二次函数中的最值问题
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解题秘诀二次函数最值的4种解法二次函数是高中数学中的一个重要知识点,掌握了解题的秘诀和方法,就可以更好地解决与二次函数相关的各种问题。
本文将介绍四种解法来求解二次函数的最值问题。
一、二次函数的最值根据导数解法要求解二次函数的最值,可以通过求导数的方法来解决。
具体步骤如下:1. 将二次函数表示为一般式:f(x) = ax^2 + bx + c。
2. 对函数进行求导,得到导函数:f'(x) = 2ax + b。
3.导函数表示了二次函数的斜率,要求函数的最值,就是要求导函数为零点时的x值。
4. 解方程2ax + b = 0,求得x = -b / 2a。
5.将求得的x值代入二次函数,计算得到对应的y值。
6.x和y的值就是二次函数的最值。
二、二次函数的最值根据顶点法解法顶点法也是求解二次函数的最值的一种方法,具体步骤如下:1. 将二次函数表示为一般式:f(x) = ax^2 + bx + c。
2.求出二次函数的顶点坐标,顶点的x值为-x/2a。
3.将求得的x值代入二次函数,计算得到对应的y值。
4.x和y的值就是二次函数的最值。
三、二次函数的最值根据平移法解法平移法是一种通过平移变换求解二次函数最值的方法,具体步骤如下:1. 将二次函数表示为一般式:f(x) = ax^2 + bx + c。
2.将二次函数表示为顶点形式:f(x)=a(x-h)^2+k,其中(h,k)为顶点坐标。
3.根据函数的几何性质,二次函数的最值就是顶点的纵坐标k。
四、二次函数的最值根据因式分解解法因式分解是一种求解二次函数最值的常用方法,具体步骤如下:1. 将二次函数表示为一般式:f(x) = ax^2 + bx + c。
2.将二次函数进行因式分解:f(x)=a(x-x1)(x-x2),其中x1和x2为二次函数的两个零点。
3.根据函数的几何性质,二次函数的最值为x轴与二次函数的拐点处的纵坐标。
通过以上四种解法,我们可以灵活地解决二次函数的最值问题。
二次函数的最值问题二次函数是高中数学中的重要内容之一。
在学习二次函数的过程中,最值问题是一个常见的考点。
了解和掌握二次函数的最值问题对于解决实际问题和应用数学知识具有重要的意义。
一、二次函数的定义二次函数是一种具有形如f(x) = ax^2 + bx + c的函数类型,其中a、b、c为常数,且a不等于0。
它的图像呈现出抛物线的形状。
二、最值问题的定义在二次函数中,最值是指函数的最大值和最小值。
最大值是图像的顶点,也叫抛物线的顶点;最小值是函数的最低点。
三、最值问题的求解方法要解决二次函数的最值问题,可以通过求导或通过抛物线的顶点来确定最值。
1. 求导法通过二次函数的导数来找到最值。
对于二次函数f(x) = ax^2 + bx + c,先求导得到f'(x) = 2ax + b。
然后令f'(x) = 0,解方程得到x的值。
将解得的x代入原函数f(x)中,即可求得最值。
2. 抛物线的顶点法由于二次函数的图像是一个抛物线,抛物线的顶点是最值点。
可以通过顶点的坐标来求得最值。
a. 利用顶点的横坐标二次函数的顶点横坐标为x = -b/2a。
将这个横坐标代入原函数中,即可得到最值的纵坐标。
b. 完全平方公式对于一般形式的二次函数f(x) = ax^2 + bx + c,可以通过将其转化为完全平方的形式求得最值。
将二次幂的项进行完全平方,在此过程中求得顶点的纵坐标。
四、最值问题的实际应用二次函数的最值问题在现实生活中有着广泛的应用。
1. 最佳投影距离假设有一条铁丝长10米,我们需要利用它搭建一个人字形的支架,要求两边支架的高度和底座的宽度之和最小。
这个问题可以转化为求解二次函数的最小值问题。
2. 最大面积某地修建一个有围墙的公园,公园的一段外墙已经确定,剩余的三段墙需要设计。
已知外墙一段的长为10米,求其它三段的长度使园的面积最大。
以上只是二次函数最值问题的两个简单实际应用举例,实际问题种类繁多,只要问题可以用二次函数表示,就可以应用最值问题进行求解。
二次函数的最值问题与问题解决技巧二次函数是高中数学中一个重要的概念,它有许多实际应用并且涉及到最值问题。
解决这类问题需要一定的技巧和方法。
本文将介绍二次函数的最值问题以及解决这些问题的技巧。
一、二次函数的最值问题最值问题在数学中非常常见,它代表了在一定条件下,函数的最大值或最小值。
对于二次函数而言,最值问题可以通过确定二次函数的开口方向以及顶点位置来解决。
1. 二次函数的开口方向对于二次函数y=ax²+bx+c,其中a,b,c为常数,a不等于0。
通过a的正负可以判断二次函数的开口方向。
当a大于0时,二次函数的开口是向上的,形状像一个U;当a小于0时,二次函数的开口是向下的,形状像一个倒U。
2. 顶点的横坐标和纵坐标二次函数的最值就出现在顶点处,因此需要确定顶点的横坐标和纵坐标。
对于一般形式的二次函数y=ax²+bx+c,顶点的横坐标为x=-b/2a,可以通过对称轴求得;顶点的纵坐标为y=f(-b/2a),即将x=-b/2a代入函数中计算得到。
3. 最值问题的解答根据二次函数的开口方向和顶点的位置,可以得到最值问题的解答。
当二次函数开口向上时,顶点是函数的最小值;当二次函数开口向下时,顶点是函数的最大值。
二、解决二次函数最值问题的技巧解决二次函数最值问题的技巧主要包括图像法、配方法、导数法等。
1. 图像法通过绘制二次函数的图像,可以直观地找出函数的最值。
根据二次函数的开口方向和顶点的位置,可以判断最值是最小值还是最大值。
2. 配方法当二次函数的系数a不为1时,可以使用配方法将其转化为完全平方的形式,从而更容易找到最值。
例如对于二次函数y=ax²+bx+c,可以将x²+bx转化为(x+b/2a)²-b²/4a,然后再根据顶点的位置判断最值。
3. 导数法通过对二次函数求导,可以得到导函数,进而求出极值点。
导数为0处的x值就是函数的极值点,通过计算可以得到相应的y值。
二次函数中线段最值问题二次函数中的线段最值问题(一)例1:已知抛物线经过点A(-1,0)、B(3,0)、C(0,-3),顶点为M。
求抛物线的解析式和对称轴上使得PA+PC最小的点P的坐标。
解:(1)由已知点可列出三个方程:y=a(-1)^2+b(-1)+cy=a(3)^2+b(3)+c3=a(0)^2+b(0)+c化简后可得:y=x^2-2x-32)对称轴为x=1,因此P的横坐标为1.设P的纵坐标为y,则根据距离公式可得:PA+PC=sqrt[(1+1)^2+y^2]+sqrt[(1-0)^2+(y+3)^2]对其求导并令其为0,可得y=-1/2.因此P的坐标为(1,-1/2),PA+PC的最小值为3.练1:如图,直线y=-x+3与x轴、y轴分别交于B、C两点,抛物线y=-x^2+2x+3经过点B、C,与x轴另一交点为A,顶点为D。
在x轴上找一点E,使得EC+ED的值最小,求EC+ED的最小值。
解:(1)由已知点可列出四个方程:y=a(-1)^2+b(-1)+cy=a(3)^2+b(3)+c0=a(1)^2+b(1)+cy=aD^2+bD+c化简后可得:y=-x^2+2x+32)对称轴为x=1,因此D的横坐标为1.设E的横坐标为x,则EC+ED=sqrt[x^2+(3-(-x+3))^2]+sqrt[(1-x)^2+D^2]。
对其求导并令其为0,可得x=1/2.因此E的坐标为(1/2,0),EC+ED的最小值为2sqrt(10)。
练2:如图,抛物线经过点A(-1,0)、B(1,0)、C (0,-3),顶点为D。
点M是对称轴上的一个动点,当△ACM的周长最小时,求点M的坐标。
解:(1)由已知点可列出三个方程:y=a(-1)^2+b(-1)+cy=a(1)^2+b(1)+c3=aD^2+bD+c化简后可得:y=x^2-2x-32)设M的横坐标为x,则△ACM的周长为AC+CM+MA=sqrt[(x+1)^2+9]+2sqrt[(x-D)^2+1]。
二次函数的最值问题举例例1、当22x -≤≤时,求函数223y x x =--的最大值和最小值.例2、当12x ≤≤时,求函数21y x x =--+的最大值和最小值.例3、当0x ≥时,求函数(2)y x x =--的取值范围.例4、当1t x t ≤≤+时,求函数21522y x x =--的最小值(其中t 为常数). A 组1.抛物线2(4)23y x m x m =--+-,当m = _____ 时,图象的顶点在y 轴上;当m = _____ 时,图象的顶点在x 轴上;当m = _____ 时,图象过原点.2.用一长度为l 米的铁丝围成一个长方形或正方形,则其所围成的最大面积为 ________ .3.求下列二次函数的最值:(1) 2245y x x =-+; (2) (1)(2)y x x =-+.4.求二次函数2235y x x =-+在22x -≤≤上的最大值和最小值,并求对应的x 的值.5.对于函数2243y x x =+-,当0x ≤时,求y 的取值范围.6.求函数3y =7.已知关于x 的函数22(21)1y x t x t =+++-,当t 取何值时,y 的最小值为0?B 组1.已知关于x 的函数222y x ax =++在55x -≤≤上.(1) 当1a =-时,求函数的最大值和最小值; (2) 当a 为实数时,求函数的最大值.2.函数223y x x =++在0m x ≤≤上的最大值为3,最小值为2,求m 的取值范围.3.设0a >,当11x -≤≤时,函数21y x ax b =--++的最小值是4-,最大值是0,求,a b的值.4.已知函数221y x ax =++在12x -≤≤上的最大值为4,求a 的值.5.求关于x 的二次函数221y x tx =-+在11x -≤≤上的最大值(t 为常数).。
