内容正文:
第1章 二次函数
1.3 二次函数的性质 同步课时练
【教材版本】浙教版九年级上册 【建议用时】45分钟 【满分】100分
【学习目标】
1. 掌握二次函数的对称轴、顶点坐标、开口方向等基本性质;
2. 能利用二次函数的增减性解决相关问题,会求给定区间上的最值;
3. 理解二次函数图象与系数 a、b、c 的关系,能通过系数判断图像特征。
【知识梳理】
一、二次函数 y = ax² + bx + c (a ≠ 0) 的性质
◆ 对称轴:直线 x = -b/(2a);
◆ 顶点坐标:(-b/(2a), (4ac-b²)/(4a));
◆ a > 0 时,开口向上,有最小值;a < 0 时,开口向下,有最大值;
◆ 增减性(a > 0):当 x < -b/(2a) 时,y 随 x 增大而减小;当 x > -b/(2a) 时,y 随 x 增大而增大;
◆ 增减性(a < 0):当 x < -b/(2a) 时,y 随 x 增大而增大;当 x > -b/(2a) 时,y 随 x 增大而减小。
口诀:开口望 a,对称看 -b/(2a),顶点代公式,增减有方向。
二、系数 a、b、c 与图像的关系
◆ a 的符号 → 开口方向:a > 0 开口向上,a < 0 开口向下;
◆ a 与 b 共同决定对称轴位置:对称轴 x = -b/(2a),a、b 同号时对称轴在 y 轴左侧,异号时在右侧;
◆ c 的符号 → 与 y 轴交点 (0, c):c > 0 正半轴,c < 0 负半轴;
◆ b² - 4ac 的符号 → 与 x 轴交点个数:> 0 两个,= 0 一个(相切),< 0 无交点。
一、选择题(每小题5分,共25分)
1. 抛物线 y = x² - 4x + 3 的对称轴是( )
A. 直线 x = 2
B. 直线 x = -2
C. 直线 x = 4
D. 直线 x = -4
2. 二次函数 y = -2x² + 8x - 5 的顶点坐标是( )
A. (2, 3)
B. (-2, 3)
C. (2, -3)
D. (-2, -3)
3. 对于二次函数 y = (x - 1)² + 2,下列说法正确的是( )
A. 当 x > 1 时,y 随 x 的增大而减小
B. 当 x > 1 时,y 随 x 的增大而增大
C. 当 x < 1 时,y 随 x 的增大而增大
D. y 的值恒大于 0
4. 二次函数 y = -x² + 2x + 3 的最大值是( )
A. 3
B. 4
C. 5
D. 6
5. 已知二次函数 y = ax² + bx + c 的图像如图所示(开口向上,对称轴在 y 轴右侧,与 y 轴交于负半轴),则下列判断正确的是( )
A. a > 0, b < 0, c < 0
B. a > 0, b > 0, c < 0
C. a < 0, b < 0, c > 0
D. a < 0, b > 0, c < 0
二、填空题(每小题5分,共25分)
6. 二次函数 y = 3x² - 6x + 1 的对称轴为 ______,顶点坐标为 ______。
7. 若二次函数 y = (m - 1)x² + 2x + 1 的图像开口向下,则 m 的取值范围是 ______。
8. 二次函数 y = -2x² + 4x - 1,当 x = ______ 时,y 有最______值为 ______。
9. 已知二次函数 y = ax² + bx + c 中,a < 0,b > 0,c = 0,则该函数图像不经过第 ______ 象限。
10. 若点 A(-1, y₁)、B(2, y₂)、C(4, y₃) 均在抛物线 y = (x - 2)² + 1 上,则 y₁、y₂、y₃ 的大小关系是 ____________(用 > 连接)。
三、解答题(共20分)
11. (10分)已知二次函数 y = x² - 6x + 5。
(1)用配方法将函数化为 y = a(x - h)² + k 的形式;
(2)写出抛物线的开口方向、顶点坐标和对称轴;
(3)当 x 取何值时,y 随 x 的增大而减小?当 x 取何值时,y 有最小值?最小值是多少?
