二次函数与一元二次方程、实际问题与二次函数教学案
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二次函数与一元二次方程、实际问题与二次函数教学案 一. 教学内容: 1. 二次函数与一元二次方程 2. 实际问题与二次函数
二、重点、难点: 二次函数解析式的确定和二次函数的应用
【典型例题】 抛物线的解析式有三种形式:
①一般式:(a≠0); ②顶点式:,(h,k)是顶点坐标; ③交点式:(a≠0),其中x1,x2是方程的两个实根。 在实际应用中,需要根据题目的条件选择相应的形式以简化计算。 利用待定系数法确定二次函数的解析式的步骤可以总结为五个字:设、列、求、定。 例1、已知二次函数图像顶点坐标为(-2,3),且过点(1,0),求此二次函数的解析式。(试用两种不同的方法) 分析:根据所给条件中有顶点坐标的特点,可以选用顶点式。 解法一:
设二次函数的解析式为: 因为二次函数图像过点(1,0)
所以
所以 所以函数解析式为。 分析:根据所给条件中顶点坐标可知,抛物线的对称轴为x=-2,利用抛物线的对称性,可求得点(1,0)关于对称轴x=-2的对称点(-5,0),可选用交点式。 解法二:
设二次函数的解析式为:, 因为二次函数图像过点(-2,3)
所以 所以函数解析式为。 点评:当题目条件中有顶点坐标时,选用顶点式;当条件中有两个与x轴的交点时,一般选用交点式。但我们注意到,解法二是在知道抛物线与x轴的一个交点后,利用对称轴可从顶点坐标中得到,再利用抛物线的对称性获得另外一个与x轴的交点坐标,再利用交点式获得结果。两种方法各有千秋,仔细体会必定会有所收获。当然此题也可使用一般式,但不如这两种方法简单。
例2、已知二次函数,当x=-1时有最小值-4,且图像在x轴上截得线段长为4,求函数解析式。 分析:当题目条件中点的条件不足三个时,要充分利用二次函数的对称性转化条件。在本题中由于所给条件能得到一个顶点坐标(-1,-4),另外一个条件是图像在x轴上截得的线段长,条件似乎不是特别充分。仔细分析,有“当x=-1时有最小值-4”就知道对称轴,再有“图像在x轴上截得线段长为4”,利用对称性可得图像与x轴的交点坐标为(-3,0),(1,0),从而可利用交点式解决问题。 解:∵当x=-1时有最小值-4,且图像在x轴上截得线段长为4 ∴函数图像与x轴交于(-3,0),(1,0)两点。
∴设二次函数的解析式为 ∵二次函数过(-1,-4)
∴ ∴a=1
∴ 点评:本题当然还可直接使用顶点坐标公式转化为关于a,b,c的两个等式,再利用“图
像在x轴上截得线段长为4”转化为,组合成一个关于a,b,c的方程组来解。不过这种方法计算量大一些。
例3、如图,已知直角坐标系中一条圆弧经过正方形网格的格点A、B、C。 (1)用尺规画出该圆弧所在圆的圆心M的位置; (2)若A点的坐标为(0,4),D点的坐标为(7,0),试验证点D是否在经过点A、B、C的抛物线上; (3)在(2)的条件下,求证直线CD是⊙M的切线。 解:(1)如图,点M即为所求。
(2)由A(0,4),可得小正方形的边长为1,从而B(4,4)、C(6,2)。 设经过点A、B、C的抛物线的解析式为,
依题意,解得, 所以经过点A、B、C的抛物线的解析式为, 把点D(7,0)的横坐标代入上述解析式,
得: , 所以点D不在经过A、B、C的抛物线上。 (3)如下图,设过C点与x轴垂直的直线与x轴的交点为E,连结MC,作直线CD。
所以CE=2,ME=4,ED=1,MD=5, 在Rt△CEM中,∠CEM=90°, 所以, 在Rt△CED中,∠CED=90°, 所以, 所以, 所以∠MCD=90°, 因为MC为半径, 所以直线CD是⊙M的切线。 点评:本题第(1)问是一个尺规作图题,需要确定圆心的位置;第(2)问中所给三个点的坐标不具有使用顶点式和交点式的特点,所以只能踏踏实实地利用一般式求解;第(3)问和圆的知识结合起来,求证直线与圆相切。要求熟练使用线段与坐标的相互转化,在证明线与线的垂直关系时还需要使用勾股定理的逆定理。
例4、已知抛物线与轴交于点,与轴分别交于,两点. (1)求此抛物线的解析式; (2)若点为线段的一个三等分点,求直线的解析式; (3)若一个动点自的中点出发,先到达轴上的某点(设为点),再到达抛物线的对称轴上某点(设为点),最后运动到点.求使点运动的总路径最短的点,点的坐标,并求出这个最短总路径的长. 解:(1)根据题意,,
所以
解得 所以抛物线解析式为. (2)依题意可得的三等分点分别为,. 设直线的解析式为.