二次函数求最值的三种方法一、引言在学习高中数学时,我们会学到二次函数,并学习如何求出这个函数的最值。
这是一个非常重要的问题,因为在实际生活中,很多问题都可以用二次函数来描述,例如:投射物的运动轨迹、拱桥的设计等。
为了更好地理解和掌握这一知识点,本文将分析三种常见的方法来解决二次函数求最值的问题。
这些方法包括:1.利用二次函数的顶点公式求最值2.利用二次函数的导数公式求最值3.利用求根公式解二次方程求最值在下文中,我们将详细展开上述三种方法的整体流程并进行详细描述。
二、利用二次函数的顶点公式求最值二次函数的标准形式为:y=ax²+bx+c,其中a、b、c分别代表二次项系数、一次项系数和常数项。
我们可以通过求出顶点来确定二次函数的最值。
我们知道,对于标准二次函数,其顶点坐标为(-b/2a,f(-b/2a))。
使用这一公式,我们可以简单地找到二次函数的最值。
接下来,我们将细致地介绍如何使用顶点公式求二次函数的最值。
1. 将二次函数转换为标准形式。
我们有一个二次函数y=2x²+4x-5,我们可以将其转换为y=2(x²+2x)-5。
2. 现在,我们可以通过分离平方项来找到二次项x²的系数a和一次项x的系数b。
在本例中,二次项系数a为2,一次项系数b为4。
3. 接下来,我们可以使用顶点公式来计算出顶点的坐标。
根据公式,顶点的横坐标为-b/2a,若b为正数,顶点为函数的最小值,反之为最大值。
在本例中,由于一次项系数为正数,因此我们将使用公式-b/2a来计算横坐标。
(a) 横坐标=-b/2a=(-4)/(2*2)=-1(b) 将横坐标代入原函数中,可得纵坐标f(-1)=2*(-1)²+4*(-1)-5=-7(c) 顶点坐标为(-1,-7)。
4. 因其二次项系数为正数,所以这是一个开口向上的抛物线,并且其最小值为-7,在顶点的位置。
答案为f(x)=-7。
三、利用二次函数的导数公式求最值另一种方法是使用二次函数的导数公式来确定最值。
二次函数与最值的六种考法-重难点题型【题型1 二次函数中的定轴定区间求最值】【例1】(2021春•瓯海区月考)已知二次函数y=﹣x2+2x+4,关于该函数在﹣2≤x≤2的取值范围内,下列说法正确的是()A.有最大值4,有最小值0B.有最大值0,有最小值﹣4C.有最大值4,有最小值﹣4D.有最大值5,有最小值﹣4【解题思路】根据题目中的函数解析式和二次函数的性质,可以得到该函数的对称轴和开口方向,然后根据﹣2≤x≤2,即可得到相应的最大值和最小值,从而可以解答本题.【解答过程】解:∵二次函数y=﹣x2+2x+4=﹣(x﹣1)2+5,∴该函数的对称轴是直线x=1,函数图象开口向下,∴当﹣2≤x≤2时,x=1时取得最大值5,当x=﹣2时,取得最小值﹣4,故选:D.【变式1-1】(2020秋•龙沙区期中)当﹣1≤x≤3时,二次函数y=x2﹣3x+m最大值为5,则m=.【解题思路】根据题目中的函数解析式和二次函数的性质,可以求得m的值,本题得以解决.【解答过程】解:∵二次函数y=x2﹣3x+m=(x−32)2+m−94,∴该函数开口向上,对称轴为x=3 2,∵当﹣1≤x≤3时,二次函数y=x2﹣3x+m最大值为5,∴当x=﹣1时,该函数取得最大值,此时5=1+3+m,解得m=1,故答案为:1.【变式1-2】(2021•哈尔滨模拟)已知二次函数y=x2﹣4x+3,当自变量满足﹣1≤x≤3时,y的最大值为a,最小值为b,则a﹣b的值为.【解题思路】根据题目中的函数解析式和二次函数的性质,可以得到自变量满足﹣1≤x≤3时,x=﹣1时取得最大值,x=2时取得最小值,然后即可得到a、b的值,从而可以求得a﹣b的值,本题得以解决.【解答过程】解:∵二次函数y=x2﹣4x+3=(x﹣2)2﹣1,∴该函数图象开口向上,对称轴为直线x=2,∵当自变量满足﹣1≤x≤3时,y的最大值为a,最小值为b,∴当x=﹣1时,取得最大值,当x=2时,函数取得最小值,∴a=1+4+3=8,b=﹣1,∴a﹣b=8﹣(﹣1)=8+1=9,故答案为:9.【变式1-3】(2020秋•番禺区校级期中)若函数y=x2﹣6x+5,当2≤x≤6时的最大值是M,最小值是m,则M﹣m=.【解题思路】根据题意画出函数图象,即可由此找到m 和M 的值,从而求出M ﹣m 的值. 【解答过程】解:原式可化为y =(x ﹣3)2﹣4, 可知函数顶点坐标为(3,﹣4), 当y =0时,x 2﹣6x +5=0, 即(x ﹣1)(x ﹣5)=0, 解得x 1=1,x 2=5. 如图:m =﹣4,当x =6时,y =36﹣36+5=5,即M =5. 则M ﹣m =5﹣(﹣4)=9.故答案为9.【题型2 二次函数中的动轴定区间求最值】【例2】(2021•雁塔区校级模拟)已知二次函数y =mx 2+2mx +1(m ≠0)在﹣2≤x ≤2时有最小值﹣2,则m =( ) A .3B .﹣3或38C .3或−38D .﹣3或−38【解题思路】先求出对称轴为x =﹣1,分m >0,m <0两种情况讨论解答即可求得m 的值. 【解答过程】解:∵二次函数y =mx 2+2mx +1=m (x +1)2﹣m +1, ∴对称轴为直线x =﹣1, ①m >0,抛物线开口向上,x =﹣1时,有最小值y =﹣m +1=﹣2, 解得:m =3;②m <0,抛物线开口向下,∵对称轴为直线x =﹣1,在﹣2≤x ≤2时有最小值﹣2, ∴x =2时,有最小值y =4m +4m +1=﹣2,解得:m =−38; 故选:C .【变式2-1】(2021•瓯海区模拟)已知二次函数y =ax 2﹣4ax ﹣1,当x ≤1时,y 随x 的增大而增大,且﹣1≤x ≤6时,y 的最小值为﹣4,则a 的值为( ) A .1B .34C .−35D .−14【解题思路】根据二次函数y =ax 2﹣4ax ﹣1,可以得到该函数的对称轴,再根据当x ≤1时,y 随x 的增大而增大,可以得到a 的正负情况,然后根据﹣1≤x ≤6时,y 的最小值为﹣4,即可得到a 的值. 【解答过程】解:∵二次函数y =ax 2﹣4ax ﹣1=a (x ﹣2)2﹣4a ﹣1, ∴该函数的对称轴是直线x =2, 又∵当x ≤1时,y 随x 的增大而增大, ∴a <0,∵当﹣1≤x ≤6时,y 的最小值为﹣4, ∴x =6时,y =a ×62﹣4a ×6﹣1=﹣4, 解得a =−14, 故选:D .【变式2-2】(2021•章丘区模拟)已知二次函数y =2ax 2+4ax +6a 2+3(其中x 是自变量),当x ≥2时,y 随x 的增大而减小,且﹣2≤x ≤1时,y 的最小值为15,则a 的值为( ) A .1或﹣2B .−√2或√2C .﹣2D .1【解题思路】先求出二次函数的对称轴,再根据二次函数的增减性得出抛物线开口向下a <0,然后由﹣2≤x ≤1时,y 的最小值为15,可得x =1时,y =15,即可求出a . 【解答过程】解:∵二次函数y =2ax 2+4ax +6a 2+3(其中x 是自变量), ∴对称轴是直线x =−4a2×2a=−1, ∵当x ≥2时,y 随x 的增大而减小, ∴a <0,∵﹣2≤x ≤1时,y 的最小值为15, ∴x =1时,y =2a +4a +6a 2+3=15, ∴6a 2+6a ﹣12=0, ∴a 2+a ﹣2=0,∴a =1(不合题意舍去)或a =﹣2. 故选:C .【变式2-3】(2021•滨江区三模)已知二次函数y =12(m ﹣1)x 2+(n ﹣6)x +1(m ≥0,n ≥0),当1≤x ≤2时,y 随x 的增大而减小,则mn 的最大值为( ) A .4B .6C .8D .494【解题思路】由二次函数解析式求出对称轴直线方程,分类讨论抛物线开口向下及开口向上的m ,n 的取值范围,将mn 转化为含一个未知数的整式求最值.【解答过程】解:抛物线y =12(m ﹣1)x 2+(n ﹣6)x +1的对称轴为直线x =6−nm−1, ①当m >1时,抛物线开口向上, ∵1≤x ≤2时,y 随x 的增大而减小, ∴6−n m−1≥2,即2m +n ≤8.解得n ≤8﹣2m , ∴mn ≤m (8﹣2m ),m (8﹣2m )=﹣2(m ﹣2)2+8, ∴mn ≤8.②当0≤m <1时,抛物线开口向下, ∵1≤x ≤2时,y 随x 的增大而减小, ∴6−n m−1≤1,即m +n ≤7,解得m ≤7﹣n , ∴mn ≤n (7﹣n ),n (7﹣n )=﹣(n −72)2+494, ∴mn ≤494, ∵0≤m <1, ∴此情况不存在.综上所述,mn 最大值为8. 故选:C .【题型3 二次函数中的定轴动区间求最值】【例3】(2020秋•马鞍山期末)当a﹣1≤x≤a时,函数y=x2﹣2x+1的最小值为1,则a的值为.【解题思路】利用二次函数图象上点的坐标特征找出当y=1时x的值,结合当a﹣1≤x≤a时函数有最小值1,即可得出关于a的一元一次方程,解之即可得出结论.【解答过程】解:当y=1时,有x2﹣2x+1=1,解得:x1=0,x2=2.∵当a﹣1≤x≤a时,函数有最小值1,∴a﹣1=2或a=0,∴a=3或a=0,故答案为:0或3.【变式3-1】(2021•济南模拟)函数y=﹣x2+4x﹣3,当﹣1≤x≤m时,此函数的最小值为﹣8,最大值为1,则m的取值范围是()A.0≤m<2B.0≤m≤5C.m>5D.2≤m≤5【解题思路】根据题目中的函数解析式和二次函数的性质,可以求得m的取值范围.