12. (10分)已知二次函数 y = -2x² + 8x - 6。
(1)求该函数的对称轴和顶点坐标;
(2)画出函数图像的草图(标注顶点、对称轴、与坐标轴的交点);
(3)当 1 ≤ x ≤ 3 时,求 y 的取值范围。
四、能力提升(共20分)
13. (8分)已知二次函数 y = ax² + bx + c 图像的一部分如下表所示:
x
-2
-1
0
1
2
3
y
9
4
1
0
1
4
(1)根据表中数据,求该二次函数的表达式;
(2)该函数的对称轴是多少?当 x 取何值时,y 随 x 的增大而增大?
14. (12分)对于二次函数 y = x² - 2mx + m² - m + 1(m 为常数)。
(1)将函数化为顶点式,并写出其最小值(用含 m 的式子表示);
(2)若该函数的最小值为 -2,求 m 的值;
(3)当 m = 3 时,在 -1 ≤ x ≤ 3 范围内,求该函数的最大值和最小值。
五、拓展探究(共10分)
15. (10分)已知抛物线 y = ax² + bx + c(a ≠ 0)经过点 (0, -3)、(1, 0)、(3, 0)。
(1)求 a、b、c 的值,写出该抛物线的解析式;
(2)若点 P(m, n) 是抛物线对称轴上一点,且 PA + PB 最小,其中 A(-1, 0)、B(5, 0),求点 P 的坐标;
(3)在(2)的条件下,能否在抛物线上找到一点 Q,使 △ABQ 的面积为 6?若能,求出点 Q 的坐标;若不能,请说明理由。
参考答案与解析
一、选择题
1. A 解析:对称轴 x = -b/(2a) = -(-4)/(2×1) = 2。
2. A 解析:配方 y = -2(x² - 4x) - 5 = -2(x - 2)² + 8 - 5 = -2(x - 2)² + 3,顶点 (2, 3)。
3. B 解析:顶点式 y = (x - 1)² + 2,a = 1 > 0,开口向上。对称轴 x = 1,在对称轴右侧 y 随 x 增大而增大。
4. B 解析:配方 y = -(x² - 2x) + 3 = -(x - 1)² + 1 + 3 = -(x - 1)² + 4,最大值为 4。
5. A 解析:开口向上 → a > 0;对称轴 x = -b/(2a) > 0 → b < 0;与 y 轴交于负半轴 → c < 0。
二、填空题
6. 直线 x = 1;(1, -2) 解析:对称轴 x = -(-6)/(2×3) = 1;y = 3(x - 1)² - 2,顶点 (1, -2)。
7. m < 1 解析:开口向下 → 二次项系数 m - 1 < 0 → m < 1。
8. x = 1;大;1 解析:配方 y = -2(x² - 2x) - 1 = -2(x - 1)² + 2 - 1 = -2(x - 1)² + 1,顶点 (1, 1),a < 0 开口向下,最大值为 1。
9. 三 解析:a < 0 开口向下,c = 0 过原点,b > 0 对称轴 x = -b/(2a) > 0(因为分母为负,分子为正,商为负的倒数即正)。顶点在 x 轴上方(因为过原点且开口向下,顶点在原点的右上方),图像不经过第三象限。
10. y₁ > y₃ > y₂ 解析:y = (x - 2)² + 1,对称轴 x = 2,开口向上。离对称轴越远 y 越大:|-1-2|=3,|2-2|=0,|4-2|=2,故 y₁ > y₃ > y₂。
三、解答题
11. 解:
(1)y = x² - 6x + 5 = (x² - 6x + 9) - 9 + 5 = (x - 3)² - 4。
(2)a = 1 > 0,开口向上;顶点坐标 (3, -4);对称轴为直线 x = 3。
(3)开口向上,在对称轴左侧 y 随 x 增大而减小,∴ 当 x < 3 时,y 随 x 的增大而减小。
当 x = 3 时,y 有最小值,最小值为 -4。
12. 解:
(1)y = -2x² + 8x - 6 = -2(x² - 4x) - 6 = -2(x - 2)² + 8 - 6 = -2(x - 2)² + 2。
