内容正文:
第二十二章《二次函数》全题型深度精讲与专项训练
第一类 二次函数的概念与定义
题型体系
本类包含4个细分题型:
题型1:判断函数是否为二次函数
题型2:根据二次函数定义求参数值
题型3:列二次函数关系式(实际问题情境)
题型4:二次函数一般式中各项系数的识别
解题思路
题型1(判断二次函数):先将函数解析式化为一般形式,再观察自变量的最高次数是否为2,同时二次项系数是否不为0。常见干扰包括:化简后二次项被消去(如 化简为一次函数)、含分式(如 不是二次函数)等。
题型2(求参数值):需同时满足两个条件——自变量的最高次数等于2,且二次项系数不等于0。解出参数后必须验根,舍去使二次项系数为0的值。
题型3(列关系式):找到题目中的等量关系,用含自变量的代数式表示因变量,最后化为一般式。注意标注自变量的实际取值范围。
题型4(识别系数):将解析式化为 ()的形式。注意:常数项为0时不要遗漏,一次项系数自带符号。
典型例题
例1-1下列函数中,一定是二次函数的是( )
A. B. C. D.
解析:A中当 , 时是一次函数,不一定是二次函数;B是分式函数,不是二次函数;C符合 ()的形式,是二次函数;D是一次函数。故选C。
例1-2二次函数 的二次项系数、一次项系数和常数项分别是( )
A. 2,0,−3 B. 2,−3,0 C. 2,3,0 D. 2,0,3
解析: 可化为 。二次项系数 ,一次项系数 ,常数项 。故选B。
例1-3若函数 是关于 的二次函数,求 的值。
解析:由二次函数定义,需满足 且 。
由 得 。又 ,故 。
例1-4某工厂一种产品的年产量为20万件,计划今后两年增加产量,如果每年都比上一年增加 倍,两年后这种产品的产量 (万件)与 之间的函数关系式为______。
解析:第一年后产量为 万件,第二年后产量为 万件。
故 ()。
对应练习
练1-1已知函数 ,当 ______ 时,它是二次函数。
练1-2一个矩形的周长为20cm,设一边长为 cm,面积为 cm²,则 与 的函数关系式为______,自变量 的取值范围是______。
练1-3下列关于 的函数中,属于二次函数的是( )
A. B. C. D.
第二类 二次函数的图象与性质
题型体系
题型5:由解析式判断开口方向、对称轴、顶点坐标
题型6:由顶点式或交点式确定函数性质
题型7:比较函数值大小(利用对称性和单调性)
题型8:含参数的对称轴与最值问题
题型9:由图象判断系数符号及代数式正负
题型10:二次函数图象的平移变换
题型11:二次函数图象的对称变换(关于x轴、y轴、原点对称)
解题思路
题型5:一般式配方为顶点式,或用公式:对称轴 ,顶点坐标 。
题型7(比较大小):先求对称轴,再判断各点到对称轴的距离。对开口向上的抛物线,离对称轴越远函数值越大;对开口向下的抛物线,离对称轴越远函数值越小。
题型8(含参最值):对含参数的二次函数区间最值问题,核心是讨论对称轴与给定区间的相对位置,分三种情况:轴在区间左侧、轴在区间内、轴在区间右侧。
题型9(系数符号): 的符号→开口方向;、 的符号→对称轴位置(左同右异); 的符号→与 轴交点位置; 的符号→与 轴交点个数。
题型10(平移):口诀"左加右减,上加下减"。将解析式化为顶点式后,对 和 进行调整。
题型11(对称变换):关于 轴对称, 变 ;关于 轴对称, 变 ;关于原点对称, 变 且 变 。
典型例题
例2-1抛物线 的开口方向、对称轴和顶点坐标分别为( )
A. 开口向上,, B. 开口向下,,
C. 开口向下,, D. 开口向上,,
解析:,开口向下;顶点式为 ,顶点坐标为 ,对称轴为 。故选B。
例2-2已知二次函数 ,点 、、 都在该函数图象上,则 、、 的大小关系是( )
A. B. C. D.
解析:配方得 ,对称轴 ,开口向上。
计算各点到对称轴的距离:,,。
开口向上,离对称轴越远函数值越大。距离排序:,对应 。故选D。
例2-3将抛物线 先向左平移2个单位,再向下平移1个单位,所得抛物线的解析式为( )
