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纯(代)函数系列汇总(2)——中考备考

永泰一中张祖冬 初中数学延伸课堂 2022-07-16

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纯(代)函数系列汇总(2)


【试题5】已知二次函数y=x2+2x+m的图象C1与x轴有且只有一个公共点.

(1)求C1的顶点坐标;

(2)将C1向下平移若干个单位后,得抛物线C2,如果C2与x轴的一个交点为A(﹣3,0),求C2的函数关系式,并求C2与x轴的另一个交点坐标;

(3)若P(n,y1),Q(2,y2)是C1上的两点,且y1>y2,求实数n的取值范围.

【解析】

(1)简析:由于二次函数y=x2+2x+m的图象C1与x轴有且只有一个公共点,那么顶点的纵坐标为0或者△=0,由此可以求m的值.

      因y=x2+2x+m=(x+1)2+m﹣1,对称轴为直线x=﹣1,且与x轴有且只有一个公共点,顶点的纵坐标为0,C1的顶点坐标为(﹣1,0).

      或:由△=22-4m=4-4m=0,解得m=1,…….

(2)因将抛物线上下平移,因此可设所求抛物线解析式为y=(x+1)2+k,同时平移后的抛物线经过点A(﹣3,0),直接代入即可求出k,也就求出了抛物线的解析式;详细过程如下:
     
设C2的函数关系式为y=(x+1)2+k,把A(﹣3,0)代入上式得(﹣3+1)2+k=0,得k=﹣4,

      ∴C2为y=(x+1)2﹣4.

      ∵抛物线的对称轴为直线x=﹣1,且与x轴的一个交点为A(﹣3,0),

      ∴根据抛物线的对称性可知,它与x轴的另一个交点坐标为(1,0).

(3)解题思路:由于y=x2+2x+m=(x+1)2+m﹣1,所以抛物线的对称轴为直线x=﹣1,根据二次函数的图象的性质可知:当x≥﹣1时,y随x的增大而增大,因此应分n≥﹣1和n≤﹣1两种情况进行讨论,进一步得到n的取值.具体分析如下:

      因当x≥﹣1(对称轴的右边)时,y随x的增大而增大,所以:

      n≥﹣1时,由“P(n,y1),Q(2,y2)是C1上的两点,且y1>y2”可知:因为y1>y2,所以n>2.

      当n<﹣1时,因对称轴为x=-1,P(n,y1)的对称点坐标为(﹣2﹣n,y1),且﹣2﹣n>﹣1.由“P(n,y1),Q(2,y2)是C1上的两点,且y1>y2”可知:因为y1>y2,所以﹣2﹣n>2,即n<﹣4.

      综上所述:n>2或n<﹣4.

【反思】抛物线与x轴交点个数与其判别式的关系,结合抛物线平移的性质和增减性(单调性)进行分析是解题的关键.



【试题6】已知:关于x的方程mx2﹣3(m﹣1)x+2m﹣3=0.

(1)求证:m取任何实数量,方程总有实数根;

(2)若二次函数y1=mx2﹣3(m﹣1)x+2m﹣3的图象关于y轴对称;

      ①求二次函数y1的解析式;

      ②已知一次函数y2=2x﹣2,证明:在实数范围内,对于x的同一个值,这两个函数所对应的函数值y1≥y2均成立;

(3)在(2)条件下,若二次函数y3=ax2+bx+c的图象经过点(﹣5,0),且在实数范围内,对于x的同一个值,这三个函数所对应的函数值y1≥y3≥y2均成立,求二次函数y3=ax2+bx+c的解析式.

【解析】

(1)题目并没有明确是一次方程还是二次方程,所以要分类讨论:

  ①当m=0时,原方程可化为3x﹣3=0,即x=1,显然有实数根;

  ②当m≠0时,原方程为关于x的一元二次方程,可根据一元二次方程的根的判别式△,然后结合△的非负数的性质进行证明.

      由于△=[﹣3(m﹣1)]2﹣4m(2m﹣3)=m2﹣6m+9=(m﹣3)2≥0,所以方程有两个实数根.

综上可知:m取任何实数时,方程总有实数根.

