内容正文:
第04讲 二次函数 y=ax²+bx+c 的图像和性质(解析版·教师用)
沪教版五四学制 · 2024新课标 · 九年级上册 第27章
📝 一、入门测(课前诊断)
限时 12 分钟 · 检测基础
本部分共 8 题,限时 12 分钟,检测课前基础。
1. 抛物线 y = x² + 2x + 1 的对称轴是直线x = −1,顶点坐标是(−1, 0)。
答案:对称轴 x = −1,顶点 (−1, 0)。
2. 二次函数 y = −x² + 4x 的开口方向是向下。
答案:a = −1 < 0,开口向下。
3. 把 y = x² − 2x + 3 配方,得 y = (x − 1)² + 2。
答案:y = (x − 1)² + 2。
4. 抛物线 y = x² − 4x + 3 与 y 轴的交点坐标是(0, 3)。
答案:令 x = 0 得 y = 3,交点 (0, 3)。
5. 二次函数 y = x² − 6x + 8 与 x 轴的交点坐标为(2, 0)、(4, 0)。
答案:令 y = 0:x² − 6x + 8 = 0,得 x = 2 或 4,交点 (2, 0)、(4, 0)。
6. 二次函数 y = 2x² − 4x + 1 的对称轴是直线x = 1。
答案:x = = = 1。
7. 二次函数 y = −x² + 2x + 3,当 x = 1时,y 有最大值4。
答案:配方 y = −(x − 1)² + 4,当 x = 1 时,y 有最大值 4。
8. 抛物线 y = x² + 2x − 3 与 x 轴的交点个数是2 个。
答案:Δ = 4 + 12 = 16 > 0,2 个交点。
🧭 二、课程导航
明确方向 · 有的放矢
🎯 学习目标
序号
学习目标(学完本讲,学生能够……)
重要程度
1
会用配方法把一般式 y=ax²+bx+c 化为顶点式,求对称轴与顶点坐标
★★★
2
掌握对称轴 x=、顶点坐标公式,并据此求最值
★★★
3
能根据对称轴判断增减性,比较函数值的大小
★★★
4
会求图像与坐标轴的交点,并能由图像判断 a、b、c 的符号
★★
⭐ 学习重点
配方法化顶点式;对称轴、顶点坐标与最值;增减性的判断。
🔥 学习难点
配方运算的准确性;由对称轴与开口方向综合判断增减性与函数值大小;图像与 a、b、c 符号的关系。
📚 三、知识梳理
夯实基础 · 构建网络
🔑 知识点 01 配方法化顶点式
y = ax² + bx + c 配方可得 y = a(x + ______)² + ______,其中括号内常数为______,括号外常数为______。
(答案:;;;
对称轴是直线______,顶点坐标是______。
(答案:x = ;(,)
🔑 知识点 02 开口方向与最值
当 a > 0 时,开口向______,顶点是最______点,当 x = 时,y 有最______值______;当 a < 0 时,开口向______,顶点是最______点,当 x = 时,y 有最______值______。
(答案:上;低;小;;下;高;大;
|a| 越大,开口越______;|a| 越小,开口越______。
(答案:窄(小);宽(大)
🔑 知识点 03 增减性与图像交点
当 a > 0 时,在对称轴左侧(x < )y 随 x 增大而______,在对称轴右侧(x > )y 随 x 增大而______;当 a < 0 时相反。
(答案:减小;增大
图像与 y 轴的交点是______;与 x 轴交点的个数由判别式 Δ = b² − 4ac 决定:Δ > 0 时有______个交点,Δ = 0 时有______个交点,Δ < 0 时______交点。
(答案:(0, c);两;一;没有
🧠 四、思维导图
左脑逻辑 · 右脑记忆
下图概括了本讲的核心概念与方法,可结合课堂笔记补充实例。
图1 本讲思维导图
💡 五、典例精讲
例题引领 · 变式深化
📌 题型 1 配方法化顶点式(a 从 1 到含负号再到提取系数)
例题 1
用配方法把 y = x² − 4x + 3 化为顶点式,并写出它的对称轴、顶点坐标和开口方向。