A. B. C. D.
解析:左加右减→ 变为 ;上加下减→整体减1。故 。故选B。
例2-4已知二次函数 ( 为常数),当 时, 随 的增大而减小,则 的取值范围是( )
A. B. C. D.
解析:对称轴为 ,开口向上。要使 时 随 增大而减小,需对称轴 。故选B。
对应练习
练2-1抛物线 的对称轴是( )
A. 直线 B. 直线 C. 直线 D. 直线
练2-2已知二次函数 ,用配方法化为顶点式,并指出其开口方向、对称轴和顶点坐标。
练2-3已知二次函数 ,求该函数的最大值及取得最大值时 的值。
练2-4将二次函数 的图象关于 轴对称,所得新函数的解析式为______。
练2-5设二次函数 ( 为常数),当 时,函数的最小值为−3,求 的值。
第三类 待定系数法求二次函数解析式
题型体系
题型12:已知三点坐标求解析式
题型13:已知顶点和另一点求解析式
题型14:已知与 轴两交点和另一点求解析式
题型15:由图象平移或对称反求原解析式
解题思路
设解析式的三种策略:
已知任意三点→设一般式 ,代入三点坐标解三元一次方程组。
已知顶点 和另一点→设顶点式 ,代入另一点求 。
已知与 轴两交点 、 和另一点→设交点式 ,代入另一点求 。
三种形式可以互化,但并非所有二次函数都可以写成交点式,只有抛物线与 轴有交点时才能用交点式表示。
典型例题
例3-1已知二次函数图象经过点 、、,求该二次函数的解析式。
解析:设 ,代入三点坐标得:
...①
...②
...③
将①代入②③得:,,即 。
两式相减得 ,代回得 。
故解析式为 。
例3-2已知抛物线 的顶点为 ,且经过点 ,求该抛物线的解析式。
解析:设顶点式 。
代入 :,,。
故 。
例3-3已知抛物线与 轴交于 、 两点,且与 轴交于点 ,求该抛物线解析式。
解析:设交点式 。
代入 :,,。
故 。
对应练习
练3-1已知抛物线经过 、、 三点,求其解析式。
练3-2已知二次函数图象的顶点坐标为 ,且过点 ,求其解析式。
练3-3将抛物线 向右平移1个单位,再向上平移2个单位后的解析式为______;若某抛物线经过上述平移后得到 ,则原抛物线的解析式为______。
第四类 二次函数与一元二次方程及不等式的关系
题型体系
题型16:判断抛物线与 轴的交点个数
题型17:由交点情况求参数取值范围
题型18:利用图象解一元二次不等式
题型19:抛物线与直线的交点问题
题型20:函数值恒正/恒负的条件
解题思路
核心纽带:抛物线 与 轴交点的横坐标,就是方程 的实数根。
判别式与交点个数:→两个交点;→一个交点;→无交点。
题型18:将不等式 转化为函数图象在 轴上方时对应的 的范围。
题型19(交点):令两个函数解析式相等,得到一元二次方程,判别式决定交点个数。联立方程求解交点坐标。
题型20(恒成立): 且 时, 恒为正; 且 时,恒为负。
典型例题
例4-1二次函数 的图象与 轴的交点坐标为______,与 轴两交点之间的距离为______。
解析:令 :,,解得 ,。
交点为 和 ,距离为 。
例4-2利用二次函数图象解不等式 。
解析:令 ,开口向上,与 轴交于 和 。
不等式 对应图象在 轴下方的部分,故解集为 。
例4-3已知对任意实数 , 的值恒为正数,求实数 的取值范围。
解析:,要使函数值恒正,需 。
,解得 。
对应练习
练4-1抛物线 与 轴的交点个数为( )
A. 0个 B. 1个 C. 2个 D. 无法确定
练4-2已知二次函数 的图象与 轴有两个不同交点,求 的取值范围。
练4-3利用二次函数图象解不等式 。
练4-4若二次函数 的值恒为负数,求实数 的取值范围。
第五类 二次函数的实际应用
题型体系
题型21:增长率问题
题型22:销售利润问题
题型23:面积最值问题(含篱笆问题)
题型24:拱桥、抛物线形建筑物问题
题型25:投球/喷水问题
题型26:图形运动问题
解题思路
题型21(增长率):连续两次以相同增长率 增长,关系式为 原产量 新产量。
题型22(销售利润):利润 = (售价 − 进价)× 销量。关键是建立销量与售价之间的一次函数关系,进而写出利润的二次函数表达式。求最值时需验证顶点横坐标是否在自变量的实际取值范围内。
题型23(面积):找到一边长与面积之间的等量关系,结合周长等约束条件列二次函数。注意自变量取值范围受几何条件限制。
题型24(拱桥/喷水):建立适当的坐标系(通常以对称轴为 轴,地面或水面为 轴),将已知条件转化为点的坐标,再用待定系数法求解析式。
典型例题
例5-1某工厂实行技术改造,产量年均增长率为 ,已知2020年产量为1万件,那么2022年的产量 (万件)与 之间的关系式为______。
解析:()。
例5-2一商店销售某种商品,平均每天可售出20件,每件盈利40元。为了扩大销售、增加盈利,该店采取了降价措施,在每件盈利不少于25元的前提下,发现销售单价每降低1元,平均每天可多售出2件。当每件商品降价多少元时,该商店每天销售利润最大?
