内容正文:
数学
精讲册
2025安徽
第五节
二次函数性质综合题
1
核心知识 精讲练
2
安徽真题 随堂测
目录
CONTENTS
(2024安徽23题14分)已知抛物线y=-x2+bx(b为常数)的顶点横坐标比抛物线y=-x2+2x的顶点横坐标大1.
(1)求b的值;
核心知识 精讲练
类型
1
例
1
性质综合题
解:∵抛物线y=-x2+bx的顶点横坐标为,
y=-x2+2x的顶点横坐标为1,∴-1=1,
∴b=4.
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(2)点A(x1,y1)在抛物线y=-x2+2x上,点B(x1+t,y1+h)在抛物线y=-x2+bx上.
(i)若h=3t,且x1≥0,t>0,求h的值;
(ii)若x1=t-1,求h的最大值.
解:∵点A(x1,y1)在抛物线y=-x2+2x上,
∴y1=-+2x1.
∵点B(x1+t,y1+h)在抛物线y=-x2+4x上,
∴y1+h=-(x1+t)2+4(x1+t),
∴-+2x1+h=-(x1+t)2+4(x1+t),
∴h=-t2-2x1t+2x1+4t.
【思路点拨】
(i)把点B的坐标代入抛物线,得出h关于t的表达式,再把h用含t的式子表示,先计算出t的值
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(i)∵h=3t,
∴3t=-t2-2x1t+2x1+4t,
∴t(t+2x1)=t+2x1.
∵x1≥0,t>0,
∴t+2x1>0,
∴t=1,
∴h=3.
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(ii)将x1=t-1代入h=-t2-2x1t+2x1+4t,
∴h=-3t2+8t-2,
∴h=-3(t-)2+.
∵-3<0,
∴当t=,即x1=时,h取最大值为.
【思路点拨】
(ii)在(i)的基础上将x1用t-1代换,根据二次函数的性质求最值
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(2024合肥包河区一模改编)点A的坐标为(4,0),抛物线M1:y=ax2+bx(a≠0)过点A,B为第四象限内抛物线上一点,其纵坐标为-6,tan∠OAB=2.
(1)求抛物线M1的表达式;
例
2
类型
2
与图象的变化有关
解:如解图1,设AB交y轴于点M,
∵点A的坐标为(4,0),
∴OA=4.∵tan∠OAB==2,
【思路点拨】
设AB交y轴于点M,先根据题意画出抛物线M1,由tan∠OAB=2,先求出点M的坐标,再求直线AB的表达式,求出点B的坐标
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∴OM=2OA=8,∴点M的坐标为(0,-8).
设直线AB的表达式为y=kx+t,将点A,M的坐标代入,得
,解得,∴直线AB的表达式为y=2x-8.
∵点B的纵坐标为-6,把y=-6代入y=2x-8得x=1,
∴点B的坐标为(1,-6).∵抛物线M1:y=ax2+bx(a≠0)过点A,B,∴,解得,∴抛物线M1的表达式为y=2x2-8x.
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(2)已知C为直线AB下方的抛物线上一动点,过点C作CD∥x轴交直线AB于点D,设点C的横坐标为h,点E(0,-4),连接AE.
(i)当CD取最大值时,求h的值;
解:∵点C在抛物线y=2x2-8x上,
点C的横坐标为h,∴C(h,2h2-8h).
∵CD∥x轴,∴点D的纵坐标为2h2-8h.
把y=2h2-8h代入y=2x-8得x=h2-4h+4,
∴D(h2-4h+4,2h2-8h),
【思路点拨】
先设出点C的坐标,点C与点D的纵坐标相同,把点D纵坐标代入直线AB表达式求出点D的横坐标
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∴CD=h-(h2-4h+4)=-h2+5h-4=-(h-)2+.
∵C为直线AB下方的抛物线上一动点,
∴1≤h≤4.
∵-1<0,
∴当h=时,CD取最大值为.
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(ii)将抛物线M1向上平移m(m>1)个单位长度得到抛物线M2,当≤x≤时,若抛物线M2与直线AE有两个交点,求m的取值范围.
