内容正文:
强基讲座07 二次函数
考点1:二次函数的图象与性质(系数、对称轴、增减性、最值)
1.已知二次函数的图象上有三点,则的大小关系是( )
A. B. C. D.
2.如图,抛物线与x轴正半轴交于A,B两点,
与y轴负半轴交于点C.若点,则下列结论中:
①; ②;
③与是抛物线上两点,若,则;
④若抛物线的对称轴是直线,m为任意实数,则;
⑤,则,正确的个数是( )
A.5 B.4 C.3 D.2
3.如图,抛物线与轴交于点,顶点坐标为,与轴的
交点在、之间(包含端点).正确结论的个数是( )
①当时,; ②;
③; ④.
A.1个 B.2个 C.3 D.4个
考点2:二次函数与方程、不等式(判别式、根、解集、参数范围)
1.已知关于x的二次函数与x轴交于不同的两点,则实数,的大小关系可能为( )
A. B. C. D.
2.已知二次函数y=ax2﹣bx(a≠0),经过点P(m,2).当y≥﹣1时,x的取值范围为x≤t﹣1或x≥﹣3﹣t.则如下四个值中有可能为m的是( )
A.1 B.2 C.3 D.4
3.已知抛物线经过点,,,若,则下列结论中错误的是( )
A. B.
C. D.点必在该抛物线上
4. 二次函数为常数,且经过,一次函数经过,一次函数经过.已知,,其中为整数,则的值为 .
考点3:二次函数与一次函数综合(交点、无交点、恒有公共点)
1.如图,直线与抛物线的图象都经过y轴上的D点,抛物线与x轴交于两点,其对称轴为直线,且.直线与x轴交于点C(点C在点B的右侧),则下列选项正确的是( )
A. B.
C. D.
2.二次函数的图象与一次函数的图象没有交点,则b的取值范围是( )
A. B. C.或 D.
3.已知函数 是常数,, 是常数,,在同一平面直角坐标系中,若无论为何值,函数和图象总有公共点,则的取值范围是 .
考点4:二次函数与几何变换(平移、旋转、对称)
1.
如图,在平面直角坐标系中,边长为的正方形的顶
点分别在轴、轴的正半轴上,如果将这个正方形绕点按
顺时针方向旋转,则点恰好落在二次函数的图象上,
则( )
A. B. C. D.
2.如图,点A是二次函数yx2图象上的一点,且位于第一象限,点B是直线yx上一点,点B′与点B关于原点对称,连接AB,AB′,若△ABB′为等边三角形,则点A的坐标是( )
A.(,) B.(,) C.(1,) D.(,)
3. 如图,抛物线与轴交于点(点在点的左
边),与轴交于点,抛物线由抛物线向右平移后
得到,与轴交于点(点在点的左边),且交抛物线于点
,若为等腰直角三角形,则抛物线的函数解
析式为 .
4.二次函数y=ax2+bx﹣3的图象交x轴于点A(﹣1,0),点B(3,0),交y轴于点C,抛物线的顶点
为点M.
(1)求二次函数的解析式;答案:y=x2﹣2x﹣3;
(2)如图1,点P是抛物线上的一点,设点P的横坐标为m(m>3),点Q在对称轴上,且AQ⊥PQ,若AQ=2PQ,请求出m的值;
(3)如图2,将抛物线绕x轴正半轴上一点R旋转180°得到新抛物线C1交x轴于D、E两点,点A的对应点为点E,点B的对应点为点D.若sin∠BME,求旋转中心点R的坐标.
考点5:二次函数综合应用(动点、面积、角度、最值、存在性)
1.如图,在平面直角坐标系中,二次函数交x轴于A、B两点,交y轴于点C.将直线绕点A逆时针旋转得到直线l,点E为直线l上一点,且,连接,则 .
2.如图1,已知二次函数的图象与x轴交于点、,与y轴交于点C,且.
(1)求二次函数的解析式;
(2)如图2,过点C作轴交二次函数图象于点D,P是二次函数图象上异于点D的一个动点,连接PB、PC,若,求点P的坐标;
(3)如图3,若点P是二次函数图象上位于BC下方的一个动点,连接OP交BC于点Q.设点P的横坐标为t,试用含t的代数式表示的值,并求的最大值.
3.如图,抛物线与轴交于两点(在左边),与轴交于点,的面积为.
(1)直接写出两点坐标以及抛物线的解析式;
(2)点在抛物线上,点在第三象限的抛物线上,求点的坐标;
(3)若抛物线上一点,使的面积为的倍,求点的坐标?