解析:设每件降价 元。由"每件盈利不少于25元"得 ,即 。
每天销售量为 件,每件盈利 元。
利润 。
开口向下,对称轴 在 范围内。
当 时, 取最大值1250元。
答:每件降价15元时,每天销售利润最大,最大利润为1250元。
例5-3某商厦灯具部销售一种进价为每件20元的护眼台灯,每月销售量 (件)与销售单价 (元)之间的关系可近似看作一次函数:,在销售过程中销售单价不低于成本价,且每件的利润不高于成本价的60%。求每月获得利润 (元)与销售单价 (元)之间的函数关系式。
解析:由题意知 ,即 。
()。
例5-4某抛物线形拱桥,正常水位时水面宽20m,拱顶离水面4m。建立坐标系(以水面中点为原点,水面为 轴),求该抛物线的解析式。
解析:由对称性,设 (顶点在 )。
水面宽20m,即过点 ,代入得 ,。
故 。
对应练习
练5-1某厂今年一月份新产品的研发资金为 元,以后每月新产品的研发资金与上月相比增长率都是 ,则该厂今年三月份新产品的研发资金 (元)关于 的函数关系式为______。
练5-2某商品现在的售价为每件60元,每星期可卖出300件。市场调查反映:每降价1元,每星期可多卖出20件。已知商品进价为每件40元,在顾客得实惠的前提下,商家还想获得6080元的利润,应将销售单价定为多少元?
练5-3用长为60m的篱笆围成一个矩形场地,矩形的一边靠墙(墙长18m),求矩形面积的最大值。
练5-4小明进行铅球训练,铅球运行的高度 (m)与水平距离 (m)满足 ,求铅球落地点到投掷点的水平距离。
第六类 二次函数与几何综合
题型体系
题型27:线段长度最值问题
题型28:三角形/四边形面积最值问题
题型29:等腰三角形存在性问题
题型30:直角三角形存在性问题
题型31:平行四边形存在性问题
题型32:相似三角形存在性问题
题型33:角度存在性问题
题型34:动点问题与分类讨论
解题思路
题型27(线段最值):建立目标线段的函数表达式(通常用坐标差表示),转化为二次函数最值问题。若涉及"将军饮马"模型,先作对称点再连线。
题型28(面积最值·铅垂法):过动点 作铅垂线交定直线于点 ,则 。三角形面积 水平宽 铅垂高。将 表示为关于 的二次函数,求最大值。
题型29-30(特殊三角形存在性):设出动点坐标(含参数),分别按等腰(两边相等,分三种情况讨论)或直角(勾股定理或向量垂直,分三种情况讨论)列方程求解。注意验证解是否满足动点的取值范围。
题型31(平行四边形存在性):利用"对角线互相平分"或"对边平行且相等"。设出动点坐标后,按对角线配对分情况讨论。
典型例题
例6-1抛物线 与 轴交于 、 两点,与 轴交于点 。在抛物线 段()上是否存在一点 ,使 的面积最大?若存在,求出点 的坐标及面积最大值。
解析:直线 的解析式为 (过 和 )。
设 ,其中 。
过 作 轴交 于点 ,则 。
。
。
当 时, 取最大值 。
此时 。
答:存在点 , 面积最大值为 。
例6-2抛物线 的对称轴上是否存在点 ,使 为等腰三角形?其中 ,。
解析:对称轴为 ,设 。
。
。
。
分三种情况:
① :,,。 或 。
② :,, 或 , 或 。 或 。
③ :,,,。。
答:存在6个满足条件的点 :、、、、。
例6-3抛物线 与 轴交于 、,与 轴交于 。在抛物线上是否存在点 ,使得以 、、、 为顶点的四边形为平行四边形?
