内容正文:
第 1 页:封面
标题:1.4 二次函数与一元二次方程的联系
副标题:湘教版九年级数学下册
配图:平面直角坐标系中抛物线\(y=x^2-2x-3\)与 x 轴交于 (-1,0)、(3,0),标注方程\(x^2-2x-3=0\)的根,用虚线连接交点与根的对应关系
落款:授课教师 / 日期
第 2 页:学习目标
知识与技能
理解二次函数图象与 x 轴交点的横坐标和一元二次方程根的关系,掌握 “图象法” 求方程近似根的方法
能通过一元二次方程的判别式判断二次函数图象与 x 轴的交点个数,反之亦然
能运用二者的联系解决函数与方程的综合问题及简单实际问题
过程与方法
通过 “图象观察 — 代数推导 — 归纳验证”,经历从 “形”(函数图象)到 “数”(方程根)的转化过程
强化数形结合思想与转化思想,提升分析问题和解决综合问题的能力
情感态度
感受数学知识的内在统一性,体会 “形数结合” 的直观性与简便性,增强运用数学知识解决综合问题的信心
第 3 页:复习回顾 —— 衔接旧知
回顾提问
二次函数一般式为\(y=ax^2+bx+c\)(\(a≠0\)),其图象与 y 轴的交点坐标是什么?(\((0,c)\))
一元二次方程的一般形式是\(ax^2+bx+c=0\)(\(a≠0\)),如何判断它的根的情况?(用判别式\(\Delta=b^2-4ac\):\(\Delta>0\)有两个不相等实根;\(\Delta=0\)有两个相等实根;\(\Delta<0\)无实根)
抛物线\(y=ax^2+bx+c\)与 x 轴的交点满足什么条件?(当\(y=0\)时,\(x\)的值即为交点横坐标)
情境引入
我们知道抛物线与 x 轴的交点横坐标需满足\(y=0\),而\(y=0\)时的式子正是一元二次方程。这两个看似独立的知识之间是否存在必然联系?今天我们就来探究 “二次函数与一元二次方程的联系”。
第 4 页:探究 1—— 核心联系:交点横坐标与方程的根
以二次函数\(y=ax^2+bx+c\)(\(a≠0\))和一元二次方程\(ax^2+bx+c=0\)(\(a≠0\))为例:
图象观察与代数分析
从 “形” 的角度:二次函数图象与 x 轴的交点,本质是当函数值\(y=0\)时对应的点,其横坐标记为\(x_0\),即\((x_0,0)\)在抛物线上
从 “数” 的角度:将\((x_0,0)\)代入二次函数表达式,得\(ax_0^2+bx_0+c=0\),这说明\(x_0\)是一元二次方程\(ax^2+bx+c=0\)的根
核心结论
二次函数\(y=ax^2+bx+c\)的图象与 x 轴交点的横坐标,就是对应的一元二次方程\(ax^2+bx+c=0\)的实数根
反之,一元二次方程\(ax^2+bx+c=0\)的实数根,就是对应的二次函数\(y=ax^2+bx+c\)的图象与 x 轴交点的横坐标
即时验证
抛物线\(y=x^2-2x-3\)与 x 轴交于 (-1,0) 和 (3,0),方程\(x^2-2x-3=0\)的根为\(x_1=-1\)、\(x_2=3\),二者完全对应;
抛物线\(y=x^2-4x+4\)与 x 轴交于 (2,0)(唯一交点),方程\(x^2-4x+4=0\)的根为\(x_1=x_2=2\)(相等实根),对应关系成立。
第 5 页:探究 2—— 判别式的桥梁作用:交点个数与根的情况
结合判别式\(\Delta=b^2-4ac\),分析抛物线与 x 轴的交点个数:
分情况讨论(\(a≠0\))
判别式\(\Delta\)的取值
一元二次方程\(ax^2+bx+c=0\)的根的情况
二次函数\(y=ax^2+bx+c\)的图象与 x 轴的交点个数
图象示意(以\(a>0\)为例)
\(\Delta>0\)
两个不相等的实数根\(x_1\)、\(x_2\)
