内容正文:
第21章 二次函数与反比例函数
21.3 二次函数与一元二次方程
学习目标
学习重难点
重点
难点
1.理解二次函数与一元二次方程(不等式)的关系.
2.能运用二次函数及其图象、性质确定方程的解.
3.了解用图象法求一元二次方程的近似根的方法.
二次函数图象、性质确定方程的解.
二次函数与一元二次方程(不等式)的关系.
回顾复习
一元一次方程与一次函数的关系:
1.一次函数 y=kx+b 的图象经过(0,3),(4,0),则方程 kx+b=0 的解是_______.
2.如下图,一次函数 y=kx+b 的图象如图所示,则方程kx+b=1的解是_________.
可以看出当y取一个确定的值时,
一次函数就变成了一元一次方程.
x=4
x=-2
问题引入
类似地,通过观察对于二次函数y=ax2+bx+c(a≠0),当y取一个确定值时,它就变成了一个一元二次方程,由此可知一元二次方程与二次函数有着密切的关系.那么它们之间到底有怎样的关系呢?
探索新知
思 考:
观察二次函数y=x2+3x+2的图象,并回答下列问题.
(1)函数图象与x轴有几个交点?
(2)二次函数y=ax2+bx+c的图象与
x轴交点的横坐标与一元二次方程
ax2+bx+c=0的根有什么关系?
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解:(1)函数图象与x轴有两个交点.
(2)从以上观察可以得出,求函数
y=ax2+bx+c的图象与x轴交点的横坐标即是求当y=0时,自变量x的值,也就是求方程ax2+bx+c=0的根.
可以发现
二次函数与一元二次方程关系密切.
例如,已知二次函数 y = -x2+4x的值为3,求自变量x的值,
可以解一元二次方程-x2+4x=3(即x2-4x+3=0).
反过来,解方程x2-4x+3=0 又可以看作已知二次函数 y = x2-4x+3 的值为0,求自变量x的值.
一般地,若二次函数y=ax2+bx+c的图象与x轴有交点,则交点的横坐标是一元二次方程ax2+bx+c=0的根.
想一想:
观察下列二次函数,图象与x轴有公共点吗? 如果有,公共点的横坐标是多少?当x取公共点的横坐标时,函数的值是多少?由此你能得出相应的一元二次方程的根吗?
(1) y=x2+x-2.
(2)y=x2-6x+9.
(3)y=x2-x+1.
解:根据题意可列如下表格:
知识归纳:
二次函数y=ax2+bx+c的图象与x轴交点的坐标与一元二次方程ax2+bx+c=0根的关系:
思 考:
如何利用二次函数求一元二次方程的近似解.
例:求一元二次方程x2+2x-1=0的根(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.
解:画出函数 y=x²+2x-1的图象(如图所示),由图象可知,方程有两个实数根,一个在-3与-2之间,另一个在0与1之间.
先求位于-3到-2之间的根,由图象可估计这个根是-2.5或-2.4,利用计算器进行探索,见下表:
x … -2.6 -2.5 -2.4 -2.3 …
y … 0.56 0.25 -0.04 -0.31 …
观察上表可以发现,当x分别取-2.5和-2.4时,对应的y由负变正,因为二次函数图象是一条连续不断地曲线,所以在-2.5与-2.4之间肯定有一个x使函数y=x²+2x-1的值为0,即有方程x2-2x-1=0的一个根.再取x=-2.45,对应的y=0.102 5,是一个正数,则方程的一个根在-2.45与-2.4之间.
因而,方程x2-2x-1=0在-3和-2之间精确到0.1的根取-2.4.
同理可得另一根为0.4.
另解:
方程的根还可以这样求:分别画出函数和函数的图象,如图,
则它们的交点的横坐标就是方程的根.
思 考:如何利用函数图象解一元二次不等式呢?
二次函数y=ax2+bx+c的图象与x轴公共点的坐标与一元二次不等式的关系:
例题:函数y=ax2+bx+c的图象如图,那么
方程ax2+bx+c=2的根是 ______________;
不等式ax2+bx+c>2的解集是___________;
不等式ax2+bx+c<2的解集是________.
x1=-2, x2=4
x<-2或x>4
-2<x<4
随堂练习
1.若方程ax2+bx+c=0(a≠0)的两个根分别为x1=1,x2=2,则抛物线y=ax2+bx+c与x轴的交点坐标分别为________________.
2.二次函数y=x2-6x+n的部分图象如图所示,若关于x的一元二次方程x2-6x+n=0的一个解为x1=1,则另一个根x2=_____.
(1,0),(2,0)
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3.已知关于x的二次函数y=mx2-(m+2)x+2(m≠0).
求证:此抛物线与x轴总有两个交点.
证明:∵m≠0,
∴Δ=(m+2)2-4m×2=m2+4m+4-8m=(m-2)2.
∵(m-2)2≥0,
∴Δ≥0,
∴此抛物线与x轴总有两个交点.
拓展提升
1.不与x轴相交的抛物线是 ( )
A.y=2x2-3 B.y=-2x2+3
C.y=-x2-3x D.y=-2(x+1)2-3
2.若抛物线y=ax2+bx+c,当a>0,c<0时,图象与x轴交点情况是 ( )
A.无交点 B.只有一个交点
C.有两个交点 D.不能确定
D
C
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
3.根据下列表格的对应值:
4.已知函数y=(k-3)x2+2x+1的图象与x轴有交点,求k的取值范围.
解:当k=3时,函数y=2x+1是一次函数.
∵一次函数y=2x+1与x轴有一个交点,∴k=3.
当k≠3时,y=(k-3)x2+2x+1是二次函数.
∵二次函数y=(k-3)x2+2x+1的图象与x轴有交点,
∴Δ=b2-4ac≥0.
∵b2-4ac=22-4(k-3)=-4k+16,
∴-4k+16≥0. ∴k≤4且k≠3.
综上所述,k的取值范围是k≤4.
5.已知:抛物线y=x2+ax+a-2.
(1)求证:不论a取何值时,抛物线y=x2+ax+a-2与x轴都有两个不同的交点;
(2)设这个二次函数的图象与x轴相交于A(x1,0),B(x2,0),且x1,x2的平方和为3,求a的值.
(1)证明:∵Δ=a2-4(a-2)=(a-2)2+4>0,
∴不论a取何值时,抛物线y=x2+ax+a-2与x轴都有两个不同的交点.
(2)解:∵x1+x2=-a,x1·x2=a-2,
∴x12+x22=(x1+x2)2-2x1·x2=a2-2a+4=3,∴a=1.
归纳小结
1.二次函数与一元二次方程的关系:
一般地,关于x的一元二次方程 的根,就是二次函数 的值为0时自变量x的值,也就是函数 的图像与x轴交点的横坐标.
2.二次函数 与x轴交点个数的确定.
可有一元二次方程的根的判别式来表示判定二次函数图象与x轴的交点的情况,由根与系数的关系来解决相关问题.
在函数问题中,往往需要解方程:反过来也可以利用函数图象解方程.
二次函数y=ax2+bx+c (a>0)的图象
一元二次方程ax2+bx+c=0 (a≠0)的根
不等式ax2+bx+c>0(a>0)的解集
不等式ax2+bx+c<0(a>0)的解集
x2
x1
x
y
O
O
x1= x2
x
y
x
O
y
>0
=0
<0
x1 ; x2
x1 =x2=-
没有实数根
x<x1或x>x2
x ≠ x1的一切实数
所有实数
x1<x<x2
无解
无解
课后作业
1.从课后习题中选取;
2.完成练习册本课时的习题。
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