(4)若抛物线上有点,点在坐标轴上,要使为平行四边形,求点的坐标?
4.抛物线的解析式是.直线与轴交于点,与轴交于点,点与直线上的点关于轴对称.
(1)如图①,求射线的解析式;答案:,,
(2)在(1)的条件下,当抛物线与折线有两个交点时,设两个交点的横坐标是x1,x2(),求的值;
(3)如图②,当抛物线经过点时,分别与轴交于,两点,且点在点的左侧.在轴上方的抛物线上有一动点,设射线与直线交于点.求的最大值.
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强基讲座07 二次函数
考点1:二次函数的图象与性质(系数、对称轴、增减性、最值)
1.已知二次函数的图象上有三点,则的大小关系是( )
A. B. C. D.
解析:已知二次函数,其开口向上,对称轴为直线。二次函数开口向上时,图象上的点离对称轴越远,其函数值 (y) 越大。
点到对称轴 的距离为
点到对称轴 的距离为
点到对称轴 的距离为 因为 (2.25 > 1.25 > 0.75),所以。故选 B。
2.如图,抛物线与x轴正半轴交于A,B两点,与y轴负半轴交于点C.若点,则下列结论中:
①; ②;
③与是抛物线上两点,若,则;
④若抛物线的对称轴是直线,m为任意实数,则;
⑤,则,正确的个数是( )
A.5 B.4 C.3 D.2
解析:由图象可知,抛物线开口向下((a < 0)),对称轴在 (y) 轴右侧(),与 (y) 轴交于负半轴((c < 0))。
①因为 (a<0, b>0, c<0),所以 (abc > 0),结论①正确。
②因为点 (B(4,0)) 在抛物线上,代入得 。由于 (c < 0),则 (16a + 4b > 0),即 (4a + b > 0),结论②正确。
③由于对称轴具体位置未知,可能都在对称轴左侧(此时函数单调递增),则,结论③错误。
④若对称轴为 ,则。原不等式左边,右边 。移项得:。因为 (a < 0) 且,所以。当 时,左边 ,右边 ,不满足严格小于 (0),结论④错误。
⑤设点。已知 (AB \ge 3),且 (B(4,0)),故。由韦达定理,。因为,所以。由于 (a < 0),两边乘以 (4a) 得:(c \ge 4a)。又因为,代入 (c \ge 4a) 得:。因为 (c < 0),所以 (-2c > 0),故 ,结论⑤正确。综上,正确的结论有①②⑤,共3个。故选 C。
3.如图,抛物线与轴交于点,顶点坐标为,与轴的
交点在、之间(包含端点).正确结论的个数是( )
①当时,; ②;
③; ④.
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
解析::抛物线过 ,顶点为 ((1, n)),所以对称轴为 ,即。将 代入解析式:。顶点纵坐标 。
①点 关于对称轴 的对称点为 ((3,0))。因为抛物线开口向下((a<0)),所以当 (x > 3) 时,(y < 0),结论①正确。
②。因为开口向下,(a < 0),所以 (3a + b < 0),结论②错误。
③抛物线与 (y) 轴交点在 ((0,2)) 到 ((0,3)) 之间,即 (2 \le c \le 3)。代入 得:,解得,结论③正确。
④因为 ,且,同时乘以 (-4)(不等式变号):,即,也即,结论④正确。综上,正确的结论有①③④,共3个。故选 C。
考点2:二次函数与方程、不等式(判别式、根、解集、参数范围)
1.已知关于x的二次函数与x轴交于不同的两点,则实数,的大小关系可能为( )
A. B. C. D.
解析:方程 的两根在 (a,b) 外侧,故(默认),选A。
2.已知二次函数y=ax2﹣bx(a≠0),经过点P(m,2).当y≥﹣1时,x的取值范围为x≤t﹣1或x≥﹣3﹣t.则如下四个值中有可能为m的是( )
A.1 B.2 C.3 D.4
解析:由解集形式得 (a>0),两根和为 (-4),推出 ,再结合 (P(m,2)) 得到,且,解得(或负区间),选项中只有 满足,选A。
3.已知抛物线经过点,,,若,则下列结论中错误的是( )
A. B.
C. D.点必在该抛物线上
解析:设 ,由 ((1,1)) 得 ,由 推出 (0<m<1),进而 (a<0,\ b>0)。
A:(ab<0) 正确
B:可化为,正确
C:,故 (3a+b<0) 错误
D:对称轴 ,((1,1)) 的对称点为 ,正确
所以错误的是C。
4. 二次函数为常数,且经过,一次函数经过,一次函数经过.已知,,其中为整数,则的值为 .