【解答过程】解:∵y=﹣x2+4x﹣3=﹣(x﹣2)2+1,∴该函数图象开口向下,对称轴是直线x=2,顶点坐标为(2,1),∴x=﹣1和x=5对应的函数值相等,∵当﹣1≤x≤m时,此函数的最小值为﹣8,最大值为1,当x=﹣1时,y=﹣8,∴2≤m≤5,故选:D.【变式3-2】(2021•宁波模拟)若二次函数y=ax2﹣x+2的图象经过点(2,﹣1),当t≤x≤2时,y有最大值3,最小值﹣1,则t的取值范围应是()A.﹣6≤t≤2B.t≤﹣2C.﹣6≤t≤﹣2D.﹣2≤t≤2【解题思路】根据二次函数y=ax2﹣x+2的图象经过点(2,﹣1),可以求得a的值,然后即可得到该函数的解析式,再根据二次函数的性质和当t≤x≤2时,y有最大值3,最小值﹣1,即可得到t的取值范围.【解答过程】解:∵二次函数y=ax2﹣x+2的图象经过点(2,﹣1),∴﹣1=a×22﹣2+2,解得a=−1 4,∴y=−14x2﹣x+2=−14(x+2)2+3,∴该函数的图象开口向下,对称轴是直线x=﹣2,当x=﹣2时,该函数取得最大值3,∵当t≤x≤2时,y有最大值3,最小值﹣1,当x=2时,y=﹣1,∴﹣6≤t≤﹣2,故选:C.【变式3-3】(2021•莱芜区二模)已知二次函数y=(x+1)2﹣4,当a≤x≤b且ab<0时,y的最小值为2a,最大值为2b,则a+b的值为()A.2√3B.−72C.√3−2D.0【解题思路】根据a的取值范围分﹣1≤a<0,﹣b﹣2≤a<﹣1,a<﹣b﹣2三种情况讨论,求出满足题目条件的情况即可.【解答过程】解:∵a≤x≤b且ab<0,∴a,b异号,∴a<0,b>0,由二次函数的对称性,b关于对称轴的对称点为﹣b﹣2,若﹣1≤a<0,则(a+1)2﹣4=2a,解得a=−√3(舍),若﹣b﹣2≤a<﹣1,则﹣4=2a,a=﹣2,且(b+1)2﹣3=2b,解得b=√3,∴a+b=√3−2,若a<﹣b﹣2,则2a=﹣4,a=﹣2,2b=(a+1)2﹣4=﹣3,∴b=−32(舍),故选:C.【题型4 二次函数中求线段最值】【例4】(2020春•海淀区校级期末)如图,抛物线y=x2+5x+4与x轴交于A、B两点(点A在点B的左边),与y轴交于点C,连接AC,点P在线段AC上,过点P作x轴的垂线交抛物线于点Q,则线段PQ长的最大值为.【解题思路】先解方程x2+5x+4=0得A(﹣4,0),再确定C(0,4),则可利用待定系数法求出直线AC的解析式为y=x+4,设P(t,t+4)(﹣4≤t≤0),Q(t,t2+5t+4),所以PQ=t+4﹣(t2+5t+4),然后利用二次函数的性质解决问题.【解答过程】解:当y=0时,x2+5x+4=0,解得x1=﹣4,x2=﹣1,则A(﹣4,0),B(﹣1,0),当x=0时,y=x2+5x+4=4,则C(0,4),设直线AC的解析式为y=kx+b,把A(﹣4,0),C(0,4)代入得{−4k+b=0b=4,解得{k=1b=4,∴直线AC的解析式为y=x+4,设P(t,t+4)(﹣4≤t≤0),则Q(t,t2+5t+4),∴PQ=t+4﹣(t2+5t+4)=﹣t2﹣4t=﹣(t+2)2+4,∴当t=﹣2时,PQ有最大值,最大值为4.故答案为4.【变式4-1】(2020秋•镇平县期末)如图,直线y=−34x+3与x轴交于点C,与y轴交于点B,抛物线y=−38x 2+34x +3经过B ,C 两点,点E 是直线BC 上方抛物线上的一动点,过点E 作y 轴的平行线交直线BC 于点M ,则EM 的最大值为 .【解题思路】设出E 的坐标,表示出M 坐标,进而表示出EM ,化成顶点式即可求得EM 的最大值. 【解答过程】解:∵点E 是直线BC 上方抛物线上的一动点,∴点E 的坐标是(m ,−38m 2+34m +3),点M 的坐标是(m ,−34m +3),∴EM =−38m 2+34m +3﹣(−34m +3)=−38m 2+32m =−38(m 2﹣4m )=−38(m ﹣2)2+32, ∴当m =2时,EM 有最大值为32,故答案为32.【变式4-2】(2021•埇桥区模拟)对称轴为直线x =﹣1的抛物线y =x 2+bx +c ,与x 轴相交于A ,B 两点,其中点A 的坐标为(﹣3,0). (1)求点B 的坐标.(2)点C 是抛物线与y 轴的交点,点Q 是线段AC 上的动点,作QD ⊥x 轴交抛物线于点D ,求线段QD 长度的最大值.【解题思路】(1)利用二次函数对称性即可得出B 点坐标;(2)首先利用待定系数法求二次函数解析式,进而求出直线AC 的解析式,再利用QD =﹣x ﹣3﹣(x 2+2x ﹣3)进而求出最值.【解答过程】解:(1)∵点A (﹣3,0)与点B 关于直线x =﹣1对称, ∴点B 的坐标为(1,0). (2)∵a =1,∴y =x 2+bx +c .∵抛物线过点(﹣3,0),且对称轴为直线x =﹣1, ∴{9−3b +c =0−b2=−1∴解得:{b =2c =−3,∴y =x 2+2x ﹣3,且点C 的坐标为(0,﹣3). 设直线AC 的解析式为y =mx +n , 则{−3m +n =0n =−3, 解得:{m =−1n =−3,∴y =﹣x ﹣3如图,设点Q 的坐标为(x .y ),﹣3≤x ≤0.则有QD =﹣x ﹣3﹣(x 2+2x ﹣3)=﹣x 2﹣3x =﹣(x +32)2+94∵﹣3≤−32≤0,∴当x =−32时,QD 有最大值94.∴线段QD 长度的最大值为94.【变式4-3】(2020秋•滨海新区期末)如图,在平面直角坐标系中,已知抛物线y =ax 2+bx +52与x 轴交于A(5,0),B(﹣1,0)两点,与y轴交于点C.(Ⅰ)求抛物线的解析式;(Ⅱ)若点M是抛物线的顶点,连接AM,CM,求△ACM的面积;(Ⅲ)若点P是抛物线上的一动点,过点P作PE垂直y轴于点E,交直线AC于点D,过点D作x轴的垂线,垂足为点F,连接EF,当线段EF的长度最短时,求出点P的坐标.【解题思路】(Ⅰ)用待定系数法即可求解;(Ⅱ)△AMC的面积=S△MHC+S△MHA=12×MH×OA,即可求解;(Ⅲ)点D在直线AC上,设点D(m,−12m+52),由题意得,四边形OEDF为矩形,故EF=OD,即当线段EF的长度最短时,只需要OD最短即可,进而求解.【解答过程】解:(Ⅰ)令x=0,则y=52,即C(0,52)设抛物线的表达式为y=a(x﹣x1)(x﹣x2)=a(x﹣5)(x+1),将点C的坐标代入上式得:52=a(0﹣5)(0+1),解得a=−1 2,故抛物线的表达式为y=−12(x﹣5)(x+1)=−12x2+2x+52;(Ⅱ)由抛物线的表达式得顶点M(2,92),过点M作MH∥y轴交AC于点H,设直线AC 的表达式为y =kx +t ,则{t =520=5k +t, 解得{k =−12t =52, 故直线AC 的表达式为y =−12x +52,当x =2时,y =32,则MH =92−32=3,则△AMC 的面积=S △MHC +S △MHA =12×MH ×OA =12×3×5=152; (Ⅲ)点D 在直线AC 上,设点D (m ,−12m +52),由题意得,四边形OEDF 为矩形,故EF =OD ,即当线段EF 的长度最短时,只需要OD 最短即可,则EF 2=OD 2=m 2+(−12m +52)2=54m 2−52m +254,∵54>0,故EF 2存在最小值(即EF 最小),此时m =1, 故点D (1,2),∵点P 、D 的纵坐标相同,故2=−12x 2+2x +52,解得x =2±√5,故点P 的坐标为(2+√5,2)或(2−√5,2).【题型5 二次函数中求线段和最值】【例5】(2020秋•安居区期末)如图,在抛物线y =﹣x 2上有A ,B 两点,其横坐标分别为1,2,在y 轴上有一动点C ,当BC +AC 最小时,则点C 的坐标是( )A .(0,0)B .(0,﹣1)C .(0,2)D .(0,﹣2)【解题思路】利用二次函数图象上点的坐标特征可求出点A ,B 的坐标,作点B 关于y 轴的对称点B ′,连接AB ′交y 轴于点C ,此时BC +AC 最小,由点B 的坐标可得出点B ′的坐标,由点A ,B ′的坐标,利用待定系数法可求出直线AB ′的解析式,再利用一次函数图象上点的坐标特征,即可求出点C 的坐标.【解答过程】解:当x =1时,y =﹣12=﹣1,∴点A 的坐标为(1,﹣1);当x =2时,y =﹣22=﹣4,∴点B 的坐标为(2,﹣4).作点B 关于y 轴的对称点B ′,连接AB ′交y 轴于点C ,此时BC +AC 最小,如图所示.∵点B 的坐标为(2,﹣4),∴点B ′的坐标为(﹣2,﹣4).设直线AB ′的解析式为y =kx +b (k ≠0),将A (1,﹣1),B (﹣2,﹣4)代入y =kx +b 得:{k +b =−1−2k +b =−4, 解得:{k =1b =−2, ∴直线AB ′的解析式为y =x ﹣2.当x =0时,y =0﹣2=﹣2,∴点C 的坐标为(0,﹣2),∴当BC +AC 最小时,点C 的坐标是(0,﹣2).故选:D .【变式5-1】(2021•铁岭模拟)如图,已知抛物线y =﹣x 2+px +q 的对称轴为x =﹣3,过其顶点M 的一条直线y =kx +b 与该抛物线的另一个交点为N (﹣1,1).要在坐标轴上找一点P ,使得△PMN 的周长最小,则点P 的坐标为( )A .(0,2)B .(43,0)C .(0,2)或(43,0)D .以上都不正确【解题思路】首先,求得抛物线的解析式,根据抛物线解析式求得M 的坐标;欲使△PMN 的周长最小,MN 的长度一定,所以只需(PM +PN )取最小值即可.