解析:y = (x² − 4x + 4) − 4 + 3 = (x − 2)² − 1。对称轴是直线 x = 2,顶点坐标为 (2, −1),a = 1 > 0,开口向上。
例题 2
把 y = −x² + 2x + 3 化为顶点式,并求出它的对称轴、顶点坐标和最大值。
解析:先提负号:y = −(x² − 2x) + 3 = −(x² − 2x + 1) + 1 + 3 = −(x − 1)² + 4。对称轴 x = 1,顶点 (1, 4),a = −1 < 0,当 x = 1 时 y 有最大值 4。
变式 1
把 y = 2x² − 8x + 5 化为顶点式,并求对称轴与顶点坐标。
解析:先提二次项系数:y = 2(x² − 4x) + 5 = 2(x² − 4x + 4) − 8 + 5 = 2(x − 2)² − 3。对称轴 x = 2,顶点 (2, −3)。
变式 2
二次函数 y = −x² + 6x + 1 的顶点坐标是______,对称轴是______。
解析:配方:y = −(x² − 6x) + 1 = −(x − 3)² + 10。顶点 (3, 10),对称轴 x = 3。
变式 3
二次函数 y = x² − 4x + k 的顶点在 x 轴上,求 k 的值。
解析:配方:y = (x − 2)² + (k − 4)。顶点 (2, k − 4) 在 x 轴上 ⇒ k − 4 = 0,所以 k = 4。
📌 题型 2 用公式求对称轴、顶点与最值(含逆向求参数)
例题 3
用公式法求二次函数 y = 2x² − 8x + 1 的对称轴、顶点坐标,并求它的最小值。
解析:a = 2,b = −8,c = 1。x = = = 2;顶点纵坐标 = = = −7。对称轴 x = 2,顶点 (2, −7),当 x = 2 时 y 有最小值 −7。
例题 4
二次函数 y = −x² + 4x − 1 的最大值是多少?此时 x 取何值?
解析:a = −1,b = 4,c = −1。x = = 2;最大值为 = = 3。当 x = 2 时,y 有最大值 3。
变式 1
求二次函数 y = 3x² − 6x + 2 的最小值。
解析:x = = = 1;最小值 = = = −1。当 x = 1 时,最小值为 −1。
变式 2
二次函数 y = −2x² + 8x + 3 的顶点坐标是______,最大值是______。
解析:x = = 2;y = −2×4 + 16 + 3 = 11。顶点 (2, 11),最大值 11。
变式 3
二次函数 y = ax² + 4x + 1 的最大值为 3,求 a 的值。
解析:有最大值 ⇒ a < 0。由公式最大值为 = 3,即 4a − 16 = 12a,解得 a = −2。
📌 题型 3 增减性与函数值大小的比较
例题 5
已知二次函数 y = x² − 2x − 3。(1)求它的对称轴;(2)当 x 在什么范围内时,y 随 x 的增大而增大?
解析:a = 1,b = −2,对称轴 x = = 1。a > 0,在对称轴右侧 y 随 x 增大而增大,所以当 x > 1 时,y 随 x 的增大而增大。
例题 6
点 A(−1, y₁)、B(3, y₂) 都在抛物线 y = x² − 4x + 1 上,比较 y₁ 与 y₂ 的大小。
解析:对称轴 x = 2。A 到对称轴距离为 3,B 到对称轴距离为 1。a > 0,离对称轴越远函数值越大,所以 y₁ > y₂。
变式 1
二次函数 y = x² − 2x + 3,当 x < 1 时,y 随 x 的增大而______;当 x > 1 时,y 随 x 的增大而______。
解析:减小;增大。
变式 2
点 P(0, m)、Q(4, n) 在抛物线 y = −x² + 4x + 2 上,比较 m 与 n 的大小。
解析:对称轴 x = 2,P、Q 到对称轴的距离均为 2。a < 0,距离相等时函数值相等,所以 m = n。
变式 3
抛物线 y = −x² + 2x + 3 上有三点 A(−1, y₁)、B(0, y₂)、C(3, y₃),试比较 y₁、y₂、y₃ 的大小。