【思路点拨】
判断抛物线与直线的交点情况时,如果限制了区间不能直接联立方程判断,要根据区间的端点对应的坐标,求出相应的未知数,再确定范围.①设平移后的抛物线表达式为y=2x2-8x+m,求出直线AE上横坐标为和的两点P和Q的坐标,分别计算出当抛物线M2过点P,Q时m的值,再判断此时抛物线M2与线段PQ的交点情况,②求平移后的抛物线与直线AE有唯一公共点时对应的m值
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解:设直线AE的表达式为y=k1x+b1,
∵直线AE过点A(4,0),E(0,-4),
∴,解得,
∴直线AE的表达式为y=x-4.
当x=时,y=-,直线AE的对应点为P(,-);
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如解图2,当抛物线M2与直线AE有唯一的公共点时,
,即2x2-9x+m+4=0,Δ=(-9)2-4×2(m+4)=0,解得m=,∴当≤x≤时,
若抛物线M2与直线AE有两个交点,
m的取值范围为6≤m<.
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(2024合肥四十五中一模改编)抛物线y=x2+bx+c与x轴交于点A,B,与y轴交于点C,点A的坐标为(-1,0),点B的坐标为(3,0).
(1)求抛物线的表达式;
例
3
类型
3
与面积有关
解:设抛物线的表达式为y=a(x-x1)(x-x2),
即y=(x+1)(x-3)=x2-2x-3.
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(2)当a-2≤x≤a+1时,抛物线有最小值5,求a的值;
解:∵y=x2-2x-3=(x-1)2-4≥-4,即抛物线的最小值是-4,
即x=a-2和x=a+1不可能在抛物线对称轴两侧.
当a+1≤1时,即a≤0,
则x=a+1时,抛物线取得最小值,
即y=(a+1)2-2(a+1)-3=5,
解得a=3(舍去)或a=-3,
即a=-3.
【思路点拨】
涉及求抛物线的最小值时,要先判断对称轴在区间位置,
方法参考P43
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当a-2≥1时,即a≥3,
则x=a-2时,抛物线取得最小值,
即y=(a-2)2-2(a-2)-3=5,
解得a=6或a=0(舍去),
综上所述,a=6或a=-3.
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(3)若P是第四象限内抛物线上一动点,连接PB,PC,求△PBC的面积S的最大值.
解:如解图,过点P作PH∥y轴交BC于点H,
由抛物线的表达式知,点C(0,-3),
由点B,C的坐标得,直线BC的表达式为y=x-3,
设点H(x,x-3),则点P(x,x2-2x-3),
则S=S△PHC+S△PHB=·PH·OB=×(x-3-x2+2x+3)×3
=-(x-)2+≤.
即△PBC的面积S的最大值为.
【思路点拨】
求面积最值的方法参考P45微专题二
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1.(2021安徽22题12分)已知抛物线y=ax2-2x+1(a≠0)的对称轴为直线x=1.
(1)求a的值;
安徽真题 随堂测
命题点
1
性质综合题(2024.23,2021.22)
解:根据题意可知,抛物线y=ax2-2x+1(a≠0)的对称轴为直线x=-==1,
∴a=1.
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(2)若点M(x1,y1),N(x2,y2)都在此抛物线上,且-1<x1<0,1<x2<2,比较y1与y2的大小,并说明理由;
解:由(1)可知,抛物线的解析式为y=x2-2x+1=(x-1)2.
∵a=1>0,
∴当x>1时,y随x的增大而增大,
当x<1时,y随x的增大而减小.
∵-1<x1<0,1<x2<2,
结合函数图象可知,当抛物线开口向上时,距离对称轴越远,y值越大,∴y1>y2.
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(3)设直线y=m(m>0)与抛物线y=ax2-2x+1交于点A,B,与抛物线y=3(x-1)2交于点C,D,求线段AB与线段CD的长度之比.
解:联立y=m与y=(x-1)2,
可得A(1-,m),B(1+,m),
∴AB=2.
联立y=m与y=3(x-1)2,
可得C(1-,m),D(1+,m),
∴CD=,
∴AB∶CD=∶1.
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2.(2024合肥瑶海区二模)已知:抛物线y=ax2+bx+4的图象与x轴交于点A(-1,0),B(4,0),交y轴于点C,P为抛物线上一动点,其横坐标为t.