然后,过点M 作关于y 轴对称的点M ′,连接M ′N ,M ′N 与y 轴的交点即为所求的点P (如图1);过点M 作关于x 轴对称的点M ′,连接M ′N ,则只需M ′N 与x 轴的交点即为所求的点P (如图2).【解答过程】解:如图,∵抛物线y =﹣x 2+px +q 的对称轴为x =﹣3,点N (﹣1,1)是抛物线上的一点, ∴{−p −2=−31=−1−p +q, 解得{p =−6q =−4. ∴该抛物线的解析式为y =﹣x 2﹣6x ﹣4=﹣(x +3)2+5,∴M (﹣3,5).∵△PMN 的周长=MN +PM +PN ,且MN 是定值,所以只需(PM +PN )最小.如图1,过点M 作关于y 轴对称的点M ′,连接M ′N ,M ′N 与y 轴的交点即为所求的点P .则M ′(3,5).设直线M ′N 的解析式为:y =ax +t (a ≠0),则{5=3a +t 1=−a +t, 解得{a =1t =2, 故该直线的解析式为y =x +2.当x =0时,y =2,即P (0,2).同理,如图2,过点M 作关于x 轴对称的点M ′,连接M ′N ,则只需M ′N 与x 轴的交点即为所求的点P (−43,0).如果点P 在y 轴上,则三角形PMN 的周长=4√2+MN ;如果点P 在x 轴上,则三角形PMN 的周长=2√10+MN ;所以点P 在(0,2)时,三角形PMN 的周长最小.综上所述,符合条件的点P 的坐标是(0,2).故选:A .【变式5-2】(2021•包头)已知抛物线y =x 2﹣2x ﹣3与x 轴交于A ,B 两点(点A 在点B 的左侧)与y 轴交于点C ,点D (4,y )在抛物线上,E 是该抛物线对称轴上一动点,当BE +DE 的值最小时,△ACE 的面积为 .【解题思路】解方程x 2﹣2x ﹣3=0得A (﹣1,0),B (3,0),则抛物线的对称轴为直线x =1,再确定C (0,﹣3),D (4,5),连接AD 交直线x =1于E ,交y 轴于F 点,如图,利用两点之间线段最短可判断此时BE +DE 的值最小,接着利用待定系数法求出直线AD 的解析式为y =x +1,则F (0,1),然后根据三角形面积公式计算.【解答过程】解:当y =0时,x 2﹣2x ﹣3=0,解得x 1=﹣1,x 2=3,则A (﹣1,0),B (3,0), 抛物线的对称轴为直线x =1,当x =0时,y =x 2﹣2x ﹣3=﹣3,则C (0,﹣3),当x =4时,y =x 2﹣2x ﹣3=5,则D (4,5),连接AD 交直线x =1于E ,交y 轴于F 点,如图,∵BE +DE =EA +DE =AD ,∴此时BE +DE 的值最小,设直线AD 的解析式为y =kx +b ,把A (﹣1,0),D (4,5)代入得{−k +b =04k +b =5,解得{k =1b =1, ∴直线AD 的解析式为y =x +1,当x =1时,y =x +1=2,则E (1,2),当x =0时,y =x +1=1,则F (0,1),∴S △ACE =S △ACF +S △ECF =12×4×1+12×4×1=4. 故答案为4.【变式5-3】(2021•涪城区模拟)如图,抛物线y =53x 2−203x +5与x 轴分别交于A 、B 两点(点A 在点B 的左侧),与y 轴交于C ,在其对称轴上有一动点M ,连接MA 、MC 、AC ,则当△MAC 的周长最小时,点M 的坐标是 .【解题思路】点A 关于函数对称轴的对称点为点B ,连接CB 交函数对称轴于点M ,则点M 为所求点,即可求解.【解答过程】解:点A 关于函数对称轴的对称点为点B ,连接CB 交函数对称轴于点M ,则点M 为所求点,理由:连接AC ,由点的对称性知,MA =MB ,△MAC 的周长=AC +MA +MC =AC +MB +MC =CA +BC 为最小,令y =53x 2−203x +5=0,解得x =1或3,令x =0,则y =5,故点A 、B 、C 的坐标分别为(1,0)、(3,0)、(0,5),则函数的对称轴为x =12(1+3)=2,设直线BC 的表达式为y =kx +b ,则{0=3k +b b =5,解得{k =−53b =5, 故直线BC 的表达式为y =−53x +5,当x =2时,y =−53x +5=53,故点M 的坐标为(2,53). 【题型6 二次函数中求面积最值】【例6】(2020秋•盐城期末)如图,抛物线y =x 2+bx +c 与x 轴交于A (﹣1,0),B (3,0)两点,过点A 的直线l 交抛物线于点C (2,m ),点P 是线段AC 上一个动点,过点P 做x 轴的垂线交抛物线于点E .(1)求抛物线的解析式;(2)当P 在何处时,△ACE 面积最大.【解题思路】(1)利用交点式写出抛物线解析式;(2)先利用二次函数解析式确定C (2,﹣3),再利用待定系数法求出直线AC 的解析式为y =﹣x ﹣1,设E (t ,t 2﹣2t ﹣3)(﹣1≤t ≤2),则P (t ,﹣t ﹣1),利用三角形面积公式得到△ACE 的面积=12×(2+1)×PE =32(﹣t 2+t +2),然后根据二次函数的性质解决问题.【解答过程】解:(1)抛物线解析式为y =(x +1)(x ﹣3),即y =x 2﹣2x ﹣3;(2)把C (2,m )代入y =x 2﹣2x ﹣3得m =4﹣4﹣3=﹣3,则C (2,﹣3),设直线AC 的解析式为y =mx +n ,把A (﹣1,0),C (2,﹣3)代入得{−m +n =02m +n =−3,解得{m =−1n =−1, ∴直线AC 的解析式为y =﹣x ﹣1;设E (t ,t 2﹣2t ﹣3)(﹣1≤t ≤2),则P (t ,﹣t ﹣1),∴PE =﹣t ﹣1﹣(t 2﹣2t ﹣3)=﹣t 2+t +2,∴△ACE 的面积=12×(2+1)×PE=32(﹣t 2+t +2)=−32(t −12)2+278,当t =12时,△ACE 的面积有最大值,最大值为278,此时P 点坐标为(12,−32). 【变式6-1】(2021春•金塔县月考)如图,已知抛物线经过A (4,0),B (1,0),C (0,﹣2)三点.(1)求该抛物线的解析式;(2)在直线AC 上方的该抛物线上是否存在一点D ,使得△DCA 的面积最大,若存在,求出点D 的坐标及△DCA 面积的最大值;若不存在,请说明理由.【解题思路】(1)根据题意设出抛物线的交点式,用待定系数法求解即可;(2)根据题意作出相关辅助线,用待定系数法求得直线AC解析式为y=12x﹣2,因为点D在抛物线上,所以可设其坐标为(x,−12x2+52x﹣2),点E在直线AC上则设点E坐标为(x,12x﹣2),由图形可知S△DCA=S△DCE+S△DAE,将相关坐标及线段的长度代入求解,再根据二次函数的性质即可得出△DCA面积的最大值.【解答过程】(1)设该抛物线解析式为y=a(x﹣4)(x﹣1),将点C(0,﹣2)坐标代入解析式得:﹣2=a(0﹣4)(0﹣1),解得a=−1 2,∴y=−12(x﹣4)(x﹣1)=−12x2+52x﹣2,故该抛物线的解析式为:y=−12x2+52x﹣2,(2)如图,设存在点D在抛物线上,连接AD、CD,过点D作DE⊥x轴且与直线AC交于点E,设直线AC表达式为:y=kx+b(k≠0),将A(4,0),C(0,﹣2)代入其表达式得:{0=4k+b−2=b,解得{k=12b=−2,∴直线AC:y=12x﹣2,设点D坐标为(x,−12x2+52x﹣2),则点E坐标为(x,12x﹣2),S△DCA=S△DCE+S△DAE=12×DE×x E+12×DE×(x A﹣x E)=12×DE×x A=12×DE×4=2DE,∵DE=(−12x2+52x﹣2)﹣(12x﹣2)=−12x2+2x,∴S△DCA=2DE=2×(−12x2+2x)=﹣x2+4x=﹣(x﹣2)2+4,∴当x=2时,y=−12x2+52x﹣2═﹣2+5﹣2=1,即点D坐标为(2,1),此时△DCA的面积最大,最大值为4.【变式6-2】(2021春•无为市月考)如图,直线y=﹣x+n与x轴交于点A(3,0),与y轴交于点B,抛物线y=﹣x2+bx+c经过点A,B.(1)求抛物线的解析式.(2)若P为直线AB上方的抛物线上一点,且点P的横坐标为m,求四边形BCAP的面积S关于点P横坐标m的函数解析式,并求S的最大值.【解题思路】(1)将点A坐标代入直线解析式可求n的值,可求点B坐标,利用待定系数法可求解;(2)过点P做PE⊥x轴于点E,与直线AB交于点D,求得C的坐标和D的坐标,然后根据S=S△ABC+S △ABP得到S关于m的函数解析式,根据二次函数的性质即可求得结论.【解答过程】解:(1)∵直线y=﹣x+n与x轴交于点A(3,0),∴0=﹣3+n,∴n=3,∴直线解析式为:y=﹣x+3,当x=0时,y=3,∴点B (0,3),∵抛物线y =﹣x 2+bx +c 经过点A ,B ,∴{c =3−9+3b +c =0, ∴{b =2c =3, ∴抛物线的解析式为:y =﹣x 2+2x +3;(2)如图,过点P 做PE ⊥x 轴于点E ,与直线AB 交于点D ,∵点P 的横坐标为m ,∴点P 的坐标为(m ,﹣m 2+2m +3),∵点D 在直线AB 上,∴点D 的坐标为(m ,﹣m +3),∴PD =﹣m 2+2m +3﹣(﹣m +3)=﹣m 2+3m ,在y =﹣x 2+2x +3中.令y =0.则﹣x 2+2x +3=0,解得x 1=﹣1,x 2=3,∴点C 的坐标为(﹣1,0),∴S =S △ABC +S △ABP =12×4×3+12(﹣m 2+3m )×3=−32(m −32)2+758, ∴当m =32时,S 最大,最大值为758.