解析:对称轴 x = 1。A、C 关于对称轴 x = 1 对称(−1 与 3 的中点为 1),故 y₁ = y₃;B 距对称轴 1,A、C 距对称轴 2,a < 0 开口向下、离轴越近值越大,所以 y₂ > y₁ = y₃。
📌 题型 4 图像与坐标轴的交点
例题 7
求二次函数 y = x² − 2x − 3 的图像与 x 轴、y 轴的交点坐标。
解析:令 y = 0:x² − 2x − 3 = 0,解得 x₁ = −1,x₂ = 3,与 x 轴交于 (−1, 0)、(3, 0);令 x = 0:y = −3,与 y 轴交于 (0, −3)。
例题 8
抛物线 y = −x² + 2x + 8 与 x 轴交点的个数是( )
A. 0 个 B. 1 个 C. 2 个 D. 无法确定
解析:Δ = b² − 4ac = 4 − 4×(−1)×8 = 4 + 32 = 36 > 0,与 x 轴有 2 个交点。选 C。
变式 1
抛物线 y = x² − 4x + 4 与 x 轴的交点坐标是______。
解析:令 y = 0:x² − 4x + 4 = 0,即 (x − 2)² = 0,x = 2,交点为 (2, 0)。
变式 2
抛物线 y = 2x² + x + 3 与 x 轴的交点个数是______。
解析:Δ = 1 − 4×2×3 = 1 − 24 = −23 < 0,与 x 轴没有交点(0 个)。
变式 3
抛物线 y = x² − 2x + m 与 x 轴只有一个交点,求 m 的值。
解析:与 x 轴只有一个交点 ⇒ Δ = (−2)² − 4m = 0,即 4 − 4m = 0,解得 m = 1。
📌 题型 5 由图像或条件判断 a、b、c 的符号
例题 9
二次函数 y = ax² + bx + c 的图像如图所示,判断 a、b、c 及 b² − 4ac 的符号。
解析:开口向下 ⇒ a < 0;对称轴 x = 在 y 轴右侧 ⇒ > 0,而 a < 0,故 b > 0;图像与 y 轴交于正半轴 ⇒ c > 0;图像与 x 轴有两个交点 ⇒ b² − 4ac > 0。
图2 二次函数 y=ax²+bx+c 的图像
变式 1
二次函数 y = ax² + bx + c 的图像开口向下,对称轴为直线 x = 1,与 y 轴交于正半轴,则 a______0,b______0,c______0。
解析:开口向下 ⇒ a < 0;对称轴 x = = 1 > 0,且 a < 0 ⇒ b > 0;与 y 轴交于正半轴 ⇒ c > 0。所以 a < 0,b > 0,c > 0。
变式 2
二次函数 y = ax² + bx + c 的图像经过原点,开口向上,对称轴为直线 x = 2,则 a______0,b______0,c______0。
解析:经过原点 ⇒ c = 0;开口向上 ⇒ a > 0;对称轴 x = = 2 > 0,且 a > 0 ⇒ b = −4a < 0。所以 a > 0,b < 0,c = 0。
📌 题型 6 实际应用(最值与判断问题)
例题 10
一个小球从地面竖直上抛,高度 h(m)与时间 t(s)满足 h = −5t² + 20t。求小球能达到的最大高度及达到最大高度所需的时间。
解析:配方:h = −5(t² − 4t) = −5(t − 2)² + 20。当 t = 2 s 时,h 有最大值 20 m。即小球 2 秒后达到最大高度 20 m。
图3 左:竖直上抛实景 右:函数模型
变式 1
某商品的利润 y(元)与售价 x(元)满足 y = −x² + 60x − 800。当售价为多少元时利润最大?最大利润是多少?
解析:x = = = 30;最大利润 = = = 1700。当售价 30 元时利润最大,最大利润为 1700 元。
变式 2
某隧道横截面为抛物线形,可用 y = + 4 表示(以地面中心为原点,x 为离中心线的水平距离,单位 m)。一辆宽 4 m、顶部高 2.5 m 的货车沿隧道中央行驶,能否顺利通过?