(2)①由于原二次函数y1=mx2﹣3(m﹣1)x+2m﹣3的图象关于y轴对称,所以有3(m﹣1)=0且m≠0,即m=1;因此所求的解析为y1=x2﹣1.

②根据题意,可用下列三种常用方法进行求解.

法一 求差法:由于y1﹣y2=x2﹣1﹣(2x﹣2)=(x﹣1)2≥0,所以y1≥y2(当且仅当x=1时,等号成立).

法二 求商法:由于y1/y2=(x2﹣1)/(2x-2)=(x+1)/2.

      当y2>0即2x﹣2>0即x>1时,(x+1)/2>1,所以y1/y2>1且y2>0,去分母,得:y1>y2

      当y2<0即2x﹣2<0即x<1时,(x+1)/2<1,所以y1/y2<1且y2<0,去分母,得y1>y2

      当y2=0即2x﹣2=0即x=1时,通过计算显然有y1=y2=0.

      综上所述,在实数范围内,对于x的同一个值,这两个函数所对应的函数值y1≥y2均成立.

法三 图象法:分别画出对应的函数y1和y2的图象,如下图示,

   

  又由x2-1=2x-2得x2-2x +1=0,得x1=x2=1,由此得到:抛物线y1=x2﹣1与直线y2=2x﹣2只有一个公共点(即x=1).

      结合图象可知:在实数范围内,对于x的同一个值,这两个函数所对应的函数值y1≥y2均成立.

      对比上述三种方法,显然“求差法”快速方便,但每一种解法均有借鉴意义,也是最常见的比较大小的方法.

(3)根据②的结论知:y1、y2的交点为(1,0),由于“对应x的同一个值y1≥y3≥y2成立”,再结合上述图象可知:三个函数的图象都应交于(1,0).又因y3=ax2+bx+c的图象经过点(﹣5,0),因此可设y3=a(x﹣1)(x+5)=ax2+4ax﹣5a.

      再利用“求差法“有:

      设y=y3﹣y2=ax2+4ax﹣5a﹣(2x﹣2)=ax2+(4a﹣2)x+(2﹣5a);

      由于“对于x的同一个值,这三个函数对应的函数值y1≥y3≥y2成立“,如下图示.

    

  又根据y1、y2的图象知:a>0,所以y=ax2+(4a﹣2)x+(2﹣5a)≥0(其中a>0),即开口向上的抛物线y=ax2+(4a﹣2)x+(2﹣5a)永远在x轴或x轴的上方.因此有:

      △=(4a﹣2)2﹣4a(2﹣5a)≤0,即(3a﹣1)2≤0,又(3a﹣1)2≥0,所以3a-1=0,解得a=1/3.

      因此所求的抛物线解析式为: 

【反思】理解二次函数与一元二次方程的关系,利用根的判别式、完全平方公式、非负数的性质以及用待定系数法确定函数解析式,是解题的关键.



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【试题7】已知二次函数y=ax2+bx+c.

①若b=2a+1/2c,那么函数图象一定经过哪个定点?

②若a<0且c=0,且对于任意的实数x,都有y≤1,求证:4a+b2≤0.

③若函数图象上两点(0,y1)和(1,y2)满足y1•y2>0,且2a+3b+6c=0,试确定二次函数图象对称轴与x轴交点横坐标的取值范围.

【解析】

(1)将b=2a+1/2c整理为4a﹣2b+c=0,显然符合当x=-2时,对应的函数值,因此该函数图象一定经过的定点的坐标为(﹣2,0);

(2)根据题目提供的条件和所要证的结论,显然与顶点相关,因此可先求得其顶点的纵坐标.

      当a<0且c=0时,抛物线的解析式为:y=ax2+bx,其顶点的纵坐标为-b2/(4a),且图象是开口向下的抛物线,因此该函数有最大值.

      又因原函数对于任意的实数x,都有y≤1,因此有:-b2/(4a)≤1,去分母得:﹣b2≥4a(a<0),所以4a+b2≤0.