对称轴为直线 x = 2,顶点坐标为 (2, 2)。
(2)开口向下,顶点 (2, 2),对称轴 x = 2。
令 x = 0,y = -6;令 y = 0,-2(x - 2)² + 2 = 0 → (x - 2)² = 1 → x = 1 或 x = 3。
与 x 轴交于 (1, 0) 和 (3, 0),与 y 轴交于 (0, -6)。(草图略)
(3)在 1 ≤ x ≤ 3 上,顶点 x = 2 在区间内,最大值为 2(x = 2 时);
端点:x = 1 和 x = 3 时 y = 0,为最小值。∴ y 的取值范围是 0 ≤ y ≤ 2。
四、能力提升
13. 解:
(1)从表中可以观察到:x = 0 时 y = 1,x = 2 时 y = 1,
x = -1 时 y = 4,x = 3 时 y = 4。这是一个对称的函数(对称轴 x = 1)。
设 y = a(x - 1)² + k,代入 (0, 1):1 = a(0 - 1)² + k = a + k …①
代入 (1, 0):0 = a×0 + k = k → k = 0。代入①:a = 1。
∴ y = (x - 1)² = x² - 2x + 1。
(2)对称轴为直线 x = 1;a = 1 > 0,开口向上,∴ 当 x > 1 时,y 随 x 的增大而增大。
14. 解:
(1)y = x² - 2mx + m² - m + 1 = (x - m)² - m + 1。
∵ (x - m)² ≥ 0,∴ 最小值为 -m + 1。
(2)由题意:-m + 1 = -2,∴ m = 3。
(3)当 m = 3 时,y = (x - 3)² - 3 + 1 = (x - 3)² - 2。
对称轴 x = 3,开口向上。在 [-1, 3] 上:
x = 3 时,y_min = -2;x = -1 时,y = (-1 - 3)² - 2 = 16 - 2 = 14。
∴ 最大值为 14,最小值为 -2。
五、拓展探究
15. 解:
(1)抛物线经过 (0, -3)、(1, 0)、(3, 0),
设 y = a(x - 1)(x - 3),代入 (0, -3):-3 = a(-1)(-3) = 3a → a = -1。
∴ 解析式为 y = -(x - 1)(x - 3) = -(x² - 4x + 3) = -x² + 4x - 3。
即 a = -1,b = 4,c = -3。
(2)对称轴 x = -b/(2a) = -4/(-2) = 2。
P 在对称轴 x = 2 上,设 P(2, p)。
要使 PA + PB 最小,P 应位于线段 AB 的垂直平分线上。
A(-1, 0),B(5, 0),AB 的中垂线为 x = 2(即对称轴本身)。
由几何意义(作 A 关于 x = 2 的对称点 A' = (5, 0) = B),P 连接 A'B 即 PB 自身,
使 PA + PB = PA + PB,当 P 在对称轴与 x 轴交点处时即可,P(2, 0)。
(或直接用光线反射原理:A 关于对称轴 x = 2 的对称点 A'(5, 0),
直线 A'B 即 x 轴上的线段,与 x = 2 交于 (2, 0)。∴ P(2, 0)。)
(3)|AB| = 6,若 S_{△ABQ} = 6,则 ½ × 6 × |y_Q| = 6 → |y_Q| = 2。
∴ y_Q = 2 或 y_Q = -2。
在抛物线 y = -x² + 4x - 3 上:
若 y = 2:-x² + 4x - 3 = 2 → x² - 4x + 5 = 0,△ = 16 - 20 = -4 < 0,无解。
若 y = -2:-x² + 4x - 3 = -2 → x² - 4x + 1 = 0,△ = 16 - 4 = 12,
x = (4 ± 2√3)/2 = 2 ± √3。
∴ Q₁(2 + √3, -2),Q₂(2 - √3, -2)。
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