解析:货车沿中央行驶且宽 4 m ⇒ 车顶两侧离中心线 2 m。当 x = 2 时,y = + 4 = −1 + 4 = 3 > 2.5。隧道在车顶两侧的高度大于车高,所以货车能顺利通过。
✅ 出门测(课后巩固)
限时 15 分钟 · 巩固提升
本部分共 8 题,限时 15 分钟,巩固本讲核心方法。
1. 把 y = 2x² − 12x + 7 配方为顶点式:y = 2(x − 3)² − 11。
答案:y = 2(x − 3)² − 11。
2. 二次函数 y = 3x² + 6x − 1 的顶点坐标是(−1, −4),对称轴是x = −1。
答案:x = = −1,y = 3 − 6 − 1 = −4。顶点 (−1, −4),对称轴 x = −1。
3. 二次函数 y = −x² + 4x + 5 的最大值是9。
答案:配方 y = −(x − 2)² + 9,最大值 9。
4. 抛物线 y = x² − 5x + 6 与 x 轴的交点坐标是(2, 0)、(3, 0),与 y 轴的交点坐标是(0, 6)。
答案:与 x 轴:(2, 0)、(3, 0);与 y 轴:(0, 6)。
5. 二次函数 y = x² − 4x + 2,当 x < 2 时 y 随 x 的增大而减小。
答案:对称轴 x = 2,a > 0,x < 2 时 y 随 x 增大而减小。
6. 点 A(0, y₁)、B(3, y₂) 在抛物线 y = −x² + 2x + 1 上,则 y₁>y₂(填">""<"或"=")。
答案:对称轴 x = 1,A 距轴 1、B 距轴 2,a < 0 离轴越远值越小,所以 y₁ > y₂。
7. 二次函数 y = ax² + bx + c 的图像开口向上,对称轴为直线 x = −2,与 y 轴交于负半轴,则 a>0,b>0,c<0。
答案:开口向上 ⇒ a > 0;x = = −2 ⇒ b = 4a > 0;与 y 轴交于负半轴 ⇒ c < 0。
8. 某火箭高度 h(m)与时间 t(s)满足 h = −5t² + 40t,则火箭能达到的最大高度为80m。
答案:t = = 4,h = −5×16 + 160 = 80。最大高度 80 m。
🏠 课后作业(巩固提升)
独立完成 · 夯实所学
本部分共 5 题,建议课后 20 分钟内完成。
1. 用配方法把 y = x² − 6x + 5 化为顶点式,并求对称轴与顶点坐标。
答案:y = (x − 3)² − 4,对称轴 x = 3,顶点 (3, −4)。
2. 求二次函数 y = −2x² + 12x − 7 的最大值。
答案:x = = 3,最大值 = −18 + 36 − 7 = 11。
3. 抛物线 y = x² − 3x − 4 与 x 轴、y 轴的交点坐标分别是多少?
答案:与 x 轴:令 y = 0 得 x = −1 或 4,交于 (−1, 0)、(4, 0);与 y 轴:(0, −4)。
4. 点 M(−2, y₁)、N(4, y₂) 在抛物线 y = x² − 2x − 5 上,比较 y₁ 与 y₂ 的大小。
答案:对称轴 x = 1,M、N 到对称轴距离均为 3(−2 与 4 关于 x = 1 对称),所以 y₁ = y₂。
5. 某商场销售一种商品,利润 y(元)与售价 x(元)的关系为 y = −x² + 100x − 2000。求售价定为多少元时利润最大,最大利润是多少?