2 个交点(\((x_1,0)\)、\((x_2,0)\))
抛物线开口向上,与 x 轴相交于两点
\(\Delta=0\)
两个相等的实数根\(x_1=x_2=-\frac{b}{2a}\)
1 个交点(顶点在 x 轴上,\((x_1,0)\))
抛物线开口向上,顶点恰好落在 x 轴上
\(\Delta<0\)
没有实数根
0 个交点(抛物线与 x 轴无交点)
抛物线开口向上,整体在 x 轴上方
逆向应用
若抛物线\(y=ax^2+bx+c\)与 x 轴有两个不同交点,则\(\Delta>0\),方程有两个不相等实根;
若抛物线与 x 轴只有一个交点,则\(\Delta=0\),方程有两个相等实根;
若抛物线与 x 轴无交点,则\(\Delta<0\),方程无实根。
例题验证
已知二次函数\(y=-2x^2+x+3\),计算\(\Delta=1^2-4×(-2)×3=1+24=25>0\),抛物线与 x 轴有两个交点,对应方程\(-2x^2+x+3=0\)的根为\(x_1=-1\)、\(x_2=\frac{3}{2}\),符合规律。
第 6 页:探究 3—— 图象法求一元二次方程的近似根
当方程的根不易直接求解时,可通过函数图象估计根的近似值:
方法步骤
第一步:将方程转化为对应的二次函数(如方程\(x^2-2x-1=0\)转化为函数\(y=x^2-2x-1\));
第二步:在平面直角坐标系中画出该函数的图象;
第三步:找到图象与 x 轴交点的大致位置,估计交点横坐标的取值范围;
第四步:在取值范围内取更精确的 x 值,计算对应的 y 值,当 y 值接近 0 时,对应的 x 值即为方程的近似根。
实例演示
求方程\(x^2-3x+1=0\)的近似根(精确到 0.1):
① 对应函数\(y=x^2-3x+1\);
② 画图发现图象与 x 轴交于 (0.4,0) 和 (2.6,0) 附近;
③ 计算\(x=0.3\)时\(y=0.09-0.9+1=0.19\),\(x=0.4\)时\(y=0.16-1.2+1=-0.04\),故一个根在 0.3~0.4 之间,更接近 0.4;
④ 同理可得另一个根约为 2.6。
注意事项:图象画得越精确,估计的近似根越准确;可通过 “夹逼法” 缩小取值范围,提升精度。
第 7 页:典例精析
例题 1:判别式的综合应用
已知二次函数\(y=kx^2-6x+3\)(\(k≠0\)),回答下列问题:
(1)当 k 为何值时,抛物线与 x 轴有两个不同的交点?
(2)当 k 为何值时,抛物线与 x 轴只有一个交点?此时交点坐标是什么?
(3)当 k 为何值时,抛物线与 x 轴无交点?
解答:
(1)抛物线与 x 轴有两个不同交点,则\(\Delta>0\)且\(k≠0\):
\(\Delta=(-6)^2-4×k×3=36-12k>0\),解得\(k<3\)且\(k≠0\);
(2)抛物线与 x 轴只有一个交点,则\(\Delta=0\)且\(k≠0\):
\(36-12k=0\),解得\(k=3\);此时函数为\(y=3x^2-6x+3=3(x-1)^2\),交点坐标为 (1,0);
(3)抛物线与 x 轴无交点,则\(\Delta<0\)且\(k≠0\):
\(36-12k<0\),解得\(k>3\)。
例题 2:函数与方程的逆向求解
已知二次函数\(y=x^2+bx+c\)的图象与 x 轴交于 A (1,0)、B (3,0) 两点,求 b、c 的值及函数的最小值。
解答:
∵ 图象与 x 轴交于 (1,0)、(3,0),∴ 方程\(x^2+bx+c=0\)的根为\(x_1=1\)、\(x_2=3\);
由根与系数的关系(韦达定理):\(1+3=-b\),\(1×3=c\),解得\(b=-4\),\(c=3\);
