内容正文:
考点16二次函数综合题
命题点1 二次函数图象与性质的综合题
1.(2023杭州)设二次函数y=ax2+bx+1(a≠0,b是实数).已知函数值y和自变量x的部分对应取值如下表所示:
x
…
-1
0
1
2
3
…
y
…
m
1
n
1
p
…
(1)若m=4,
①求二次函数的表达式;
②写出一个符合条件的x的取值范围,使得y随x的增大而减小.
(2)若在m,n,p这三个实数中,只有一个是正数,求a的取值范围.
2.(2024临沂)在平面直角坐标系xOy中,点P(2,-3)在二次函数y=ax2+bx-3(a>0)的图象上,记该二次函数图象的对称轴为直线x=m.
(1)求m的值.
(2)若点Q(m,-4)在y=ax2+bx-3的图象上,将该二次函数的图象向上平移5个单位长度,得到新的二次函数的图象.当0≤x≤4时,求新的二次函数的最大值与最小值的和.
(3)设y=ax2+bx-3的图象与x轴的交点为(x1,0),(x2,0)(x1<x2).若4<x2-x1<6,求a的取值范围.
3.(2024广西)课堂上,数学老师组织同学们围绕关于x的二次函数y=x2+2ax+a-3的最值问题展开探究.
【经典回顾】二次函数求最值的方法.
(1)老师给出a=-4,求二次函数y=x2+2ax+a-3的最小值.
①请你写出对应的函数解析式;
②求当x取何值时,函数y取最小值,并写出此时的y值.
【举一反三】老师给出更多a的值,同学们求出对应的函数在x取何值时,y的最小值.记录结果,并整理成下表:
a
…
-4
-2
0
2
4
…
x
…
*
2
0
-2
-4
…
y的最小值
…
*
-9
-3
-5
-15
…
注:*为②的计算结果.
【探究发现】老师:“请同学们结合学过的函数知识,观察表格,谈谈你的发现.”
甲同学:“我发现,老师给了a值后,我们只要取x=-a,就能得到y的最小值.”
乙同学:“我发现,y的最小值随a值的变化而变化,当a由小变大时,y的最小值先增大后减小,所以我猜想y的最小值中存在最大值.”
(2)请结合函数解析式y=x2+2ax+a-3,解释甲同学的说法是否合理?
(3)你认为乙同学的猜想是否正确?若正确,请求出此最大值;若不正确,说明理由.
4.(2023吉林)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=-x2+2x+c经过点A(0,1),点P,Q在此抛物线上,其横坐标分别为m,2m(m>0),连接AP,AQ.
(1)求此抛物线的解析式.
(2)当点Q与此抛物线的顶点重合时,求m的值.
(3)当∠PAQ的边与x轴平行时,求点P与点Q的纵坐标的差.
(4)设此抛物线在点A与点P之间部分(包括点A和点P)的最高点与最低点的纵坐标的差为h1,在点A与点Q之间部分(包括点A和点Q)的最高点与最低点的纵坐标的差为h2.当h2-h1=m 时,直接写出m的值.
备用图
命题点2 二次函数与线段长、图形面积的综合题
5.(2024扬州)如图,已知二次函数y=-x2+bx+c的图象与x轴交于A(-2,0),B(1,0)两点.
(1)求b,c的值;
(2)若点P在该二次函数的图象上,且△PAB的面积为6,求点P的坐标.
6.(2024福建)如图,已知二次函数y=x2+bx+c的图象与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C,其中A(-2,0),C(0,-2).
(1)求二次函数的表达式;
(2)若P是二次函数图象上的一点,且点P在第二象限,线段PC交x轴于点D,△PDB的面积是△CDB的面积的2倍,求点P的坐标.
7.(2024连云港)在平面直角坐标系xOy中,已知抛物线y=ax2+bx-1(a,b为常数,a>0).
(1)若抛物线与x轴交于A(-1,0),B(4,0)两点,求抛物线对应的函数表达式.
(2)如图,当b=1时,分别过点C(-1,a),D(1,a+2)作y轴的平行线,交抛物线于点M,N,连接MN,MD.求证:MD平分∠CMN.
(3)当a=1,b≤-2时,过直线y=x-1(1≤x≤3)上一点G作y轴的平行线,交抛物线于点H.若GH的最大值为4,求b的值.
8.(2024成都)如图,在平面直角坐标系xOy中,抛物线L:y=ax2-2ax-3a(a>0)与x轴交于A,B两点(点A在点B的左侧),其顶点为C,D是抛物线第四象限上一点.
(1)求线段AB的长.
(2)当a=1时,若△ACD的面积与△ABD的面积相等,求tan∠ABD的值.
