求二次函数解析式:综合题
例1 已知抛物线与x轴交于A(-1,0)、B(1,0),并
经过M(0,1),求抛物线的解析式.
分析: 本题可以利用抛物线的一般式来求解,但因A(-1,0)、B(1,0)是抛物线与x轴的交点,因此有更简捷的解法.
如果抛物线y=ax+bx+c与x轴(即y=0)有交点(x1,0),(x2,0).那么显然有
22 ∴x1、x2是一元二次方程ax+bx+c=0的两个根.因此,
有
ax+bx+c=a(x-x1)(x-x2)
∴抛物线的解析式为
y=a(x-x1)(x-x2) (*)
(其中x1、x2是抛物线与x轴交点的横坐标)
我们将(*)称为抛物线的两根式. 2
对于本例利用两根式来解则更为方便.
解: ∵抛物线与x轴交于A(-1,0)、B(1,0) ∴设抛物线的解析式为
y=a(x+1)(x-1)
又∵抛物线过M(0,1),将x=0,y=1代入上式,解得a=-1
∴函数解析式为y=-x+1.
说明:一般地,对于求二次函数解析式的问题,可以小结如下:
①三项条件确定二次函数;
②求二次函数解析式的一般方法是待定系数法; ③二次函数的解析式有三种形式:
2
究竟选用哪种形式,要根据具体条件来决定. 例2 由右边图象写出二次函数的解析式.
分析:看图时要注意特殊点.例如顶点,图象与坐标轴的交点.
解:由图象知抛物线对称轴x=-1,顶点坐标(-1,2),过原点(0,0)或过点(-2,0).
设解析式为y=a(x+1)+2
∵过原点(0,0),∴a+2=0,a=-2.故解析式为y=-2(x+1)+2,即y=-2x-4x.
说明:已知顶点坐标可以设顶点式.
本题也可设成一般式y=ax+bx+c,∵过顶点(-1,2)和过原点(0,0),
2222
本题还可以用过点(0,0),(-2,0)而设解析式为y=a(x+2)²x再将顶点坐标(1,2)代入求出a.
例3 根据下列条件求二次函数解析式.(1)若函数有最小值-8,且a∶b∶c=1∶2∶(-3).(2)若函数有最大值2,且过点A(-1,0)、B(3,0).(3)若函数当x>-2时y随x增大而增大(x<-2时,y随x增大而减小),且图象过点(2,
4)在y轴上截距为-2.
分析: (1)由a∶b∶c=1∶2∶(-3)可将三个待定系数转化为求一个k.即设a=k,b=2k,c=-3k(2)由抛物线的对称性可得顶点是(1,2)(3)由函数性质知对称轴是x=-2 解:
(1)设y=ax+bx+c ∵a∶b∶c=1∶2∶(-3)
∴设a=k,b=2k,c=-3k ∵有最小值-8 2
2 ∴解析式y=2x+4x-6
(2)∵图象过点A(-1,0)、B(3,0),A、B两点均在x轴上,由对称性得对称轴为x=1.又函数有最大值2,∴顶点坐标为(1,2),∴设解析式为y=a(x-1)+2.
2
(3)∵函数当x>-2时y随x增大而增大,当x<-2时y随x增大而减小
∴对称轴为x=-2设y=a(x+2)+n
∵过点(2,4)在y轴上截距为-2,即过点(0,-2) 2
2 说明:题(3)也可设成y=ax+bx+c,得:
题(2)充分利用对称性可简化计算.
例4 已知抛物线y=ax+bx+c与x轴相交于点A(-3,0),对称轴为x=-1,顶点M到x轴的距离为2,求此抛物线的解析式.
分析:此例题给出了三个条件,但实际上要看到此题还有隐含条件,如利用A点关于对称轴x=-1对称的对称点A′(1,0),因此可以把问题的条件又充实了,又如已知顶点M到x轴的距离为2,对称轴为x=-1,因此又可以找顶点坐标为(-1,±2),故可利用顶点坐标式求出函数的解析式,此题的解法不唯一,下面分别介绍几种解法.
解法(一):
∵抛物线的对称轴是x=-1,顶点M到x轴距离为2, ∴顶点的坐标为M(-1,2)或M′(-1,-2). 故设二次函数式y=a(x+1)+2
或y=a(x+1)-2
又∵抛物线经过点A(-3,0)
∴0=a(-3+1)+2或0=a(-3+1)-2 22222
所求函数式是
解法(二):
根据题意:设函数解析式为y=ax+bx+c
∵点A(-3,0)在抛物线上
∴0=9a-3b+c ①
又∵对称轴是x=-1
∵顶点M到x轴的距离为2 2
解由①,②,③组成的方程组:
∴所求函数的解析式是:
解法(三):
∵抛物线的对称轴是x=-1
又∵图象经过点A(-3,0)
∴点A(-3,0)关于对称轴x=-1对称的对称点A′(1,0)
∴设函数式为y=a(x+3)(x-1)
把抛物线的顶点M的坐标(-1,2)或(-1,-2)分别代入函数式,得
2=a(-1+3)(-1-1)或-2=a(-1+3)(-1-1)
解关于a的方程,得
∴所求函数式为:
说明:比较以上三种解法,可以看出解法(一)和解法(三)比解法(二)简便.