解析:设 。平行四边形的对角线互相平分,按对角线分三种情况讨论:
情况一: 为对角线。 中点 , 中点 。
令 ,得 。令 ,得 ,。不满足。
情况二: 为对角线。 中点 , 中点 。
令 ,得 。令 ,得 ,, 或 。 不满足。不满足。
情况三: 为对角线。 中点 , 中点 。
令 ,得 。令 ,得 , 或 。 不满足。不满足。
答:抛物线上不存在满足条件的点 。
对应练习
练6-1抛物线 与 轴交于 、,与 轴交于 。在第四象限的抛物线上是否存在点 ,使 面积最大?求出最大面积。
练6-2抛物线 的对称轴上是否存在点 ,使 为直角三角形?其中 ,。
练6-3抛物线 上是否存在点 ,使得以 、、、 为顶点的四边形为平行四边形?
答案与详细解析
第一类 概念与定义
练1-1解:由二次函数定义,需 且 。,。 时 ,舍去。故 。
练1-2解:一边长为 ,则另一边长为 。。由 且 ,得 。
练1-3解:A为一次函数;B为分式函数;D为三次函数;C符合定义。选C。
第二类 图象与性质
练2-1解:顶点式 ,对称轴为 。选A。
练2-2解:。开口向下,对称轴 ,顶点 。
练2-3解:。开口向下,当 时取最大值 −3。
练2-4解:关于 轴对称, 变为 :,即 。
练2-5解:对称轴 ,最小值在顶点处:,故 。
第三类 解析式
练3-1解:设 ,代入 :,。。
练3-2解:设 ,代入 :,。。
练3-3解:平移后 。反推:原抛物线由 向左1、向下2得到:。
第四类 方程与不等式
练4-1解:,两个交点。选C。
练4-2解:,。解得 或 。
练4-3解:,开口向下,与 轴交于 −1 和 3。 时图象在 轴上方,解集为 。
练4-4解:,需 。,,,。
第五类 实际应用
练5-1解:()。
练5-2解:设降价 元(),利润 。
令 :,,, 或 。
"顾客得实惠"→降价多→,售价为 元。
练5-3解:设垂直于墙的边长为 ,则平行于墙的边长为 。面积 。
约束条件:,得 。
对称轴 ,不在 内,函数在该区间单调递减,故在 时取最大值: m²。
练5-4解:令 :,。
。
取正值: m。
第六类 几何综合
练6-1解:直线 :,,解析式为 。
设 ,。。
。
当 时, 最大值 ,。
练6-2解:对称轴 ,设 。,。。,, 恒成立。
若 :,,,。 或 。
练6-3解:设 。、、。
情况一: 为对角线,中点 。 中点 。令 ,;令 ,,。不满足。
情况二: 为对角线,中点 。 中点 。令 ,;令 , 或 。不满足。
情况三: 为对角线,中点 。 中点 。令 ,;令 , 或 。不满足。
答:不存在满足条件的点 。
附:题型体系总览表
类别
题型编号
题型名称
核心方法
一
1-4
概念与定义
定义约束·参数验根
二
5-11
图象与性质
配方·对称性·系数符号
三
12-15
解析式求法
待定系数法(三种形式)
四
16-20
方程与不等式
判别式·图象法·恒成立
五
21-26
实际应用
建模·最值验证
六
27-34
几何综合
坐标化·铅垂法·分类讨论
教学建议
给教师的教学提示:
(1)概念教学要"较真"——二次函数定义中""和"最高次数为2"两个条件缺一不可。建议用概念辨析卡片让学生快速判断对错。
(2)图象性质用"动态演示"——利用几何画板或GeoGebra动态展示 、、 变化对抛物线的影响,"左同右异"这一规律动画演示效果极佳。
(3)几何综合题分"三步走"——第一步"设坐标",第二步"列方程",第三步"验范围"。这三步是所有存在性问题的通用套路。
给学生的学习建议:
"比较函数值大小"不要死算,先找对称轴,再比距离,速度快且不易错。"面积最值"的铅垂法是利器:过动点作铅垂线交定直线,把三角形面积拆成两个小三角形面积之和。遇到含参数的区间最值问题,画图!画出对称轴和区间的大致位置关系,分三种情况讨论。
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