(3)延长CD交x轴于点E,当AD=DE时,将△ADB沿DE方向平移得到△A'EB'.将抛物线L平移得到抛物线L',使得点A',B'都落在抛物线L'上.试判断抛物线L'与L是否交于某个定点.若是,求出该定点坐标;若不是,请说明理由.
备用图
考点16二次函数综合题
1 (1)①由题意,得
解得
所以y=x2- 2x+1.
②答案不唯一,如x<1.
(2)因为二次函数的图象经过点(0,1),(2,1),
所以二次函数的图象的对称轴是直线x=1,
所以b=-2a.
所以m=p=a-b+1=3a+1,n=a+b+1=-a+1(关键点).
因为在m,n,p这三个实数中,只有一个是正数,
所以n>0,m=p≤0,
所以
解得a≤-.
解题突破 ◀ ◀ ◀
对于本题第(2)问,需要学生画出草图,结合抛物线的对称轴,分析抛物线不同开口方向的情况下x=-1,1,3时y值的正负,以及m,p之间的数量关系,列出不等式组求解.
2 (1)方法一:由题意得,二次函数y=ax2+bx-3(a>0)的图象与y轴的交点坐标为(0,-3).
又∵点P(2,-3)在函数图象上,
∴m==1.
方法二:∵点P(2,-3)在二次函数y=ax2+bx-3(a>0)的图象上,
∴4a+2b-3=-3,∴b=-2a,
∴抛物线的对称轴为直线x=-=-=1,
∴m=1.
(2)将P(2,-3),Q(1,-4)分别代入y=ax2+bx-3,
得解得
∴y=x2-2x-3,
∴平移后新的二次函数的解析式为y=x2-2x+2,其对称轴为直线x=-=1.
∵0≤x≤4,
∴当x=1时,函数取最小值,最小值为12-2×1+2=1,
当x=4时,函数取最大值,最大值为42-2×4+2=10,
∴当0≤x≤4时,新的二次函数的最大值与最小值的和为10+1=11.
(3)∵y=ax2-2ax-3的图象与x轴的交点为(x1,0),(x2,0)(x1<x2),
∴x1+x2=2,x1·x2=-(点拨:根与系数的关系为x1+x2=-,x1x2=).
∵x2-x1=,
∴x2-x1==2.
∵4<x2-x1<6,
∴4<2<6,
∴2<<3,解得<a<1.
3 (1)①y=x2-8x-7.
②y=x2-8x-7=(x-4)2-23.
∵1>0,∴抛物线开口向上,
∴当x=4时,y取最小值,最小值为-23.
(2)y=x2+2ax+a-3=(x+a)2-a2+a-3,
∵1>0,∴抛物线开口向上,
∴当x=-a时,y取最小值.
∴甲同学的说法合理.
(3)乙同学的猜想正确.
当x=-a时,y取最小值,
此时y最小值=-a2+a-3=-(a-)2-,
∵-1<0,∴抛物线开口向下,
∴当a=时,y最小值取最大值,最大值为-.
4 (1)把(0,1)代入y=-x2+2x+c,得c=1,
故该抛物线的解析式为y=-x2+2x+1.
(2)∵y=-x2+2x+1=-(x-1)2+2,
∴该抛物线的顶点坐标为(1,2).
又点Q与抛物线的顶点重合,
∴2m=1,解得m=.
(3)分两种情况讨论.
①当AP∥x轴时,易知此时点A与点P关于抛物线的对称轴直线x=1对称,
∴点P的横坐标为2,∴点Q的横坐标为4,
∴yP-yQ=(-22+2×2+1)-(-42+2×4+1)=8;
②当AQ∥x轴时,易知此时点A与点Q关于抛物线的对称轴直线x=1对称,
∴点Q的横坐标为2,∴点P的横坐标为1,
∴yP-yQ=(-12+2×1+1)-(-22+2×2+1)=1.
综上所述,点P和点Q的纵坐标的差为1或8.
(4)或.
解法提示:易知P(m,-m2+2m+1),Q(2m,-4m2+4m+1).
分四种情况讨论.
①当点P和点Q都在抛物线的顶点左侧时,0<2m<1,
解得0<m<,
此时h1=yP-yA=-m2+2m,h2=yQ-yA=-4m2+4m,
∴-4m2+4m+m2-2m=m,整理,得3m2-m=0,
解得m1=0(舍去),m2=.
②当点P在抛物线的顶点左侧,点Q在抛物线的顶点上或顶点右侧时,≤m<1,
此时h1=-m2+2m,h2=2-1=1,
∴1+m2-2m=m,整理,得m2-3m+1=0,
解得m1=(舍去),m2=(舍去).