解析:设二次函数两根为 (1) 和,则令 ,由得即一次函数交点:
情况 1:(a>0)则 (b>0),。所以[m+n=5]
情况 2:(a<0)则 (b<0),。
所以[m+n=-7]
考点3:二次函数与一次函数综合(交点、无交点、恒有公共点)
1.如图,直线与抛物线的图象都经过y轴上的D点,抛物线与x轴交于两点,其对称轴为直线,且.直线与x轴交于点C(点C在点B的右侧),则下列选项正确的是( )
A. B.
C. D.
解析:抛物线与直线 都过 (y) 轴上的点 (D(0,c))。
抛物线对称轴为 ,故
抛物线与 (x) 轴交于 (A,B),且 ,直线与 (x) 轴交于 (C),且 (C) 在点 (B) 的右侧。
由图象可知点 (A) 在原点左侧,即,点 (B) 在原点右侧,即。
设,则
由 ,且 (D) 在 (y) 轴上,有因为,所以,故
判断 (c) 的符号若 (c>0),则 ,所以,即。
由,得。又由韦达定理即因为 (c>0),所以 (a<0),抛物线开口向下。
此时 (C) 在 (B) 右侧,直线 与 (x) 轴交点横坐标由于 (c>0),且,得 (k<0)。于是可推出
(A):,错;
(C):,但 (k<0),故 ;
(D):由 (k) 的范围可推出 (ac+k<0),错;
(B):不一定成立。
所以 (c>0) 与选项矛盾,故 (c) 不能为正。
若 (c<0),则 ,由得。
于是,且所以抛物线开口向上,且 。此时即选项 A 正确。
逐一验证其余选项均不能恒成立,故选A。
2.二次函数的图象与一次函数的图象没有交点,则b的取值范围是( )
A. B. C.或 D.
解析:二次函数一次函数两图象无交点,即方程在 上无实数根。
整理得其判别式
情况一:即此时方程无实根,满足。
情况二:且两根均在区间左侧,两根均在 左侧,即较大根 (<-1)。
对称轴又因为开口向上,只需 (f(-1)>0):结合,得[b<-4.]
情况三:两根均在区间右侧,需对称轴 (>5),即,但此时,与矛盾,故不可能。
综上,无交点条件为故选C。
3.已知函数 是常数,, 是常数,,在同一平面直角坐标系中,若无论为何值,函数和图象总有公共点,则的取值范围是 .
解析:已知无论 (k) 取何非零值,两函数图象总有公共点,即方程对任意 都有实数解。整理得其判别式化简:这是关于 (k) 的二次函数,开口向上。要使对一切 恒成立,只需其最小值非负。
最小值在[k=2a]处取得,所以4a(3a+1)≥0.因 ,解得故 (a) 的取值范围为
考点4:二次函数与几何变换(平移、旋转、对称)
1.如图,在平面直角坐标系中,边长为的正方形的顶点分别
在轴、轴的正半轴上,如果将这个正方形绕点按顺时针方向旋转,则点恰好落在二次函数的图象上,则( )
A. B. C. D.
解析:正方形 (OABC) 边长为 (10),
绕原点顺时针旋转后,点 (B) 的旋转角由变为
所以旋转后点 (B') 为
代入:,
故选D。
2.如图,点A是二次函数yx2图象上的一点,且位于第一象限,点B是直线yx上一点,点B′与点B关于原点对称,连接AB,AB′,若△ABB′为等边三角形,则点A的坐标是( )
A.(,) B.(,) C.(1,) D.(,)
解析:设点 (B) 在直线上,则 (B') 与 (B) 关于原点对称,所以 (BB') 的中点为原点 (O)。因为是等边三角形,所以AO⊥BB′。直线 (BB') 的斜率为
所以直线 (AO) 的斜率为即点 (A) 在直线上。
又因为点 (A) 在抛物线上,且在第一象限,所以联立:
,因为 (x>0),所以,所以点 (A) 的坐标
3. 如图,抛物线与轴交于点(点在点的左边),与轴交于点,抛物线由抛物线向右平移后得到,与轴交于点(点在点的左边),且交抛物线于点,若为等腰直角三角形,则抛物线的函数解析式为 .