函数表达式为\(y=x^2-4x+3=(x-2)^2-1\),当\(x=2\)时,\(y\)有最小值\(-1\)。
第 8 页:课堂练习
基础题:已知二次函数\(y=2x^2-4x-6\),(1)求其与 x 轴的交点坐标;(2)判断方程\(2x^2-4x-6=0\)的根的情况(答案:(1)(-1,0)、(3,0);(2)\(\Delta=16+48=64>0\),有两个不相等实根)
提升题:已知二次函数\(y=mx^2+(m-2)x-2\)的图象与 x 轴有交点,求 m 的取值范围(答案:当\(m=0\)时,函数为一次函数\(y=-2x-2\),与 x 轴交于 (-1,0);当\(m≠0\)时,\(\Delta=(m-2)^2+8m=(m+2)^2≥0\),故 m 为任意实数)
拓展题:用图象法估计方程\(x^2-2x-2=0\)的正根(精确到 0.1,答案:约 2.7)
第 9 页:课堂小结
知识梳理(思维导图):
二次函数与一元二次方程的联系→ 核心对应(交点横坐标↔方程实根)→ 判别式关联(\(\Delta\)→交点个数 / 根的情况)→ 应用(图象法求近似根、综合计算、实际问题)
核心结论:
二者联系的本质是 “\(y=0\)” 的桥梁作用,实现 “形”(函数图象交点)与 “数”(方程根)的转化;
判别式是连接二者的关键工具,可双向判断交点个数与根的情况;
图象法是求解方程近似根的重要手段,体现数形结合的直观优势。
第 10 页:作业布置
基础作业:教材 P42 第 1、3 题(判别式应用 + 交点与根的对应)
提升作业:已知二次函数\(y=-x^2+2x+m\)的图象与 x 轴交于两点 A、B,且 AB=4,求 m 的值
实践作业:在平面直角坐标系中画出函数\(y=x^2-5x+4\)的图象,标出与 x 轴的交点,写出对应方程\(x^2-5x+4=0\)的根,并验证二者的对应关系
2025-2026学年湘教版数学九年级下册【示范课精品课件】
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1.4 二次函数与一元二次方程的联系
第1章 二次函数
a
i
T
u
j
m
i
a
N
g
(1) 一次函数 y=x+2 的图象与 x 轴的交点为( , ),
一元一次方程 x+2=0 的根为________.
(2) 一次函数 y=-3x+6 的图象与 x 轴的交点为( , ),
一元一次方程 -3x+6=0 的根为_______.
问题一次函数 y=kx+b 的图象与 x 轴的交点与一元一次
方程 kx+b=0 的根有什么关系?
一次函数 y=kx+b 的图象与 x 轴的交点的横坐标就是一
元一次方程 kx+b=0 的根.
复习引入
-2 0
-2
2 0
2
情景导入
那么二次函数与一元二次方程有什么关系呢,接下来我们一起探讨.
情景导入
探究
问题1 画出二次函数 的图象:
你能从图象中看出它与 x 轴的交点吗?
(-1,0) 与 (3,0)
(-1,0)
(3,0)
一
二次函数与 x 轴的交点与一元二次方程的根的关系
探究新知
问题2 二次函数 y = x2-2x-3 与一元二次方程 x2-2x-3 = 0又有怎样的关系?
当 x = -1时,y = 0,即 x2 - 2x -3 =0,也就是说,x = -1是一元二次方程 x2 -2x-3=0 的一个根;
同理,当 x = 3 时,y = 0,即 x2 - 2x - 3 = 0,也就是说,x = 3 是一元二次方程 x2 - 2x -3 = 0 的一个根.
探究新知
知识要点
一般地,如果二次函数 y = ax2 +bx+c 的图象与 x 轴有两个交点( x1,0),( x2,0 ),那么一元二次方程ax2 +bx+c=0 有两个不相等的实数根 x1,x2.