③当点P在抛物线的顶点上或顶点右侧,点Q在抛物线的顶点右侧,且点P的横坐标小于2时,1≤m<2,
此时h1=2-1=1,h2=2+4m2-4m-1=4m2-4m+1,
∴4m2-4m+1-1=m,整理,得4m2-5m=0,
解得m1=0(舍去),m2=.
④当m>2时,h1=2+m2-2m-1=m2-2m+1,h2=4m2-4m+1,
∴4m2-4m+1-m2+2m-1=m,整理,得3m2-3m=0,
解得m1=0(舍去),m2=1(舍去).
综上所述,m的值为或.
5 (1) ∵二次函数y=-x2+bx+c的图象与x轴交于A(-2,0),B(1,0)两点,
∴
解得
∴b=-1,c=2.
(2)∵A(-2,0),B(1,0),∴AB=3.
∵S△PAB=AB·|yP|=6,∴|yP|=4.
当yP=4时,令-x2-x+2=4,方程无解.
当yP=-4时,令-x2-x+2=-4,解得x1=-3,x2=2.
∴点P的坐标为(-3,-4)或(2,-4).
对于第一问,可用如下方法解题.
二次函数y=-x2+bx+c的图象与x轴交于A(-2,0),B(1,0)两点,故二次函数的表达式为y=-(x+2)(x-1)(提示:交点式),即y=-x2-x+2,∴b=-1,c=2.
6 (1)将A(-2,0),C(0,-2)代入y=x2+bx+c,
得解得
故二次函数的表达式为y=x2+x-2.
(2)设P(m,n),因为点P在第二象限,所以m<0,n>0.
依题意,得=2,即=2,
所以=2.
由已知,得CO=2,
所以n=2CO=4.
由m2+m-2=4,
解得m1=-3,m2=2(舍去),
所以点P的坐标为(-3,4).
7 (1)分别将A(-1,0),B(4,0)代入y=ax2+bx-1,得
解得
∴抛物线对应的函数表达式为y=x2-x-1.
(2)∵b=1,∴y=ax2+x-1.
当x=-1时,y=a-2,即点M(-1,a-2),当x=1时,y=a,即点N(1,a).连接CN,
∵C(-1,a),N(1,a),∴CN=2,CM=a-(a-2)=2,CM⊥CN,
∴在Rt△CMN中,MN==2.
∵DN=a+2-a=2,∴DN=MN,∴∠NDM=∠NMD.
∵DN∥CM,∴∠NDM=∠CMD,∴∠NMD=∠CMD,
∴MD平分∠CMN.
(3)当a=1时,y=x2+bx-1.
设G(m,m-1),则H(m,m2+bm-1),1≤m≤3.
令x2+bx-1=x-1,解得x1=0,x2=1-b.
∵b≤-2,∴x2=1-b≥3,∴点G在H的上方(如图(1)).
图(1)
设GH=t,故t=-m2+(1-b)m,
其图象对称轴为直线m=,且≥.
①当≤≤3时,得-5≤b≤-2.
由图(2)可知:当m=时,t取得最大值=4,
解得b=-3或b=5(舍去).
图(2) 图(3)
②当>3时,得b<-5,
由图(3)可知:当m=3时,t取得最大值-9+3-3b=4.
解得b=-(舍去).
综上所述,b的值为-3.
8 (1)令y=0,得ax2-2ax-3a=0,
解得x1=-1,x2=3,
∴A(-1,0),B(3,0),
∴AB=3-(-1)=4.
(2)xC=(-1+3)÷2=1,∴yC=-4,
∴C(1,-4).
如图,过点D作DH⊥x轴于点H.
设D(d,d2-2d-3),
则直线AD的解析式为y=(d-3)x+d-3,DH=-d2+2d+3.
过点C作CG⊥x轴交AD于点G,则G(1,2d-6),
∴CG=2d-6+4=2d-2.
∵S△ACD=S△ABD,∴CG·(xD-xA)=AB·DH,
∴(2d-2)(d+1)=4(-d2+2d+3),
解得d1=-1(舍去),d2=,
∴D(,-),∴tan∠ABD===.
(3)抛物线L'与抛物线L交于某个定点.
设D(d,m).
∵点E在x轴上,且AD=DE,∴E(2d+1,0).
∵△ADB平移得到△A'EB',且点A',B'在抛物线L'上,
∴相当于将抛物线L向右平移(d+1)个单位长度,向上平移-m个单位长度,得到抛物线L',
∴抛物线L'的解析式为y=a(x-d-1)2-2a(x-d-1)-3a-m.
联立抛物线L,L'的解析式,得ax2-2ax-3a=a(x-d-1)2-2a(x-d-1)-3a-m,其中m=ad2-2ad-3a,
整理,得2x-6-6d+2xd=0,即2(d+1)(x-3)=0,
∴x=3,
故抛物线L'与L交于定点(3,0).
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