点在y轴上时,由﹣(m+1)=0,得m=﹣1.

      综上所述,m=±1或m=﹣3,

(2)由(1)知m=±1或m=﹣3,又因m>0时, 所以m=1,所以抛物线C的解析式为y=x2﹣2x+1=(x-1)2,当该抛物线向下平移n(n>0)个单位后得到y=(x-1)2﹣n,得顶点坐标为(1,n),由于此时的抛物线与抛物线C1:y=ax2+bx+c关于y轴对称(已知),所以抛物线C1的顶点为(-1,-n),且a=1,得到抛物线C1为y= (x+1)2﹣n.

又因抛物线C1过点(n,3),所以n2+2n+1﹣n=3,即n2+n﹣2=0,解得n1=1,n2=﹣2(由题意n>0,舍去)得到n=1.因此抛物线C1:y=x2+2x,

(3)由(1)知: m=±1或m=﹣3,又因﹣3<m<0时, 所以m=-1,所以抛物线C的解析式为y=x2+1,其顶点M(0,1).

      如下图示,设Q(-1,t),则顶点M绕Q点旋转1800后得到M’(-2,2t-1),由于新抛物线与x轴只有一个交点,所以Q’的纵坐标为0,即M’(-2,2t-1),因此所求的抛物线的解析式为:y=(x+2)2

反思本题不难,但试题涵盖平移、对称和旋转等三大变换,第(3)小题通过数形结合不难求得,整个试题的拓展性强,是一道非常好的基本题。


【例2】在平面直角坐标系xOy中,定义直线y=ax+b为抛物线y=ax2+bx的特征直线,C(a,b)为其特征点.设抛物线y=ax2+bx与其特征直线交于A、B两点(点A在点B的左侧).

(1)当点A的坐标为(0,0),点B的坐标为(1,3)时,特征点C的坐标为____________;

(2)若抛物线y=ax2+bx如图所示,请在所给图中标出点A、点B的位置;

(3)设抛物线y=ax2+bx的对称轴与x轴交于点D,其特征直线交y轴于点E,点F的坐标为(1,0),DE∥CF.

①若特征点C为直线y=﹣4x上一点,求点D及点C的坐标;

②若0.5<OE/OD<2,求b的取值范围.

【解析】

(1)解题思路:先求直线AB的解析式,再根据“特征点”的定义,得到C点坐标.

      由A(0,0),B(1.3),可求直线AB:y=ax+b,代入,解得:a=3,b=0,所以直线的解析式为y=3x,抛物线的解析式为y=3x2,再根据特征点的定义,不难得到点C(3,0).

(2)显然应该先求出A、B两点的坐标,然后现描点。

      联立直线y=ax+b与抛物线y=ax2+bx,可得:ax2+(b﹣a)x﹣b=0,将左边因式分解得到(ax+b)(x﹣1)=0,解得:x=﹣b/a,x=1,

∴A(1,a+b),B(﹣b/a,0).

点A、点B的位置如图所示:

(3)①解题思路:根据条件先找出a与b的关系,进一步得到D点坐标,最后利用特征直线与平行四边形的性质,求出C点坐标.

      如下图示,

     

因为特征点C(a,b)为直线y=﹣4x上一点,所以b=﹣4a.同时抛物线y=ax2+bx的对称轴(x=-b/2a=2)与x轴交于点D,所以点D的坐标为(2,0).

      如下图示:

     

     又点F的坐标为(1,0),得DF=1.另一方面,因特征直线y=ax+b交y轴于点E,所以E(0,b).而点C的坐标为(a,b),所以CE∥DF.又已知DE∥CF,因此得到四边形DECF为平行四边形.如下图示:

     

    进一步得到:CE=DF=1.所以a=﹣1.因此特征点C为(﹣1,4).

②解题思路:先确定a的取值范围,再根据条件确定b与a的函数关系,然后根据a的取值范围,结合函数(b与a的函数有关系)图象,求出b的取值范围.

      由上述已求得:C(a,b),E(0,b),F(1,0),D(﹣b/(2a),0).

      由已知1/2<tan∠ODE<2,得到:1/2<OE/OD<2,将相关数据代入,得:

化简得:1/2<|2a|<2.

解得﹣1<a<﹣1/4或1/4<a<1,

      又由上述证得四边形DECF为平行四边形,所以CE=DF,得到:

,整理得:b=2a2﹣2a.

即:b=2(a﹣1/2)2﹣1/2.结合b关于a的函数图象,如下图示:

结合图象,不难得到:

当﹣1<a<-1/4时,得5/8<b<4;当1<a<1/4时,得﹣1/2≤b<0.

综上所述,5/8<b<4或﹣1/2≤b<0.

【反思】注意对新定义中的概念的理解,并注意数形结合思想在解题的运用.


【例3】在平面直角坐标系中,抛物线y=x2+(k﹣1)x﹣k与直线y=kx+1交于A,B两点,点A在点B的左侧.

(1)当k=1时,直接写出A,B两点的坐标;

(2)在(1)的条件下,点P为抛物线上的一个动点,且在直线AB下方,试求出△ABP面积的最大值及此时点P的坐标;

(3)抛物线y=x2+(k﹣1)x﹣k(k>0)与x轴交于点C、D两点(点C在点D的左侧),抛物线在x轴下方的部分沿x轴翻折得到与原抛物线剩余的部分组成如图所示的图形,若直线y=kx+1与这个图形只有两个公共点,请求出此时k的取值范围.

图文解析

(1)简析:当k=1时,抛物线的解析式为y=x2﹣1,直线的解析式为y=x+1,联立两解析式,解之,即可得到:A(﹣1,0),B(2,3).

(2)(解法多种,仅提供最常用且快速的一种,有兴趣的朋友可打开本公众号中的2017年中考福建倒一的第3小题中的解法),过点P作PF∥y轴交AB于F,如下图示:

若设P(x,x2﹣1),则F(x,x+1),

PF=yF﹣yP=(x+1)﹣(x2﹣1)

 =﹣x2+x+2,

S△ABP=S△PFA+S△PFB

      =0.5PF(xF﹣xA)+0.5PF(xB﹣xF)

=0.5PF(xB﹣xA)=1.5PF

      =1.5(﹣x2+x+2)

      =﹣1.5(x﹣0.5)2+27/8

∵当x=0.5时,yP=0.52﹣1=﹣3/4,

∴△ABP面积的最大值为27/8,

此时点P的坐标(1/2,﹣3/4).

(3)画出符合条件的草图如下图示,

将图形折叠,显然应先求出直线与翻折后的抛物线只有一个公共点的情况,再结合k>0,即可求出k的取值范围.

      先求出原抛物线与x轴的交点C、D坐标.由x2+(k﹣1)x﹣k=0得:(x+k)(x﹣1)=0,解得x=﹣k,或x=1,所以C(﹣k,0),D(1,0).

      翻折后的抛物线与原抛物线关于x轴对称,所以翻折后的抛物线解析式为y=﹣x2﹣(k﹣1)x+k(可先求出翻折后的顶点坐标,也要直接用-y代替原解析式的y,再化简即可).

      接下来,可求出两种极端情况(即有三个公共点的情况),如下图示:

 

     联立直线y=kx+1和翻折后的抛物线解析式,得kx+1=﹣x2﹣(k﹣1)x+k,即x2+(2k﹣1)x+1﹣k=0,由△=(2k﹣1)2﹣4(1﹣k)=0得:

【反思】画出符合条件的图形图象,再结合图象(数形结合),是解此类问题的关键.


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