(1)求抛物线的表达式;
拓
展
训
练
解:将点A(-1,0),B(4,0)代入y=ax2+bx+4中,得,解得,
∴抛物线的表达式为y=-x2+3x+4.
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(2)将点P向右平移2个单位长度得到点Q,若点Q也在抛物线上,求t的值;
解:∵点P的横坐标为t,点P向右平移2个单位长度得到点Q,
∴点Q的横坐标为t+2,纵坐标与点P的纵坐标相同,
为y=-t2+3t+4,
∴-t2+3t+4=-(t+2)2+3(t+2)+4,
整理,得-t2+3t=-t2-4t-4+3t+6,解得t=.
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(3)当点P到x轴的距离不大于时,求t的取值范围.
解:∵点P到x轴的距离不大于,∴|-t2+3t+4|≤,
∴-≤-t2+3t+4≤,∴令-t2+3t+4=-,
∴(t-)2=,∴t-=±,解得t=或t=.
令-t2+3t+4=,∴(t-)2=4,
∴t-=±2,解得t=或t=-,
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∵<-<<,
∴≤t≤-或≤t≤.
综上所述,≤t≤-或≤t≤.
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3.(2020安徽22题12分)在平面直角坐标系中,已知点A(1,2),B(2,3),C(2,1),直线y=x+m 经过点A,抛物线y=ax2+bx+1恰好经过A,B,C三点中的两点.
(1)判断点B是否在直线y=x+m上,并说明理由;
命题点
2
与图象的变化有关(2021.14,2020.22)
解:点B在直线y=x+m上.理由如下:
∵直线y=x+m过点A(1,2),
∴2=1+m,解得m=1,
∴直线的表达式为y=x+1.
∵点B(2,3)代入表达式y=x+1,式子成立,
∴点B在直线y=x+m上.
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(2)求a,b的值;
解:∵抛物线y=ax2+bx+1与直线AB都经过点(0,1),且B,C两点横坐标相同,
∴此抛物线只能经过A,C两点.
将A(1,2),C(2,1)代入y=ax2+bx+1,
得,解得.
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(3)平移抛物线y=ax2+bx+1,使其顶点仍在直线y=x+m上,求平移后所得抛物线与y轴交点纵坐标的最大值.
解:由(2)得抛物线的表达式为y=-x2+2x+1,设平移后所得抛物线的表达式为y=-x2+px+q,其顶点坐标为(,+q).
∵顶点在直线y=x+1上,∴+q=+1,
∴抛物线与y轴交点的纵坐标为q=-++1=-(p-1)2+.
∵-<0,
∴当p=1时,此抛物线与y轴交点的纵坐标取得最大值,最大值为.
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4.(2024德阳改编)抛物线y=x2-x+c与x轴交于点A(-1,0)和点B,与y轴交于点C.
(1)求抛物线的解析式;
拓
展
训
练
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(2)当0<x≤2时,求y=x2-x+c的函数值的取值范围;
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(3)将抛物线的顶点向下平移个单位长度得到点M,点P为抛物线的对称轴上一动点,求PA+PM的最小值.
解:如解图,连接BM,AM,过点A作AH⊥BM于点H,
交抛物线对称轴直线x=于点P',设直线x=交x轴于点N.
在y=x2-x-2中,令y=0得0=x2-x-2,
解得x=-1或x=2,∴B(2,0),
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∴AB=3,BN=2-=.
∵将抛物线的顶点(,-)向下平移
个单位长度得到点M,∴M(,-3),
∴MN=3,∴BM===,
∴sin∠BMN===,∴=,∴P'H=P'M,
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∴P'A+P'M=P'A+P'H=AH.由垂线段最短可知,
当P与P'重合时,PA+PM最小,最小值为AH的长度,
∵2S△ABM=AB·MN=BM·AH,
∴AH===,
∴PA+PM的最小值为.
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5.(2023安徽23题14分)在平面直角坐标系中,O是坐标原点,抛物线y=ax2+bx(a≠0)经过点A(3,3),对称轴为直线x=2.