【变式6-3】(2021春•无棣县月考)如图,在平面直角坐标系中,二次函数y =x 2+bx +c 的图象与x 轴交于A 、B 两点,B 点的坐标为(3,0),与y 轴交于点C (0,﹣3),点P 是直线BC 下方抛物线上的一个动点.(1)求二次函数解析式;(2)连接PO ,PC ,并将△POC 沿y 轴对折,得到四边形POP 'C .是否存在点P ,使四边形POP 'C 为菱形?若存在,求出此时点P 的坐标;若不存在,请说明理由;(3)当点P运动到什么位置时,四边形ABPC的面积最大?求出此时P点的坐标和四边形ABPC的最大面积.【解题思路】(1)先根据点C坐标求出c=﹣3,再将点B坐标代入二次函数解析式中求出b,即可得出结论;(2)连接PP'交y轴于E,根据菱形的性质判断出点E是OC的中点,进而求出点P的纵坐标,最后代入二次函数解析式中求解,即可得出结论;(3)设出点P的坐标,进而利用梯形的面积+三角形的面积得出S四边形ABPC=−32(m−12)2+398,即可得出结论.【解答过程】解:(1)∵二次函数y=x2+bx+c与y轴的交点C(0,﹣3),∴c=﹣3,∴二次函数的解析式为y=x2+bx﹣3,∵点B(3,0)在二次函数图象上,∴9+3b﹣3=0,∴b=﹣2,∴二次函数的解析式为y=x2﹣2x﹣3;(2)存在,理由:如图1,连接PP'交y轴于E,∵四边形POP'C为菱形,∴PP'⊥OC,OE=CE=12OC,∵点C(0,﹣3),∴OC=3,∴OE=3 2,∴E (0,−32),∴点P 的纵坐标为−32,由(1)知,二次函数的解析式为y =x 2﹣2x ﹣3, ∴x 2﹣2x ﹣3=−32,∴x =2−√102或x =2+√102,∵点P 在直线BC 下方的抛物线上,∴0<x <3,∴点P (2+√102,−32);(3)如图2,过点P 作PF ⊥x 轴于F ,则PF ∥OC , 由(1)知,二次函数的解析式为y =x 2﹣2x ﹣3, 令y =0,则x 2﹣2x ﹣3=0,∴x =﹣1或x =3,∴A (﹣1,0),∴设P (m ,m 2﹣2m ﹣3)(0<m <3),∴F (m ,0),∴S 四边形ABPC =S △AOC +S 梯形OCPF +S △PFB =12OA •OC +12(OC +PF )•OF +12PF •BF =12×1×3+12(3﹣m 2+2m +3)•m +12(﹣m 2+2m +3)•(3﹣m ) =−32(m −32)2+758,∴当m =32时,四边形ABPC 的面积最大,最大值为758,此时,P (32,−154),即点P 运动到点(32,−154)时,四边形ABPC 的面积最大,其最大值为758.。
二次函数区间及最值问题解析对于二次函数2(0)y ax bx c a =++>在m x n ≤≤上的最值问题(其中a 、b 、c 、m 和n 均为定值,max y 表示y 的最大值,min y 表示y 的最小值):(1)若自变量x 为全体实数,如图①,函数在2b x a =-时,取到最小值,无最大值.(2)若2b n a<-,如图②,当x m =,max y y =;当x n =,min y y =.(3)若2b m a>-,如图③,当,x m =min y y =;当x n =,max y y =.(4)若2b m n a -≤≤,22b b n m a a +>--,如图④,当2b x a =-,min y y =;当x n =,max y y =.【题型1二次函数中的定轴定区间求最值】【例1】已知二次函数y =﹣x 2+2x +4,关于该函数在﹣2≤x ≤2的取值范围内,下列说法正确的是()A .有最大值4,有最小值0B .有最大值0,有最小值﹣4C .有最大值4,有最小值﹣4D .有最大值5,有最小值﹣4【解题思路】根据题目中的函数解析式和二次函数的性质,可以得到该函数的对称轴和开口方向,然后根据﹣2≤x ≤2,即可得到相应的最大值和最小值,从而可以解答本题.【解答过程】解:∵二次函数y =﹣x 2+2x +4=﹣(x ﹣1)2+5,∴该函数的对称轴是直线x =1,函数图象开口向下,∴当﹣2≤x ≤2时,x =1时取得最大值5,当x =﹣2时,取得最小值﹣4,故选:D .【变式1-1】当﹣1≤x ≤3时,二次函数y =x 2﹣3x +m 最大值为5,则m =.【解题思路】根据题目中的函数解析式和二次函数的性质,可以求得m 的值,本题得以解决.【解答过程】解:∵二次函数y =x 2﹣3x +m =(x −32)2+m −94,∴该函数开口向上,对称轴为x =32,∵当﹣1≤x ≤3时,二次函数y =x 2﹣3x +m 最大值为5,∴当x =﹣1时,该函数取得最大值,此时5=1+3+m ,解得m =1,故答案为:1.【变式1-2】已知二次函数y=x2﹣4x+3,当自变量满足﹣1≤x≤3时,y的最大值为a,最小值为b,则a﹣b的值为.【解题思路】根据题目中的函数解析式和二次函数的性质,可以得到自变量满足﹣1≤x≤3时,x=﹣1时取得最大值,x=2时取得最小值,然后即可得到a、b的值,从而可以求得a﹣b的值,本题得以解决.【解答过程】解:∵二次函数y=x2﹣4x+3=(x﹣2)2﹣1,∴该函数图象开口向上,对称轴为直线x=2,∵当自变量满足﹣1≤x≤3时,y的最大值为a,最小值为b,∴当x=﹣1时,取得最大值,当x=2时,函数取得最小值,∴a=1+4+3=8,b=﹣1,∴a﹣b=8﹣(﹣1)=8+1=9,故答案为:9.【变式1-3】若函数y=x2﹣6x+5,当2≤x≤6时的最大值是M,最小值是m,则M﹣m=.【解题思路】根据题意画出函数图象,即可由此找到m和M的值,从而求出M﹣m的值.【解答过程】解:原式可化为y=(x﹣3)2﹣4,可知函数顶点坐标为(3,﹣4),当y=0时,x2﹣6x+5=0,即(x﹣1)(x﹣5)=0,解得x1=1,x2=5.如图:m=﹣4,当x=6时,y=36﹣36+5=5,即M=5.则M﹣m=5﹣(﹣4)=9.故答案为9.【题型2二次函数中的动轴定区间求最值】【例2】已知二次函数y=mx2+2mx+1(m≠0)在﹣2≤x≤2时有最小值﹣2,则m=()A.3B.﹣3或38C.3或−38D.﹣3或−38【解题思路】先求出对称轴为x=﹣1,分m>0,m<0两种情况讨论解答即可求得m的值.【解答过程】解:∵二次函数y=mx2+2mx+1=m(x+1)2﹣m+1,∴对称轴为直线x=﹣1,①m>0,抛物线开口向上,x=﹣1时,有最小值y=﹣m+1=﹣2,解得:m=3;②m<0,抛物线开口向下,∵对称轴为直线x=﹣1,在﹣2≤x≤2时有最小值﹣2,∴x=2时,有最小值y=4m+4m+1=﹣2,解得:m=−38;故选:C.【变式2-1】已知二次函数y=ax2﹣4ax﹣1,当x≤1时,y随x的增大而增大,且﹣1≤x≤6时,y的最小值为﹣4,则a的值为()A.1B.34C.−35D.−14【解题思路】根据二次函数y=ax2﹣4ax﹣1,可以得到该函数的对称轴,再根据当x≤1时,y随x的增大而增大,可以得到a的正负情况,然后根据﹣1≤x≤6时,y的最小值为﹣4,即可得到a的值.【解答过程】解:∵二次函数y=ax2﹣4ax﹣1=a(x﹣2)2﹣4a﹣1,∴该函数的对称轴是直线x=2,又∵当x≤1时,y随x的增大而增大,∴a<0,∵当﹣1≤x≤6时,y的最小值为﹣4,∴x=6时,y=a×62﹣4a×6﹣1=﹣4,解得a=−14,故选:D.【变式2-2】已知二次函数y=2ax2+4ax+6a2+3(其中x是自变量),当x≥2时,y随x的增大而减小,且﹣2≤x ≤1时,y的最小值为15,则a的值为()A.1或﹣2B.−2或2C.﹣2D.1【解题思路】先求出二次函数的对称轴,再根据二次函数的增减性得出抛物线开口向下a<0,然后由﹣2≤x≤1时,y的最小值为15,可得x=1时,y=15,即可求出a.【解答过程】解:∵二次函数y=2ax2+4ax+6a2+3(其中x是自变量),∴对称轴是直线x=−42×2=−1,∵当x≥2时,y随x的增大而减小,∵﹣2≤x≤1时,y的最小值为15,∴x=1时,y=2a+4a+6a2+3=15,∴6a2+6a﹣12=0,∴a2+a﹣2=0,∴a=1(不合题意舍去)或a=﹣2.故选:C.【变式2-3】已知二次函数y=12(m﹣1)x2+(n﹣6)x+1(m≥0,n≥0),当1≤x≤2时,y随x的增大而减小,则mn的最大值为()A.4B.6C.8D.494【解题思路】由二次函数解析式求出对称轴直线方程,分类讨论抛物线开口向下及开口向上的m,n的取值范围,将mn转化为含一个未知数的整式求最值.【解答过程】解:抛物线y=12(m﹣1)x2+(n﹣6)x+1的对称轴为直线x=6−K1,①当m>1时,抛物线开口向上,∵1≤x≤2时,y随x的增大而减小,∴6−K1≥2,即2m+n≤8.解得n≤8﹣2m,∴mn≤m(8﹣2m),m(8﹣2m)=﹣2(m﹣2)2+8,∴mn≤8.②当0≤m<1时,抛物线开口向下,∵1≤x≤2时,y随x的增大而减小,∴6−K1≤1,即m+n≤7,解得m≤7﹣n,∴mn≤n(7﹣n),n(7﹣n)=﹣(n−72)2+494,∴mn≤494,∵0≤m<1,∴此情况不存在.综上所述,mn最大值为8.【题型3二次函数中的定轴动区间求最值】【例3】当a﹣1≤x≤a时,函数y=x2﹣2x+1的最小值为1,则a的值为.【解题思路】利用二次函数图象上点的坐标特征找出当y=1时x的值,结合当a﹣1≤x≤a时函数有最小值1,即可得出关于a的一元一次方程,解之即可得出结论.【解答过程】解:当y=1时,有x2﹣2x+1=1,解得:x1=0,x2=2.∵当a﹣1≤x≤a时,函数有最小值1,∴a﹣1=2或a=0,∴a=3或a=0,故答案为:0或3.