探究新知
1
x
y
O
y = x2-6x+9
y = x2-x+1
问题3 观察图象,完成下表:
抛物线与 x 轴交点个数 交点的
横坐标 相应的一元二次
方程的根
y = x2-x+1
y = x2-6x+9
0个
2个重合的点
x2-x+1=0无解
3
x2-6x+9=0,x1=x2=3
探究新知
二次函数
y = ax2+bx+c 的图象与 x 轴交点 一元二次方程
ax2+bx+c = 0 的根 b2-4ac
有两个交点
有两个不相等的实数根
b2 -4ac>0
有两个重合的交点
有两个相等的实数根
b2-4ac = 0
没有交点
没有实数根
b2-4ac<0
二次函数 y = ax2+bx+c 与 x 轴交点与一元二次方程 ax2+bx+c = 0 根的关系
知识要点
探究新知
典例精析
例1 二次函数 y=kx2-6x+3 的图象与 x 轴有交点,则 k 的取值范围是( )
A.k<3 B.k<3 且 k≠0
C.k≤3 D.k≤3 且 k≠0
D
探究新知
1. 若二次函数 y = ax2 + b 的图象经过点( -2,0),则关
于 x 的方程 a( x - 2)2 + b = 0 的实数根为 ( )
A.x1 = 0,x2 = 4 B.x1 = -2,x2 = 6
C.x1 = ,x2 = D.x1 = -4,x2 = 0
针对训练
A
探究新知
例2 求一元二次方程 的根的
近似值(精确到 0.1).
分析:一元二次方程 x² -2x-1=0 的根就是抛物线
y = x² -2x-1 与 x 轴的交点的横坐标,因此我们可以先画出这条抛物线,然后从图上找出它与 x 轴的交点的横坐标,这种解一元二次方程的方法叫作图象法.
典例精析
利用二次函数确定一元二次方程的近似根
探究新知
解:画出函数 y = x² -2x-1 的图象(如下图),由图象可知,方程有两个实数根,一个在 -1 与 0 之间,另一个在 2 与 3 之间.
探究新知
先求位于 -1 到 0 之间的根,由图象可估计这个根是 -0.4 或 -0.5,利用计算器进行探索,见下表:
x … -0.4 -0.5 …
y … -0.04 0.25 …
观察上表可以发现,当 x 分别取 -0.4 和 -0.5 时,对应的 y 由负变正,可见在 -0.5 与 -0.4 之间肯定有一个 x 使 y = 0,即有 y = x2 - 2x -1 的一个根,题目只要求精确到 0.1,这时取 x = -0.4 或 x = -0.5 都符合要求.但当 x = -0.4 时更为接近 0. 故 x1 ≈ -0.4.
同理可得另一近似值为 x2 ≈ 2.4.
探究新知
例3 如图,小丁在扔铅球时,铅球沿抛物线
运行,其中 x 是铅球离初始位置的水平距离,y 是铅
球离地面的高度.
用二次函数与一元二次方程的关系
解决实际问题
典例精析
探究新知
解:(1) 由抛物线的表达式得
即
解得
即当铅球离地面的高度为 2.1 m时,它离初始
位置的水平距离是 1 m或 5 m.
(1) 当铅球离地面的高度为 2.1 m时,它离初始位置的水平距离是多少?
探究新知
(2) 铅球离地面的高度能否达到 2.5 m,它离初始位置的水平距离是多少?
(2)由抛物线的表达式得
即
解得
即当铅球离地面的高度为 2.5 m时,它离初始位
置的水平距离是 3 m.
探究新知
(3) 由抛物线的表达式得
即
因为 所以方程无实根.
所以铅球离地面的高度不能达到 3 m.
(3) 铅球离地面的高度能否达到 3 m?为什么?
探究新知
一元二次方程与二次函数紧密地联系起来了.
探究新知
判断方程 ax2+bx+c = 0 (a≠0,a,b,c为常数)一个解 x 的范围是( )
A. 3< x < 3.23 B. 3.23 < x < 3.24
C. 3.24 < x < 3.25 D. 3.25 < x < 3.26
x 3.23 3.24 3.25 3.26
y = ax2 + bx + c -0.06 -0.02 0.03 0.09
C
1. 根据下列表格的对应值:
课堂练习
2.若二次函数 y = -x2 + 2x + k 的部分图象如图所示,且关于 x 的一元二次方程 -x2 + 2x + k = 0 的一个解 x1=3,则另一个解 x2= ;
-1
y
O
x
1
3
3. 一元二次方程 3x2+x-10 = 0 的两个根是 x1=-2 ,x2= ,那么二次函数 y = 3x2+x-10 与 x 轴的交点坐标是
(-2,0)、 ( ,0)
.