答案:x = = 50;最大利润 = = 4500。售价 50 元时最大利润为 4500 元。
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第04讲 二次函数 y=ax²+bx+c 的图像和性质(原卷版·学生用)
沪教版五四学制 · 2024新课标 · 九年级上册 第27章
📝 一、入门测(课前诊断)
限时 12 分钟 · 检测基础
本部分共 8 题,限时 12 分钟,检测课前基础。
1. 抛物线 y = x² + 2x + 1 的对称轴是直线______,顶点坐标是______。
2. 二次函数 y = −x² + 4x 的开口方向是______。
3. 把 y = x² − 2x + 3 配方,得 y = (x − ______)² + ______。
4. 抛物线 y = x² − 4x + 3 与 y 轴的交点坐标是______。
5. 二次函数 y = x² − 6x + 8 与 x 轴的交点坐标为______。
6. 二次函数 y = 2x² − 4x + 1 的对称轴是直线______。
7. 二次函数 y = −x² + 2x + 3,当 x = ______时,y 有最______值______。
8. 抛物线 y = x² + 2x − 3 与 x 轴的交点个数是______。
🧭 二、课程导航
明确方向 · 有的放矢
🎯 学习目标
序号
学习目标(学完本讲,学生能够……)
重要程度
1
会用配方法把一般式 y=ax²+bx+c 化为顶点式,求对称轴与顶点坐标
★★★
2
掌握对称轴 x=、顶点坐标公式,并据此求最值
★★★
3
能根据对称轴判断增减性,比较函数值的大小
★★★
4
会求图像与坐标轴的交点,并能由图像判断 a、b、c 的符号
★★
⭐ 学习重点
配方法化顶点式;对称轴、顶点坐标与最值;增减性的判断。
🔥 学习难点
配方运算的准确性;由对称轴与开口方向综合判断增减性与函数值大小;图像与 a、b、c 符号的关系。
📚 三、知识梳理
夯实基础 · 构建网络
🔑 知识点 01 配方法化顶点式
y = ax² + bx + c 配方可得 y = a(x + ______)² + ______,其中括号内常数为______,括号外常数为______。
对称轴是直线______,顶点坐标是______。
🔑 知识点 02 开口方向与最值
当 a > 0 时,开口向______,顶点是最______点,当 x = 时,y 有最______值______;当 a < 0 时,开口向______,顶点是最______点,当 x = 时,y 有最______值______。
|a| 越大,开口越______;|a| 越小,开口越______。
🔑 知识点 03 增减性与图像交点
当 a > 0 时,在对称轴左侧(x < )y 随 x 增大而______,在对称轴右侧(x > )y 随 x 增大而______;当 a < 0 时相反。
图像与 y 轴的交点是______;与 x 轴交点的个数由判别式 Δ = b² − 4ac 决定:Δ > 0 时有______个交点,Δ = 0 时有______个交点,Δ < 0 时______交点。
🧠 四、思维导图
左脑逻辑 · 右脑记忆
下图概括了本讲的核心概念与方法,可结合课堂笔记补充实例。
图1 本讲思维导图
💡 五、典例精讲
例题引领 · 变式深化
📌 题型 1 配方法化顶点式(a 从 1 到含负号再到提取系数)
例题 1
用配方法把 y = x² − 4x + 3 化为顶点式,并写出它的对称轴、顶点坐标和开口方向。
例题 2
把 y = −x² + 2x + 3 化为顶点式,并求出它的对称轴、顶点坐标和最大值。
变式 1
把 y = 2x² − 8x + 5 化为顶点式,并求对称轴与顶点坐标。
变式 2
二次函数 y = −x² + 6x + 1 的顶点坐标是______,对称轴是______。
变式 3
二次函数 y = x² − 4x + k 的顶点在 x 轴上,求 k 的值。
📌 题型 2 用公式求对称轴、顶点与最值(含逆向求参数)
例题 3
用公式法求二次函数 y = 2x² − 8x + 1 的对称轴、顶点坐标,并求它的最小值。
例题 4
二次函数 y = −x² + 4x − 1 的最大值是多少?此时 x 取何值?
变式 1
求二次函数 y = 3x² − 6x + 2 的最小值。
变式 2
二次函数 y = −2x² + 8x + 3 的顶点坐标是______,最大值是______。
变式 3
二次函数 y = ax² + 4x + 1 的最大值为 3,求 a 的值。
📌 题型 3 增减性与函数值大小的比较
例题 5
已知二次函数 y = x² − 2x − 3。(1)求它的对称轴;(2)当 x 在什么范围内时,y 随 x 的增大而增大?