解析:原抛物线为与 (x) 轴交点为
设新抛物线是由原抛物线向右平移 (h\ (h>0)) 个单位得到的,则新抛物线为
它与 (x) 轴交点为
两抛物线的交点为 (F),则:,
解得所以
因为 (A,E) 都在 (x) 轴上,若为等腰直角三角形,直角顶点只能是 (F)。
由FA⊥FE,可得:即
分情况讨论:
情况一:,[(h-6)(h+4)=0]
因为 (h>0),所以[h=6]新抛物线为
情况二:,[(h+4)(h-2)=0]
因为 (h>0),所以[h=2]新抛物线为
因此新抛物线的解析式为:或
若结合图形中交点 (F) 在 (x) 轴下方,则取:
4.二次函数y=ax2+bx﹣3的图象交x轴于点A(﹣1,0),点B(3,0),交y轴于点C,抛物线的顶点
为点M.
(1)求二次函数的解析式;答案:y=x2﹣2x﹣3;
(2)如图1,点P是抛物线上的一点,设点P的横坐标为m(m>3),点Q在对称轴上,且AQ⊥PQ,若AQ=2PQ,请求出m的值;
(3)如图2,将抛物线绕x轴正半轴上一点R旋转180°得到新抛物线C1交x轴于D、E两点,点A的对应点为点E,点B的对应点为点D.若sin∠BME,求旋转中心点R的坐标.
解析(1)求二次函数解析式二次函数与 (x) 轴交于
设
又因为与 (y) 轴交于点 ,所以常数项为 (-3):[-3a=-3]
[a=1]所以顶点为[M对称轴为[x=1
(2)设点 (P) 的横坐标为 (m\ (m>3)),则
设点 (Q) 在对称轴上,则[Q(1,q)]令[u=m-1>2]则
设QP=(u,t)其中又AQ=(2,q)因为
所以向量AQ是 QP旋转后放大 2 倍得到的。
因此,且[q=-2ut 又因为 所以:
当 时:,解得
均不满足 (u>2),舍去。
当 时:,,[(u-3)(u+1)=0]
因为 (u>2),所以[u=3]于是[m=u+1=4]所以m=4
(3)求旋转中心 (R)设旋转中心为
因为绕 (R) 旋转,点 的对应点为 (E),所以 (R) 是 (AE) 的中点:
[E=]又因为点 (B(3,0)) 的对应点为 (D),所以[D=]
已知顶点[M则MB=(2,4) ,ME=(2r,4)所以
, , ,
由题意:平方得:
[(r-4)(11r+4)=0]因为 (r>0),所以[r=4]因此旋转中心为R(4,0)
考点5:二次函数综合应用(动点、面积、角度、最值、存在性)
1.如图,在平面直角坐标系中,二次函数交x轴于A、B两点,交y轴于点C.将直线绕点A逆时针旋转得到直线l,点E为直线l上一点,且,连接,则 .
解析:二次函数
令 :两边乘 (-4):[(x+8)(x-2)=0]
所以与 (x) 轴交点为 、((2,0))。取 ,则 (B(2,0))。
与 (y) 轴交点:[C(0,4)]直线 (AC) 的斜率为:
设直线 (AC) 的倾斜角为,则:
所以:因此:
因为直线 (l) 是由 (AC) 绕点 (A) 逆时针旋转得到的,所以 (l) 与 (AC) 的夹角为,即:又因为:所以:
在中,由正弦定理:
而:且:
所以:,
因此:
2.如图1,已知二次函数的图象与x轴交于点、,与y轴交于点C,且.
(1)求二次函数的解析式;
(2)如图2,过点C作轴交二次函数图象于点D,P是二次函数图象上异于点D的一个动点,连接PB、PC,若,求点P的坐标;
(3)如图3,若点P是二次函数图象上位于BC下方的一个动点,连接OP交BC于点Q.设点P的横坐标为t,试用含t的代数式表示的值,并求的最大值.
解析:(1)求二次函数解析式二次函数与 (x) 轴交于 、(B(2,0)),故可设:
[y=a(x+1)(x-2)]展开:
当 时:[y=-2a]所以:[C]
因为 (a>0),所以 (C) 在 (y) 轴负半轴上。在直角三角形 (AOC) 中:
且:
题给:所以:[2a=2][a=1]
因此二次函数解析式为:[y=(x+1)(x-2)]即:
(2)求点 (P) 的坐标由(1):[C]因为 (CD\parallel x) 轴,所以 (C,D) 的纵坐标相同,都是 (-2)。令:, ,[x(x-1)=0]
所以:因为 ,所以:[D]于是:[CD=1]
直线 (BC) 过 (B(2,0))、,其方程为:[y=x-2]即:[x-y-2=0]
设。点 (P) 到直线 (BC) 的距离为:
,,
又所以:
而:[S_{\triangle BCD}=\frac12\cdot CD\cdot \text{高}]其中 (CD) 上高为 (B) 到直线 的距离:[0-(-2)=2]所以:由题意:所以:
即:
分情况:
情况一:,,
[x=1]此时:
即 ,与 (D) 重合,不符合题意,舍去。
情况二:, ,
当时:,
当时, ,
所以满足条件的点 (P) 为:或
(3)求并求最大值由(1):设:
因为点 (P) 在直线 的下方,所以:
,[0<t<2]连接 (OP),交 (BC) 于点 (Q)。
设点 (Q) 在线段 (OP) 上,令:[Q=mP]其中 (0<m<1),则:
因为 (Q) 在直线 上,所以:
整理:,
而:代入 (m):,所以
求最大值当 时,取最大值:
此时:[P]即点 (P) 与 (D) 重合,仍在 (BC) 下方,符合题意。
3.如图,抛物线与轴交于两点(在左边),与轴交于点,的面积为.