课堂练习
4. 若一元二次方程 无实根,则抛物线
位于( )
A. x 轴上方 B. 第一、二、三象限
C. x 轴下方 D.第二、三、四象限
A
课堂练习
5. 已知二次函数 的图象,利用图象回
答问题:
(1) 方程 的解是什么?
(2) x 取什么值时,y > 0 ?
(3) x 取什么值时,y < 0 ?
x
y
O
2
4
8
解:(1) x1=2,x2=4;
(2) x<2 或 x>4;
(3) 2< x <4.
课堂练习
6. 某学校初三年级的一场篮球比赛中,如图,队员甲正在投篮,已知球出手时距地面 米,与篮框中心的水平距离为 7 米,当球出手后水平距离为 4 米时到达最大高度 4 米,设篮球运行轨迹为抛物线,篮框距地面 3 米.
(1) 建立如图所示的平面直角坐
标系,问此球能否准确投中?
课堂练习
解:(1) 由条件可得到出手点、最高点和篮框的坐标分别为 A(0, ),B(4,4),C(7,3),其中 B 是抛物线的顶点.设二次函数关系式为 y=a(x-h)2+k,将点 A、B 的坐标代入,可得y=- (x-4)2+4.
将点 C 的坐标代入上式,得左边=3,
右边=- (7-4)2+4=3,
左边=右边,
即点 C 在抛物线上.所以此球一定能投中;
课堂练习
(2) 此时,若对方队员乙在甲面前 1 米处跳起盖帽
拦截,已知乙的最大摸高为 3.1 米,那么他能否
获得成功?
(2) 将 x=1 代入函数关系式,得 y=3.
因为 3.1>3,
所以盖帽能获得成功.
课堂练习
返回
B
1.若关于x的一元二次方程a(x+m)2-2=0的两个根为x1=-2,x2=4,则二次函数y=2(x+m-3)2-2的图象的对称轴为( )
A.直线x=-4 B.直线x=4
C.直线x=1 D.直线x=-1
考试考法
26
2.下表是二次函数y=x2-4x+c的自变量x与函数值y的若干组对应值:
则下面是关于x的方程x2-4x+c=0的一个近似根(精确到0.1)的是( )
A.3.0 B.3.1 C.3.2 D.3.3
C
返回
x … 0.7 0.8 0.9 1.0 …
y … 0.30 0.05 -0.18 -0.39 …
考试考法
27
返回
D
考试考法
28
考试考法
29
【点拨】∵二次函数y=ax2+2ax+c的图象与x轴的一个交点为(1,0),易得对称轴为直线x=-1,∴二次函数y=ax2+2ax+c的图象与x轴的另一个交点为(-3,0).∴方程ax2+2ax+c=0(a≠0)的解为x1=1,x2=-3.
考试考法
【答案】C
返回
考试考法
5. 已知m>n>0,若关于x的方程x2+2x-3-m=0的解为x1,x2(x1<x2),关于x的方程x2+2x-3-n=0的解为x3,x4(x3<x4),则x1,x2,x3,x4的大小关系为___________.(用“<”连接)
返回
x1<x3<x4<x2
考试考法
32
1,0,-1,2
考试考法
33
考试考法
返回
考试考法
7. 我们规定形如y=|ax2+bx+c|(a>0)的函数叫作“元宝型函数”.如图是“元宝型函数”y=|x2-4x+3|的图象,
考试考法
36
根据图象,给出以下结论:①图象关于直线x=2对称;②关于x的不等式|x2-4x+3|>0的解集是x<1或x>3;
③当k<1时,关于x的方程|x2-4x+3|=k有四个实数解;
④当x<1时,函数y=|ax2+bx+c|(a>0)的y值随x值的增大而减小.其中正确的是________.(填序号)
①
考试考法
37
【点拨】根据函数的特征可知图象关于直线x=2对称,故①正确,符合题意;由“元宝型函数”y=|x2-4x+3|的图象可知,当x≠1且x≠3时,图象位于x轴上方,∴关于x的不等式|x2-4x+3|>0的解集是x≠1且x≠3,故②错误,不符合题意;当x=2时,y=|x2-4x+3|=1,由题图可得,当0<k<1时,关于x的方程|x2-4x+3|=k有四个实数解,故③错误,不符合题意;
考试考法
返回
由题图可知,函数y=|ax2+bx+c|(a>0)的y值随x值的变化情况取决于函数在x<1时的增减性,并不一定是当x<1时,y值随x值的增大而减小,故④错误,不符合题意.综上所述,正确的是①.