例题 6
点 A(−1, y₁)、B(3, y₂) 都在抛物线 y = x² − 4x + 1 上,比较 y₁ 与 y₂ 的大小。
变式 1
二次函数 y = x² − 2x + 3,当 x < 1 时,y 随 x 的增大而______;当 x > 1 时,y 随 x 的增大而______。
变式 2
点 P(0, m)、Q(4, n) 在抛物线 y = −x² + 4x + 2 上,比较 m 与 n 的大小。
变式 3
抛物线 y = −x² + 2x + 3 上有三点 A(−1, y₁)、B(0, y₂)、C(3, y₃),试比较 y₁、y₂、y₃ 的大小。
📌 题型 4 图像与坐标轴的交点
例题 7
求二次函数 y = x² − 2x − 3 的图像与 x 轴、y 轴的交点坐标。
例题 8
抛物线 y = −x² + 2x + 8 与 x 轴交点的个数是( )
A. 0 个 B. 1 个 C. 2 个 D. 无法确定
变式 1
抛物线 y = x² − 4x + 4 与 x 轴的交点坐标是______。
变式 2
抛物线 y = 2x² + x + 3 与 x 轴的交点个数是______。
变式 3
抛物线 y = x² − 2x + m 与 x 轴只有一个交点,求 m 的值。
📌 题型 5 由图像或条件判断 a、b、c 的符号
例题 9
二次函数 y = ax² + bx + c 的图像如图所示,判断 a、b、c 及 b² − 4ac 的符号。
图2 二次函数 y=ax²+bx+c 的图像
变式 1
二次函数 y = ax² + bx + c 的图像开口向下,对称轴为直线 x = 1,与 y 轴交于正半轴,则 a______0,b______0,c______0。
变式 2
二次函数 y = ax² + bx + c 的图像经过原点,开口向上,对称轴为直线 x = 2,则 a______0,b______0,c______0。
📌 题型 6 实际应用(最值与判断问题)
例题 10
一个小球从地面竖直上抛,高度 h(m)与时间 t(s)满足 h = −5t² + 20t。求小球能达到的最大高度及达到最大高度所需的时间。
图3 左:竖直上抛实景 右:函数模型
变式 1
某商品的利润 y(元)与售价 x(元)满足 y = −x² + 60x − 800。当售价为多少元时利润最大?最大利润是多少?
变式 2
某隧道横截面为抛物线形,可用 y = + 4 表示(以地面中心为原点,x 为离中心线的水平距离,单位 m)。一辆宽 4 m、顶部高 2.5 m 的货车沿隧道中央行驶,能否顺利通过?
✅ 出门测(课后巩固)
限时 15 分钟 · 巩固提升
本部分共 8 题,限时 15 分钟,巩固本讲核心方法。
1. 把 y = 2x² − 12x + 7 配方为顶点式:y = ______。
2. 二次函数 y = 3x² + 6x − 1 的顶点坐标是______,对称轴是______。
3. 二次函数 y = −x² + 4x + 5 的最大值是______。
4. 抛物线 y = x² − 5x + 6 与 x 轴的交点坐标是______,与 y 轴的交点坐标是______。
5. 二次函数 y = x² − 4x + 2,当 x < 2 时 y 随 x 的增大而______。
6. 点 A(0, y₁)、B(3, y₂) 在抛物线 y = −x² + 2x + 1 上,则 y₁______y₂(填">""<"或"=")。
7. 二次函数 y = ax² + bx + c 的图像开口向上,对称轴为直线 x = −2,与 y 轴交于负半轴,则 a______0,b______0,c______0。
8. 某火箭高度 h(m)与时间 t(s)满足 h = −5t² + 40t,则火箭能达到的最大高度为______m。
🏠 课后作业(巩固提升)
独立完成 · 夯实所学
本部分共 5 题,建议课后 20 分钟内完成。
1. 用配方法把 y = x² − 6x + 5 化为顶点式,并求对称轴与顶点坐标。
2. 求二次函数 y = −2x² + 12x − 7 的最大值。
3. 抛物线 y = x² − 3x − 4 与 x 轴、y 轴的交点坐标分别是多少?
4. 点 M(−2, y₁)、N(4, y₂) 在抛物线 y = x² − 2x − 5 上,比较 y₁ 与 y₂ 的大小。
5. 某商场销售一种商品,利润 y(元)与售价 x(元)的关系为 y = −x² + 100x − 2000。求售价定为多少元时利润最大,最大利润是多少?
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