【变式3-1】函数y=﹣x2+4x﹣3,当﹣1≤x≤m时,此函数的最小值为﹣8,最大值为1,则m的取值范围是()A.0≤m<2B.0≤m≤5C.m>5D.2≤m≤5【解题思路】根据题目中的函数解析式和二次函数的性质,可以求得m的取值范围.【解答过程】解:∵y=﹣x2+4x﹣3=﹣(x﹣2)2+1,∴该函数图象开口向下,对称轴是直线x=2,顶点坐标为(2,1),∴x=﹣1和x=5对应的函数值相等,∵当﹣1≤x≤m时,此函数的最小值为﹣8,最大值为1,当x=﹣1时,y=﹣8,∴2≤m≤5,故选:D.【变式3-2】若二次函数y=ax2﹣x+2的图象经过点(2,﹣1),当t≤x≤2时,y有最大值3,最小值﹣1,则t的取值范围应是()A.﹣6≤t≤2B.t≤﹣2C.﹣6≤t≤﹣2D.﹣2≤t≤2【解题思路】根据二次函数y=ax2﹣x+2的图象经过点(2,﹣1),可以求得a的值,然后即可得到该函数的解析式,再根据二次函数的性质和当t≤x≤2时,y有最大值3,最小值﹣1,即可得到t的取值范围.【解答过程】解:∵二次函数y=ax2﹣x+2的图象经过点(2,﹣1),∴﹣1=a×22﹣2+2,解得a=−14,∴y=−14x2﹣x+2=−14(x+2)2+3,∴该函数的图象开口向下,对称轴是直线x=﹣2,当x=﹣2时,该函数取得最大值3,∵当t≤x≤2时,y有最大值3,最小值﹣1,当x=2时,y=﹣1,∴﹣6≤t≤﹣2,【变式3-3】已知二次函数y=(x+1)2﹣4,当a≤x≤b且ab<0时,y的最小值为2a,最大值为2b,则a+b的值为()A.23B.−72C.3−2D.0【解题思路】根据a的取值范围分﹣1≤a<0,﹣b﹣2≤a<﹣1,a<﹣b﹣2三种情况讨论,求出满足题目条件的情况即可.【解答过程】解:∵a≤x≤b且ab<0,∴a,b异号,∴a<0,b>0,由二次函数的对称性,b关于对称轴的对称点为﹣b﹣2,若﹣1≤a<0,则(a+1)2﹣4=2a,解得=−3(舍),若﹣b﹣2≤a<﹣1,则﹣4=2a,a=﹣2,且(b+1)2﹣3=2b,解得b=3,∴+=3−2,若a<﹣b﹣2,则2a=﹣4,a=﹣2,2b=(a+1)2﹣4=﹣3,∴=−32(舍),故选:C.【题型四解答题中区间求最值】1.如图,在平面直角坐标系xOy中,点A(–3,5),B(0,5).抛物线y=-x2+bx+c交x轴于C(1,0),D(-3,0)两点,交y轴于点E.(1)求抛物线的解析式及顶点坐标;(2)当-4≤x ≤0时,求y 的最大值与最小值的积;(3)连接AB ,若二次函数y =-x 2+bx +c 的图象向上平移m (m >0)个单位时,与线段AB 有一个公共点,结合函数图象,直接写出m 的取值范围.【答案】(1)223y x x =--+,(1,4)-(2)20-(3)1m =,或25m < 【分析】(1)通过待定系数法求出函数解析式,将解析式化为顶点式求解.(2)根据抛物线开口方向及顶点坐标,结合x 的取值范围求解.(3)结合图象,分别求出抛物线顶点在AB 上,经过点A ,B 时m 的值,进而求解.(1)解:将(1,0)C ,(3,0)D -代入2y x bx c=-++得01093b c b c=-++⎧⎨=--+⎩,解得23=-⎧⎨=⎩b c ,2223(1)4y x x x ∴=--+=-++,∴抛物线顶点坐标为(1,4)-.(2)解: 抛物线开口向下,顶点坐标为(1,4)-,∴函数最大值为4y =,对称轴为直线=1x -,1(4)0(1)--->-- ,4x ∴=-时,16835y =-++=-为函数最小值,∴y 的最大值与最小值的积为4(5)20⨯-=-.(3)解:二次函数2y x bx c =-++的图象向上平移m 个单位后解析式为223y x x m =--++,抛物线顶点坐标为(1,4)m -+,当顶点落在线段AB 上时,45m +=,解得1m =,当抛物线向上移动,经过点(0,5)B 时,53m =+,解得2m =,当抛物线经过点(3,5)A -时,5963m =-+++,解得5m =,∴当1m =,或25m < 时,函数图象与线段AB 有一个公共点.【我思故我在】本题考查二次函数的综合应用,解题的关键是掌握二次函数与方程的关系,掌握二次函数图象的平移规律.2.已知抛物线2y x bx c =++的对称轴为直线1x =,图象与x 轴交于点()1,0-.(1)求抛物线的函数表达式.(2)若把抛物线的图象沿x 轴平移m 个单位,在自变量x 的值满足23x ≤≤的情况下,与其对应的函数值y 的最小值为-2,求m 的值.【我思故我在】本题考查了二次函数的综合运用,主要知识点有通过已知条件求函数解析式,函数的增减性,平移等,注意分类讨论.3.如图,抛物线22y x x c =-++与x 轴正半轴,y 轴正半轴分别交于点,A B ,且,OA OB =点G 为抛物线的顶点.()1求抛物线的解析式及点G 的坐标;()2点,M N 为抛物线上两点(点M 在点N 的左侧),且到对称轴的距离分别为3个单位长度和5个单位长度,点Q 为抛物线上点,M N 之间(含点,M N )的一个动点,求点Q 的纵坐标Q y 的取值范围.【答案】(1)223y x x =-++,G (1,4);(2)﹣21≤Q y ≤4.【分析】(1)根据,OA OB =用c 表示出点A 的坐标,把A 的坐标代入函数解析式,得到一个关于c 的一元二次方程,解出c 的值,从而求出函数解析式,求出顶点G 的坐标.(2)根据函数解析式求出函数图像对称轴,根据点M,N 到对称轴的距离,判断出M,N 的横坐标,进一步得出M,N 的纵坐标,求出M,N 点的坐标后可确定Q y 的取值范围.【详解】解:(1)∵抛物线22y x x c =-++与y 轴正半轴分别交于点B ,∴B 点坐标为(c ,0),∵抛物线22y x x c =-++经过点A ,∴﹣c 2+2c+c=0,解得c 1=0(舍去),c 2=3,∴抛物线的解析式为223y x x =-++∵223y x x =-++=﹣(x -1)2+4,∴抛物线顶点G 坐标为(1,4).(2)抛物线223y x x =-++的对称轴为直线x=1,∵点M,N 到对称轴的距离分别为3个单位长度和5个单位长度,∴点M 的横坐标为﹣2或4,点N 的横坐标为﹣4或6,点M 的纵坐标为﹣5,点N 的纵坐标为﹣21,又∵点M在点N的左侧,∴当M坐标为(﹣2,﹣5)时,点N的坐标为(6,﹣21),则﹣21≤Q y≤4当当M坐标为(4,﹣5)时,点N的坐标为(6,﹣21),则﹣21≤Q y≤﹣5,∴Q y的取值范围为﹣21≤Q y≤4.【我思故我在】本题考查的是二次函数的基本的图像与性质,涉及到的知识点有二次函数与坐标轴交点问题,待定系数法求函数解析式,对称轴性质等,解题关键在于利用数形结合思想正确分析题意,进行计算.4.如图,已知二次函数y=ax2+3x+1的图像经过点A(-1,-3).2(1)求a的值和图像的顶点坐标.(2)若横坐标为m的点B在该二次函数的图像上.①当点B向右平移4个单位长度后所得点B′也落在该二次函数图像上时,求m的值;②若点B到x轴的距离不大于3,请根据图像直接写出m的取值范围.5.如图,抛物线()230y ax bx a =+-≠与x 轴交于点()1,0A -,点()3,0B ,与y 轴交于点C .(1)求抛物线的表达式;(2)在对称轴上找一点Q ,使ACQ 的周长最小,求点Q 的坐标;(3)P 是第四象限内抛物线上的动点,求BPC △面积S 的最大值及此时P 点的坐标.⊥轴于点(3)解:过点P作PD x【我思故我在】本题主要考查了二次函数综合,一次函数综合,待定系数法求函数解析式,轴对称最短路径问题等等,正确作出辅助线利用数形结合的思想求解是解题的关键.6.如图,抛物线2y x mx =+与直线y x b =-+交于点A (2,0)和点B .(1)求m 和b 的值;(2)求点B 的坐标,并结合图象写出不等式2x mx x b +>-+的解集;(3)点M 是直线AB 上的一个动点,将点M 向左平移3个单位长度得到点N ,若线段MN 与抛物线只有一个公共点,直接写出点M 的横坐标M x 的取值范围.【答案】(1)2m =-,2b =;(2)不等式2x mx +>x b -+的解集为1x <-或2x >;(3)点M 的横坐标M x 的取值范围是:12M x -≤<或3M x =.【分析】(1)把A (2,0)分别代入两个解析式,即可求得m 和b 的值;(2)解方程222x x x -=-+求得点B 的坐标为(-1,3),数形结合即可求解;(3)画出图形,利用数形结合思想求解即可.【详解】解:(1)∵点A (2,0)同时在2y x mx =+与y x b =-+上,∴2022m =+,02b =-+,解得:2m =-,2b =;(2)由(1)得抛物线的解析式为22y x x =-,直线的解析式为2y x =-+,解方程222x x x -=-+,得:1221x x ==-,.∴点B 的横坐标为1-,纵坐标为23y x =-+=,∴点B 的坐标为(-1,3),观察图形知,当1x <-或2x >时,抛物线在直线的上方,∴不等式2x mx +>x b -+的解集为1x <-或2x >;(3)如图,设A 、B 向左移3个单位得到A 1、B 1,∵点A (2,0),点B (-1,3),∴点A 1(-1,0),点B 1(-4,3),∴A A 1=BB 1=3,且A A 1∥BB 1,即MN 为A A 1、BB 1相互平行的线段,对于抛物线()22211y x x x =-=--,∴顶点为(1,-1),如图,当点M 在线段AB 上时,线段MN 与抛物线22y x x =-只有一个公共点,此时12M x -≤<,当线段MN 经过抛物线的顶点(1,-1)时,线段MN 与抛物线22y x x =-也只有一个公共点,此时点M 1的纵坐标为-1,则12M x -=-+,解得3M x =,综上,点M 的横坐标M x 的取值范围是:12M x -≤<或3M x =..