(1)求a,b的值;
命题点
3
面积有关(2023.23)
解:∵抛物线y=ax2+bx(a≠0)经过点A(3,3),对称轴为直线x=2,
∴,解得.
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(2)已知点B,C在抛物线上,点B的横坐标为t,点C的横坐标为t+1.过点B作x轴的垂线交直线OA于点D,过点C作x轴的垂线交直线OA于点E.
(i)当0<t<2时,求△OBD与△ACE的面积之和;
解:如解图1,易知直线OA的解析式为y=x.
由题意可知B(t,-t2+4t),D(t,t),C(t+1,-t2+2t+3),E(t+1,t+1),
∴BD=-t2+4t-t=-t2+3t,CE=-t2+2t+3-(t+1)=-t2+t+2,
∴S△OBD=BD·xB=×(-t2+3t)·t=-t3+t2,
S△ACE=CE·(xA-xC)=×(-t2+t+2)·[3-(t+1)]=t3-t2+2,
∴S△OBD+S△ACE=2.
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(ii)在抛物线对称轴右侧,是否存在点B,使得以B,C,D,E为顶点的四边形的面积为?若存在,请求出点B的横坐标t的值;若不存在,请说明理由.
解:存在.过点D作DH⊥CE于点H,则H(t+1,t).
分以下两种情况讨论.
①当2<t<3时,如解图2,
易知四边形DCEB为梯形,
图2
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此时BD=-t2+3t,CE=t+1-(-t2+2t+3)=t2-t-2,
DH=t+1-t=1,
∴=(BD+CE)·DH=(-t2+3t+t2-t-2)×1=t-1.
令t-1=,
解得t=;
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②当t>3时,如解图3,易知四边形DBCE为梯形,
此时BD=t-(-t2+4t)=t2-3t,CE=t2-t-2,DH=1,
∴=(BD+CE)·DH=(t2-3t+t2-t-2)×1=t2-2t-1.
令t2-2t-1=,
解得t1=+1(舍去),t2=-+1(舍去).
综上所述,t的值为.
解图3
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6.(2024合肥瑶海区三模改编)在平面直角坐标系中,点O是坐标原点,抛物线y=ax2+bx+c与x轴交于点A(-1,0)和点B(3,0)两点,与y轴交于点C(0,3).
(1)求二次函数的表达式;
拓
展
训
练
解:由题意可知,设抛物线的表达式为y=a(x+1)(x-3),将C(0,3)代入上式,得3=a×(0+1)×(0-3),解得a=-1,
∴抛物线的表达式为y=-(x+1)(x-3)=-x2+2x+3.
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(2)已知D为线段BC上的一动点.
(i)求△AOD周长的最小值;
拓
展
训
练
解:如解图1,作点O关于直线BC的对称点E,连接EC,EB,EO,
∵点A(-1,0),B(3,0),C(0,3),∠BOC=90°,
∴OA=1,OB=OC=3.
∵O,E关于直线BC对称,
∴四边形OBEC为正方形,∴E(3,3).
解图1
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连接AE,交BC于点D,连接DO,
由对称性可得|DE|=|DO|,
此时|DO|+|DA|有最小值,最小值为AE的长,
∴AE===5.
∵△AOD 的周长为DA+DO+AO,AO=1,DA+DO的最小值为5,
∴△AOD周长的最小值为5+1=6.
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(ii)过动点D作DP∥AC交抛物线第一象限部分于点P,连接PA,PB,记△PAD与△PBD的面积和为S,当S取得最大值时,求点P的坐标.
解:如解图2,连接PC,
由PD∥AC得,S△APD=S△CPD,
∴S=S△PAD+S△PBD=S△PCD+S△PBD=S△PBC.
解图2
过点P作PN⊥x轴于点N,交BC于点M,
则S=S△PBC=S△PMC+S△PMB=OB·PM=PM.
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易知直线BC的表达式为y=-x+3.
设P(m,-m2+2m+3),则M(m,-m+3),
∴S=[(-m2+2m+3)-(-m+3)]
=(-m2+3m)=-(m-)2+.
∵-<0,∴当m=时,S有最大值,最大值为,
此时点P的坐标为(,).
请完成《课后提升练》P28~29习题
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