M点到x轴的距离为2,纵坐标可以是2,也可以是-2,不要漏掉一解.
例5 已知抛物线y=x-6x+m与x轴有两个不同的交点A和B,以AB为直径作⊙C,
(1)求圆心C的坐标.
(2)是否存在实数m,使抛物线的顶点在⊙C上,若存在,求出m的值;若不存在,请说明理由. 2
分析:(1)根据抛物线的对称性,由已知条件AB是直径圆心应是抛物线的对称轴与x轴的交点.
(2)依据圆与抛物线的对称性知,抛物线的顶点是否在⊙C上,需要看顶点的纵坐标的绝对值是否等于⊙C的半径长,依据这个条件,列出关于m的方程,求出m值后再由已知条件做出判断.
解:(1)∵y=x-6x+m=(x-3)+m-9
∴抛物线的对称轴为直线x=3
∵抛物线与x轴交于A和B两点,且AB是⊙C的直径,由抛物线的对称性
∴圆心C的坐标为(3,0)
(2)∵抛物线与x轴有两个不同交点
∴△=(-b)-4m>0,∴m<9
设A(x1,0),B(x2,0)
222
∵抛物线的顶点为P(3,m-9)
解得:m=8或m=9
∵m<9,∴m=9舍去
∴m=8
∴当m=8时,抛物线的顶点在⊙C上.
说明“存在性”问题是探索性问题的主要形式.解答这类问题的基本思路是:假设“存在”—→演绎推理—→得出结论(合理或矛盾).
例6 已知抛物线y=ax+bx+c,其顶点在x轴的上方,它与y轴交于点C(0,3),与x轴交于点A及点B(6,0).又知方程:ax+bx+c=0(a≠0)两根平方和等于40.
(1)求抛物线的解析式;
(2)试问:在此抛物线上是否存在一点P,在x轴上方且使S△PAB=2S△CAB.如果存在,求出点P的坐标;如果不存在,说明理由.
分析:求解析式的三个条件中有一个是由方程的根来得到系数的关系式,通过解方程组求出系数也就得到解析22
式.第(2)问中问是否存在那么假设存在进行推理,从而判断存在或不存在.
解:(1)由题设条件得
∴抛物线顶点为(2,4).
又A点坐标为(-2,0),
而△ABC与△PAB同底,且当P点位于抛物线顶点时,△PAB面积最大.
显然,S△PAB=16<2S△ABC=2³12=24.
故在x轴上方的抛物线上不存在点P使S△PAB=2S△CAB.
例7 在一块底边长为a,高为h的三角形的铁板ABC上,要截出一块矩形铁板EFGH,使它的一边FG在BC边上,矩形的边EF等于多长时,矩形铁板的面积最大.
分析: 问题问“矩形的边EF等于多长时,矩形铁板的面积最大”,所以题目的目标是矩形面积(S)而自变量就是EF的长(x),因此问题的关键就是用EF(x)表示矩形面积S,这就要用EF表示出EH.
解: 设内接矩形EFGH中,AM⊥BC,
∵EH∥BC,设EF=x(0<x<h)
则AN=h-x
设矩形EFGH的面积为S
说明:解决联系实际的问题,又与几何图形有关就应综合应用几何、代数知识,利用相似成比例列出函数式再求最值.
例8 二次函数y=ax+bx-5的图象的对称轴为直线x=3,图象与y轴相交于点B,
(1)求二次函数的解析式;
(2)求原点O到直线AB的距离.
分析:
为直线x=3,来求系数a,b.注意根与系数关系定理的充分应用. 2
为求原点O到直线AB的距离要充分利用三角形特征和勾股定理.
解: (1)如图,
由已知,有
2 ∴(x1+x2)-2x1x2=26,
∴a=-1.
∴解析式为y=-x+6x-5=-(x-3)+4.
(2)∵OB=5,OC=4,AC=3,
22
∴△AOB为等腰三角形,作OD⊥AB于D,
说明:有部分学生把二次函数的顶点坐标记错,也有的学生不会用“根与系数的关系”,得不出解析式.有不少学生没有发现△AOB是等腰三角形,若发现为等腰三角形,OD是底边AB的高,利用勾股定理就迎刃而解了.
发生错误的原因,没记熟抛物线的顶点坐标公式,有的学生记下来了,但与两个根如何综合使用发生了问题,有些学生求点O到直线AB的距离,没有分析出图形与数量关系,