考试考法
8.已知抛物线y=x2-(m+n)x+4m经过定点(4,8),且当x取任意实数时,y的值始终为正数,则m 的取值范围为________________.
考试考法
40
返回
考试考法
9. 现定义:对于一个数a,我们把{a}称为a的“邻一数”,若a≥0,则{a}=a-1;若a<0,则{a}=a+1.例如:{1}=1-1=0,{-0.5}=-0.5+1=0.5.已知函数y={-x2-3}+3{|x|+3},当直线y=x+b与该函数的图象有4个交点时,b的取值范围是( )
A.4≤b<5 B.4<b<5
C.4≤b≤5 D.b>4
考试考法
42
【点拨】由题知y={-x2-3}+3{|x|+3}=-x2-3+1+3(|x|+3-1)=-x2+3|x|+4,
其图象如图.
当x>0时,y=-x2+3x+4,
令x=0,则y=4,
考试考法
43
返回
∴当直线y=x+b过点(0,4)时,与函数y={-x2-3}+3{|x|+3}的图象有3个交点.令x+b=-x2+3x+4,即x2-2x-4+b=0,当直线y=x+b与抛物线y=-x2+3x+4有1个公共点时,(-2)2-4(-4+b)=0,解得b=5.由图象可得当4<b<5时,直线y=x+b与函数y={-x2-3}+3{|x|+3}的图象有4个交点.
【答案】B
考试考法
44
二次函数与一元二次方程
二次函数与一元二次方程的关系
y = ax2+bx+c(a ≠ 0),当 y 取定值时就成了一元二次方程;ax2+bx+c = 0(a ≠0),右边换成 y 时就成了二次函数.
二次函数与一元二次方程根的情况
二次函数与 x轴的交点个数
一元二次方程根的情况
判别式 的符号
课堂小结
二次函数图象
由图象与 x 轴的交点位置,
判断方程根的近似值
一元二次方程的根
课堂小结
必做作业:从教材习题中选取;
选做作业:完成练习册本课时的习题.
作业
谢谢观看!
3.[2025长沙雨花区模拟]如图,二次函数y=ax2+bx+c的图象与y轴交于点A(0,2),其对称轴是直线x=,则不等式ax2+bx+c≤2的解集是( )
A.x≤0 B.x≤-1或x≥2
C.0≤x≤1 D.x≤0或x≥1
4. 如图,二次函数y=ax2+2ax+c的图象与x轴相交于点(1,0),则方程cx2+2ax+a=0的根为( )
A.x1=1,x2=-3
B.x1=-1,x2=3
C.x1=1,x2=-
D.x1=-1,x2=
方程两边同除以x2可得a+2a·+c=0,设=t,可得ct2+2at+a=0,∴t1=1,t2=-.由上可得,方程cx2+2ax+a=0的两个根为x1=1,x2=-.故选C.
6. 已知关于x的函数y=(m-1)x2+2x+m的图象与坐标轴有且只有两个交点,则m=______________.
【点拨】①当m-1=0,即m=1时,函数为y=2x+1,与坐标轴有两个交点;②当m-1≠0时,若m=0,则函数为y=-x2+2x,函数图象经过坐标原点,与坐标轴有两个交点;若m≠0,顶点在x轴上,则函数图象与坐标轴有两个交点,此时b2-4ac=(2)2-4m(m-1)=0,即m2-m-2=0,解得m1=-1,m2=2.
综上所述,函数图象与坐标轴有且只有两个交点时,m=1,0,-1,2.
6-4<m<6+4
【点拨】将(4,8)代入抛物线的表达式,得8=16-(m+n)×4+4m, 解得n=2.∴y=x2-(m+n)x+4m=x2-mx-2x+4m.又∵当x取任意实数时,y的值始终为正数,∴(-m-2)2-16m=m2-12m+4<0,解得6-4<m<6+4.
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