(3)将(0,y1)和(1,y2)分别代入原函数的解析式,可得y1=c,y2=a+b+c,利用y1•y2>0得c(a+b+c)>0,再结合2a+3b+6c=0(已知条件)进行化简(消去c,因对称轴与c无关)即可得到b与a的关系,相应地得到二次函数图象对称轴与x轴交点横坐标的取值范围.

详细解答过程如下:

【解】(1)由b=2a+12c,可得4a﹣2b+c=0,∵当x=﹣2时,y=4a﹣2b+c=0,∴函数图象一定经过点(﹣2,0);

(2)证明:此时抛物线解析式为y=ax2+bx,图象是开口向下的抛物线,a<0.∴顶点纵坐标-b2/(4a)≤1,

∴﹣b2≥4a,∴4a+b2≤0;

(3)由2a+3b+6c=0得:

      6c=﹣(2a+3b),

由题意y1•y2=c•(a+b+c)>0,

即6c•(6a+6b+6c)>0,

(这一步骤仅为了计算方便,直接代入,然后去分母也可)

      将6c=﹣(2a+3b)代入上式,得:﹣(2a+3b)•(4a+3b)>0,

(2a+3b)•(4a+3b)<0,

      为了避开a的符号,两边同除以9a2,(还是为了计算方便)

      即二次函数图象对称轴与x轴交点横坐标的取值范围.

【反思】注意解题过程中式的化简和相关计算.



【试题8】已知函数y=(m+2)x2+kx+n.

(1)若此函数为一次函数;

①m,k,n的取值范围;

②当﹣2≤x≤1时,0≤y≤3,求此函数关系式;

③当﹣2≤x≤3时,求此函数的最大值和最小值(用含k,n的代数式表示);

(2)若m=﹣1,n=2,当﹣2≤x≤2时,此函数有最小值﹣4,求实数k的值.

【分析】(1)①根据二次项系数为0,一次项系数不为0,常数项为任意实数解答即可;

②分两种情况,根据k>0,k<0时x、y的对应关系确定直线经过的点的坐标,求出解析式;

③根据一次函数的性质即增减性结合自变量的取值范围解答即可;

(2)把m=﹣1,n=2代入关系式,得到二次函数解析式,确定对称轴,顶点坐标,再分不同情况求出k的值.

【解】(1)①答案为:m=﹣2,k≠0,n为任意实数;

      此时函数解析式为:y=kx+n.

②当k>0时,y随x的增大而增大,而当﹣2≤x≤1时,0≤y≤3,因此直线必经过(﹣2,0)、(1,3),则有:

      同理,当k<0时,直线经过(﹣2,3)、(1,0),代入函数解析式,可求得:y=﹣x+1.

③当k>0时,x=﹣2,y有最小值为﹣2k+n,x=3时,y有最大值为3k+n.

当k<0时,x=﹣2,y有最大值为﹣2k+n;x=3时,y有最小值为3k+n.

(2)若m=﹣1,n=2时,二次函数为y=x2+kx+2,对称轴为x=﹣k/2.下面分三种情况说明:

      当﹣k/2≤﹣2,即k≥4时,由“当﹣2≤x≤2时,此函数有最小值﹣4”(此时对应的图象在对称轴右侧, y随x的增大而增大,)可得:当x=-2时,y=-4.把x=﹣2,y=﹣4代入解析式y=x2+kx+2得:k=5(符合题意).

      当﹣2<﹣k/2<2,即﹣4<k<4时,由于抛物线开口向上,此时对应的最小值,就是抛物线的顶点的纵坐标,所以可把x=﹣k/2,y=﹣4代入关系式得:

 y=(﹣k/2)2+k×(﹣k/2)+2,

      解得k=±2√6(不合题意,舍去.)

      当﹣k/2≥2,即k≤﹣4时,由“当﹣2≤x≤2时,此函数有最小值﹣4”(此时对应的图象在对称轴左侧, y随x的增大而减小,)可得:当x=2,y=﹣4代入解析式y=x2+kx+2得:k=﹣5(符合题意).

      综上所述,实数k的值为±5.

【反思】这是很基本又很重要的的函数概念与性质相关的试题,在自变量限制范围内时找最值时,需要熟练掌握函数的性质(增减性)与对称轴间的关系,才能顺利解题。


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