【我思故我在】本题考查了二次函数的图象与性质;能够画出图形,结合函数图象,运用二次函数的性质求解是关键.7.如图,直线y =x −5交x 轴于点A ,交y 轴于点B ,抛物线y =ax 2−4x +c 经过A ,B 两点.(1)求抛物线的解析式;(2)以AB 为边作矩形ABCD ,设点C 的横坐标为m .①用含m 的代数式表示C ,D 两点的坐标;②当CD 边与抛物线只有一个公共点时,请直接写出m 的取值范围.【答案】(1)抛物线的解析式为y =x 2-4x -5;(2)①点C 的坐标为(m ,-m -5);点D 的坐标为(m +5,-m );②-7≤m ≤3且m ≠0.【分析】(1)先求得点A 、B 的坐标,再利用待定系数法求解即可;(2)①利用等腰直角三角形的性质以及坐标与图形的性质可求得点C 的坐标;再利用平移的性质求得点D 的坐标即可;②根据点C 恰好在抛物线上时,是与抛物线只有一个公共点的临界条件,据此求解即可.(1)解:∵直线y =x −5交x 轴于点A ,交y 轴于点B ,∴点A 的坐标为(5,0),点B 的坐标为(0,-5),∵抛物线y =ax 2−4x +c 经过A ,B 两点,∴252005a c c -+=⎧⎨=-⎩,解得:15a c =⎧⎨=-⎩,∴抛物线的解析式为y =x 2-4x -5;(2)解:①∵点A 的坐标为(5,0),点B 的坐标为(0,-5),∴OA =OB =5,∴△OAB 是等腰直角三角形,则∠OAB =∠OBA =45°,过点C 作CE ⊥y 轴于点E ,∵四边形ABCD 是矩形,点C 的横坐标为m .∴CB ⊥AB ,则∠CBE =∠OBA =45°,∴CE =BE =-m ,∴点C 的坐标为(m ,-m -5);∵四边形ABCD 是矩形,∴CD =AB ,CD ∥AB ,∵点A 是点B 向右平移5个单位,向上平移5个单位得到的,∴点D 的坐标为(m +5,-m );②设BC 的解析式为y =kx -5,把(m ,-m -5)代入y =kx -5,得-m -5=mk -5,解得:k =-1,∴BC 的解析式为y =-x -5,设AD 的解析式为y =-x +n ,把点D 的坐标(m +5,m )代入y =-x +n ,得-m =-m -5+n ,解得:n =5,∴AD 的解析式为y =-x +5,当点C 恰好在抛物线上时,是与抛物线只有一个公共点的临界条件,联立2545y x y x x =-+⎧⎨=--⎩,解得:x 1=5,x 2=-2,当x =5时,点A 和点D 重合,不符合要求,x <-2即m +5<-2,得m <-7时,线段CD 与抛物线无交点,当点C 恰好在抛物线上时,是与抛物线只有一个公共点的临界条件,联立2545y x y x x =--⎧⎨=--⎩,解得:x 1=0,x 2=3,当x =0时,点C 与点B 重合,不符合要求,当x >3即m>3时,线段CD 与抛物线无交点,故-7≤m ≤3且m ≠0.【我思故我在】本题考查二次函数的图象及性质,直线和抛物线的交点以及解方程组和不等式组等知识,熟练掌握二次函数的图象及性质是解题关键.8.在平面直角坐标系xOy 中,点()1,P m y 在二次函数2y x bx c =++的图象上,点()2,Q m y 在一次函数1y x =-+的图象上.(1)若二次函数图象经过点()0,1,()2,1.①求二次函数的解析式与图象的顶点坐标;②当1m >时,请直接写出1y 与2y 的大小关系;(2)若只有当0m ≥时,满足120y y ⋅≤,请求出此时二次函数的解析式.【答案】(1)①221y x x =-+,顶点坐标为(1,0)②12y y >(2)2y x x=-【分析】(1)利用待定系数法即可求解出二次函数的解析式,配成顶点式即可求出二次函数的顶点坐标;求出y 1和y 2,再根据m 的取值范围即可比较;(2)先根据点P (m ,y 1)在2y x bx c =++图象上,点Q (m ,y 2)在一次函数y =−x +1的图象上,得到21y m bm c =++和21y m =-+,即有212()(1)y y m bm c m ⋅=++-+,再根据m 的取值范围可得:当01m ≤≤时,函数20y m bm c =++≤;当1m>时,函数20y m bm c =++>,可以判断出可知2y m bm c =++经过点(0,0),(1,0),则可求出b 、c ,则问题得解.(1)①∵2y x bx c =++经过点(0,1)、(2,1),∴有1421c b c =⎧⎨++=⎩,解得12c b =⎧⎨=-⎩,∴二次函数解析式为:221y x x =-+,∵2221(1)y x x x =-+=-,∴顶点坐标为(1,0),②∵点P (m ,y 1)在221y x x =-+图象上,点Q (m ,y 2)在一次函数y =−x +1的图象上,∴21(1)y m =-,21y m =-+,∴2212(1)(1)(1)(1)(1)y y m m m m m m -=---+=-+-=-,∵m >1,∴m -1>0,∴12(1)0y y m m -=->,∴12y y >;(2)∵点P (m ,y 1)在2y x bx c =++图象上,点Q (m ,y 2)在一次函数y =−x +1的图象上,∴21y m bm c =++,21y m =-+,∴212()(1)y y m bm c m ⋅=++-+,∵只有当0m ≥时,120y y ⋅≤,当01m ≤≤时,1-m ≥0,∵120y y ⋅≤,∴20m bm c ++ ,即当01m ≤≤时,函数20y m bm c =++ ,当1m>时,1-m <0,∵120y y ⋅≤,∴20m bm c ++>,即当1m>时,函数20y m bm c =++>,∴2y m bm c =++经过点(0,0),(1,0),∴010c b c =⎧⎨++=⎩,解得01c b =⎧⎨=-⎩,∴二次函数的解析式为:2y x x =-.【我思故我在】本题考查了二次函数的性质、待定系数法求解二次函数解析式、求解顶点坐标等知识,判断出可知2y m bm c =++经过点(0,0),(1,0)是解答本题的关键.9.在平面直角坐标系xOy 中,抛物线2450)(y ax ax a =-+<与x 轴交于A ,B 两点,与y 轴交于点C ,且OB OC =.(1)求这条抛物线的解析式;(2)求抛物线顶点坐标和对称轴方程;(3)若点1,()P x b 与2,()Q x b 在(1)中的抛物线上,且12x x <,将抛物线在PQ 上方的部分沿PQ 翻折180°,抛物线的其他部分保持不变,得到一个新图象,当这个新图象与过(0,-3)且平行于x 轴的直线恰好只有两个公共点时,请直接写出b 的取值范围.【答案】(1)245y x x =-++;(2)顶点坐标为(2,9),对称轴方程为2x =;(3)39b <<或3b =-.【分析】(1)由245y ax ax =-+得出OC ,再由OB OC =得出OB 的值,代入点B 可求出抛物线的解析式;(2)将抛物线化为顶点式即可得出顶点坐标和对称轴方程;(3)讨论PQ 在直线=3y -上方和在直线=3y -上两种情况即可得出b 的取值范围.(1)(1)∵245y ax ax =-+,令0x =,5y =,∴5OC =∴5OB OC ==,即B (5,0),将B (5,0)代入245x y a ax =-+得252050a a -+=,解得1a =-,即二次函数的解析式为245y x x =-++.(2)(2)由2245(2)9y x x x =-++=--+得,顶点坐标为(2,9),对称轴方程为2x =.(3)(3)如图,过(0,-3)且平行于x 轴的直线=3y -,当顶点M (2,9)的对称点在直线=3y -上,此时3b =,∴39b <<,当3b =-时,此时与=3y -的交点为2个,∴39b <<或3b =-.【我思故我在】此题考查了用代入法求二次函数的解析式,二次函数的对称轴及顶点坐标及二次函数的翻折与交点问题,熟练掌握二次函数的图像和性质是解决本题的关键.10.已知一次函数12y x b =+的图象与二次函数()221y a x bx =++(0a ≠,a 、b 为常数)的图象交于A 、B 两点,且A 的坐标为(0,1).(1)求出a 、b 的值,并写出1y ,2y 的表达式;(2)验证点B 的坐标为(1,3),并写出当12y y 时,x 的取值范围;(3)设12u y y =+,12v y y =-,若m x n 时,u 随着x 的增大而增大,且v 也随着x 的增大而增大,求m 的最小值和n 的最大值.【答案】(1)1a =,1b =,121y x =+,221y x x =++;(2)见解析;01x ;(3)m 的最小值为 1.5-,n 的最大值为0.5【分析】(1)把A 点的坐标分别代入两个函数的解析式,便可求得a 与b 的值;(2)画出函数图象,根据函数图象作答;(3)求出出个函数的对称轴,根据函数的性质得出“u 随着x 的增大而增大,且v 也随着x 的增大而增大”时x 的取值范围,进而得m 的最小值和n 的最大值.