(1)直接写出两点坐标以及抛物线的解析式;答案::;
(2)点在抛物线上,点在第三象限的抛物线上,求点的坐标;
(3)若抛物线上一点,使的面积为的倍,求点的坐标?
(4)若抛物线上有点,点在坐标轴上,要使为平行四边形,求点的坐标?
解析:抛物线
(1)令 ,得所以
与 (y) 轴交点:。因为 (a<0),所以 (-2a>0)。
由题意得所以抛物线解析式为
(2)由 (P(2,h)) 在抛物线上:
所以[P] 直线 (AP) 的斜率为
设直线 (PD) 的斜率为 (k)。因为
而的正切值为由两直线夹角公式:
即解得
当 时,(PD) 为直线 ,与抛物线交于另一点:
,,[x=2 \text{ 或 } x=-3]所以[D]
当时,另一交点不在第三象限,舍去。因此[\boxed{D}]
(3)若的面积为的 2 倍,则又[AB=3]
所以点 (E) 到 (x) 轴的距离为即
抛物线顶点纵坐标所以无解,只能
代入抛物线:,,
所以[\boxed{E\text{ 或 }E}]
(4)按顶点顺序 (A,C,P,Q) 为平行四边形。平行四边形对角线互相平分,所以
[A+P=C+Q]即[P=C+Q-A]
情况一:(Q) 在 (x) 轴上设[Q(q,0)]则[P=(0,1)+(q,0)-=]
因为 (P) 在抛物线上,且:
,
当 时,,退化,舍去。
当 时,,此时[q+2=-1],[q=-3]所以
情况二:(Q) 在 (y) 轴上,设[Q(0,q)]则[P=(0,1)+(0,q)-=]
因为 (P) 在抛物线上,且,所以
因此[1+q=-2],[q=-3] 所以
综上: [\boxed{P,Q}] 或[\boxed{P,Q}]
4.抛物线的解析式是.直线与轴交于点,与轴交于点,点与直线上的点关于轴对称.
(1)如图①,求射线的解析式;答案:,,
(2)在(1)的条件下,当抛物线与折线有两个交点时,设两个交点的横坐标是x1,x2(),求的值;
(3)如图②,当抛物线经过点时,分别与轴交于,两点,且点在点的左侧.在轴上方的抛物线上有一动点,设射线与直线交于点.求的最大值.
(1)直线[y=-x+2],与 (x) 轴交点:[M(2,0)]点 关于 (x) 轴对称点为[F(5,3)]
直线 (MF) 的斜率:所以直线 (MF) 为[y=x-2]
因为是从 (M(2,0)) 出发的射线,所以
(2)折线 (EMF):
抛物线 的对称轴为[x=2]
且折线 (EM) 与射线 (MF) 关于直线 对称。
若两个交点都在 (EM) 上,则两个横坐标之和为 (5),但都在 ([0,2]) 内,不可能。
若两个交点都在 (MF) 上,则两个横坐标之和为 (3),但都在 ([2,+\infty)) 内,也不可能。
所以两个交点分别在 (EM) 和 (MF) 上,且关于 对称。
因此
(3)抛物线经过点 (C(0,5)),代入:[5=a]所以
与 (x) 轴交于:
所以[A],设直线 (AP) 的斜率为 (k),则 [AP:\ y=k(x+1)]
因为 (P) 是直线 (AP) 与抛物线的另一交点,代入:
整理得,其中一根为 ,另一根为
因为 (P) 在 (x) 轴上方的抛物线上,所以 [0<k<6]
直线 (AP) 与直线 [y=-x+2] 交于点 (N),于是 [k(x+1)=-x+2],
于是, 所以
其中 又
因此 令 其顶点为
最大值为
另一段取绝对值后最大值小于。 所以当 时,
此时
所以
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