【详解】(1)解:(1)把(0,1)A 代入12y x b =+得1b =,把(0,1)A 代入()221y a x bx =++得,1a =,∴121y x =+,221y x x =++;(2)解方程组2211y x y x x =+⎧⎨=++⎩得01x y =⎧⎨=⎩或13x y =⎧⎨=⎩,∴()1,3B ,作121y x =+,221y x x =++的图象:由函数图象可知,121y x =+不在221y x x =++下方时,01x ,∴当12y y 时,x 的取值范围为01x ;(3)∵2221221132( 1.5)0.25u y y x x x x x x =+=++++=++=+-,∴当 1.5x - 时,u 随x 的增大而增大;()22212(21)1(0.5)0.25v y y x x x x x x =-=+-++=-+=--+,∴当0.5x 时,v 随x 的增大而增大,∴当 1.50.5x - 时,u 随着x 的增大而增大,且v 也随着x 的增大而增大,∵若m x n 时,u 随着x 的增大而增大,且v 也随着x 的增大而增大,∴m 的最小值为 1.5-,n 的最大值为0.5.【我思故我在】本题是二次函数的综合题,主要考查了函数的图象与性质,利用函数图象求不等式的解集,待定系数法,关键是熟练掌握二次函数的性质,灵活运用性质解题.11.如图,二次函数2y x bx c =++的图象与x 轴交于A ,B 两点,与y 轴交于点C ,且关于直线1x =对称,点A 的坐标为()1,0-.(1)求二次函数的表达式;(2)连接BC ,若点P 在y 轴上时,BP 和BC 的夹角为15︒,求线段CP 的长度;(3)当1a x a ≤≤+时,二次函数2y x bx c =++的最小值为2a ,求a 的值.。
二次函数的最值问题二次函数是一种常见的函数形式,其方程通常可以表示为y=ax^2+bx+c的形式,其中a、b、c是常量,a不等于零。
在二次函数中,最值问题是常见的应用问题之一。
本文将探讨二次函数的最值问题,并分析如何求解。
1. 二次函数的最值概念二次函数在平面直角坐标系中的图像通常是一个抛物线,根据抛物线的几何特性,可以确定二次函数的最值。
最值是函数在特定区间上的极大值或极小值,也就是函数的最大值和最小值。
2. 寻找二次函数最值的方法为了求解二次函数的最值,我们可以使用以下两种常见的方法:图像法和代数法。
2.1 图像法通过观察二次函数的图像,我们可以大致确定其最值的位置。
对于抛物线开口向上的情况,最值通常是抛物线的顶点;对于抛物线开口向下的情况,最值通常是抛物线的最低点或最高点。
但这只是一个初步判断,还需要使用代数法来求解具体数值。
2.2 代数法通过数学推导和运算,我们可以使用代数方法准确地求解二次函数的最值。
具体步骤如下:2.2.1 定义二次函数给定二次函数y=ax^2+bx+c,其中a、b、c为常数,a不等于零。
2.2.2 求导对二次函数进行求导,得到导数y',即一次函数。
求导的目的是找到函数的驻点(即极值点)。
2.2.3 解方程令一次函数y'等于零,解方程得到x的值。
这些x值即为函数的驻点。
2.2.4 计算函数值将x的值代入原二次函数,计算得到对应的y值。
2.2.5 比较大小比较所有的y值,即可确定二次函数的最值:若a大于零,则最小值是所有y中的最小值;若a小于零,则最大值是所有y中的最大值。
3. 举例让我们以具体的例子来说明求解二次函数最值的过程。
例子:已知二次函数y=x^2-4x+3,求其最值。
解:1. 求导对二次函数求导,得到一次函数y'=2x-4。
2. 解方程令y'等于零,得到2x-4=0,解方程得到x=2。
3. 计算函数值将x=2代入原二次函数,得到y=2^2-4*2+3=3。
二次函数中的最值问题
作者:陈卓
来源:《初中生世界·九年级》2019年第12期
最值问题的研究,有着悠久的历史。
早在古希腊时,就研究了“等周问题”。
在欧几里得的著作《几何原本》中,实际上已证明了如下的最值问题:具有相同周长的矩形中,正方形的面积最大。
研究函数的最值,是学习数学与其他学科的基础,是生活生产的必备工具。
二次函数的最值问题也是中考的热点内容之一,今天我们就一起来认识一下吧。
初中阶段确定二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)最值的方法:
方法1:将二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)配方化为y=a(x-h)2+k的形式,顶点坐标为(h,k),对称轴为直线x=h。
若a>0,y有最小值,当x=h时,y最小值=k;若a
<E:\初中生\9年级语文\陈卓-1.tif>
方法2:直接利用顶点公式求其顶点为([-b2a],[4ac-b24a]),对称轴是直线x=[-b2a]。
若a>0,y有最小值,当x=[-b2a]时,y最小值=[4ac-b24a];若a
<E:\初中生\9年级语文\陈卓-2.tif>
二次函数的图像是一条抛物线,根据实际情况它的最值又分为以下几种情况:
1.自变量x没有范围限制,可以取到整个实数。
这时抛物线的顶点对应的y值是这个函数的最值,也就是说,当x取抛物线的对称轴的值时,即x=[-b2a]时,所得的y值是这个函数的最值。
2.自变量x有范围限制,它只能取到抛物线的一部分,这时需要判断x能够取到的范围是否包括抛物线的对称轴x=[-b2a]。
如果包括,那它的一个最值一定在对称轴处得到(最大值还是最小值要由a的正負判断,a正就是最小值,a负就是最大值)。
另外一个最值出现在所给范围的端点,此时可以把两个端点值都代入函数,分别计算y值,比较一下就可以。
如果给的是代数形式,也可以用与对称轴距离的大小来判断,与对称轴距离大的那个端点能够取到最值。
如果x的取值范围不包括对称轴,则它的最值一定出现在范围的端点处。
当a>0时,离对称轴最远的端点取得最大值,最近的端点取得最小值;当a
例1 (2018·黄冈)当a≤x≤a+1时,函数y=x2-2x+1的最小值为1,则a的值为()。
A.-1
B.2
C.0或2
D.-1或2
【分析】利用二次函数图像上点的坐标特征找出当y=1时x的值,结合当a≤x≤a+1时函数有最小值1,即可得出关于a的一元一次方程,解之即可得出结论。
解:当y=1时,有x2-2x+1=1,
解得:x1=0,x2=2。
∵当a≤x≤a+1时,函数有最小值1,
∴a=2或a+1=0,
∴a=2或a=-1,
故选:D。
【点评】本题考查了二次函数图像上点的坐标特征以及二次函数的最值,利用二次函数图像上点的坐标特征找出相应的值是解题的关键。
例2 (2018·潍坊)已知二次函数y=-(x-h)2(h为常数),当自变量x的值满足2≤x≤5时,与其对应的函数值y的最大值为-1,则h的值为()。
A.3或6
B.1或6
C.1或3
D.4或6
【分析】分h5三种情况考虑:当h5时,根据二次函数的性质可得出关于h的一元二次方程,解之即可得出结论。
解:当h
解得:h1=1,h2=3(舍去);
当2≤x≤5时,y=-(2-h)2的最大值为0,不符合题意;
当h>5时,-(5-h)2=-1,
解得:h3=4(舍去),h4=6。
综上所述:h的值为1或6。
故选:B。
<E:\初中生\9年级语文\陈卓-3.tif>
【点评】本题考查了二次函数的最值以及二次函数的性质,分h5三种情况求出h值是解题的关键。
例3 (2017·乐山)已知二次函数y=x2-2mx(m为常数),当-1≤x≤2时,函数值y的最小值为-2,则m的值是()。
A.[32]
B.[2]
C.[32]或[2]
D.[-32]或[2]
【分析】将二次函数配方成顶点式,分m2和-1≤m≤2三种情况,根据y的最小值为-2,结合二次函数的性质求解。
解:y=x2-2mx=(x-m)2-m2,
①若m
解得:m=[-32];
②若m>2,当x=2时,y=4-4m=-2,
解得:m=[32]
③若-1≤m≤2,当x=m时,y=-m2=-2,
解得:m=[2]或m=[-2]
∴m的值为[-32]或[2]。
故选:D。
【点评】本题主要考查二次函数的最值,根据二次函数的增减性分类讨论是解题的关键。
例4 (2019·铁岭)小李在景区销售一种旅游纪念品,已知每件进价为6元,当销售单价定为8元时,每天可以销售200件。
市场调查反映:销售单价每提高1元,日销量将会减少10件。
物价部门规定:销售单价不能超过12元。
设该纪念品的销售单价为x(元),日销量为y (件),日销售利润为w(元)。
(1)求y与x的函数关系式。
(2)要使日销售利润为720元,销售单价应定为多少元?
(3)求日销售利润w(元)与销售单价x(元)的函数关系式,当x为何值时,日销售利润最大,并求出最大利润。
【分析】(1)根据题意得到函数解析式;
(2)根据题意列方程,解方程即可得到结论;
(3)根据题意得到w=(x-6)(-10x+280)=-10(x-17)2+1210,根据二次函数的性质即可得到结论。
解:(1)根据题意得,
y=200-10(x-8)=-10x+280。
(2)根据题意得,(x-6)(-10x+280)=720,解得:x1=10,x2=24(不合题意舍去)。
答:要使日销售利润为720元,销售单价应定为10元。
(3)根据题意得,w=(x-6)(-10x+280)=-10(x-17)2+1210,
∵-10
∴当x
答:当x为12元时,日销售利润最大,最大利润960元。
【点评】此题考查了一元二次方程和二次函数的运用,利用“总利润=单个利润×销售数量”建立函数关系式,进一步利用二次函数的性质解决问题,解答时求出二次函数的解析式是关键。
总之,二次函数的最值问题是一个在充分理解题意的基础上,综合运用各种方法进行解答的过程。
通过这方面的学习,同学们能感受到数学的严谨、最值的合理。
(作者单位:南京师范大学附属中学江宁分校)。