当点的坐标为时,直线的解析式为; 当点的坐标为时,直线的解析式为. (3)如图,由题意,可得.
点关于轴的对称点为, 点关于抛物线对称轴的对称点为. 连结. 根据轴对称性及两点间线段最短可知,的长就是所求点运动的最短总路径的长. 5分 所以与轴的交点为所求点,与直线的交点为所求点.
可求得直线的解析式为. 可得点坐标为,点坐标为. 由勾股定理可求出. 所以点运动的最短总路径的长为. 点评:第(1)问是一个常规的求解析式的问题,比较简单;第(2)问如果注意到线段OA的三等分点有两个,从而判断直线DC有两条,利用待定系数法求出直线解析式,也不难;本题的难点是第(3)问,要求“最短总路径”需要具有扎实的基本功和分析、理解、转化问题的能力。
例5、已知二次函数的图象如图1所示,抛物线与x轴、y轴分别交于点A(-1,0)、B(2,0)、C(0,-2). (1)求二次函数的解析式及抛物线顶点M的坐标. (2)若点N为线段BM上的一点,过点N作x轴的垂线,垂足为点Q,当点N在线段MB上运动时(点N不与点B、点M重合),设OQ的长为t,四边形NQAC的面积为s,求s与t之间的函数关系式及自变量t的取值范围. (3)在对称轴右侧的抛物线上是否存在点P,使△PAC为直角三角形?若存在,求出所有符合条件的点P的坐标;若不存在,请说明理由. (4)将△OAC补成矩形,使△OAC的两个顶点成为矩形一边的两个顶点,第三个顶点落在矩形这一边的对边上,试直接写出矩形的未知的顶点坐标(不需要计算过程).
图1 解:(1)设抛物线的解析式为y=a(x+1)(x-2), ∴-2=a×1×(-2), ∴a=1, ∴y=x2-x-2;
其顶点M的坐标是(). (2)设线段BM所在直线的解析式为y=kx+b,点N的坐标为N(t, h),
∴解得:k=,b=-3, ∴线段BM所在的直线的解析式为y=x-3 ∴h=t-3, ∵-2
∴-2∴S=S△AOC+S梯形OCNQ=×1×2+(2+∣∣)t=. ∴s与t间的函数关系式为s=.自变量t的取值范围为(3)存在符合条件的点P,且坐标是P1(),P2().理由如下: 设点P的坐标为P(m, n),则n=m2-m-2.PA2=(m+1)2+n2, PC2=m2+(n+2)2, AC2=5. 分以下几种情况讨论: 若∠PAC=90°,则PC2=PA2+AC2. ∴解得:m1=, m2=-1(舍去) ∴P1(). 若∠PCA=90°,则PA2=PC2+AC2.
∴解得:m3=, m4=0(舍去) ∴P2() 由图像观察得,当点P在对称轴右侧时,PA>AC,所以边AC的对角∠APC不可能为直角. (4)以点O,点A(或点O,点C)为矩形的两个顶点,第三个顶点落在矩形这一边OA(或边OC)的对边上,如图2,此时未知顶点坐标是点D(-1,-2)。
以点A,点C为矩形的两个顶点,第三个顶点落在矩形这一边AC的对边上,如图3,此时未知顶点坐标是
E(-)
,F(). 易证△AEO∽△OFC, ∴,又AC=, 设OE=a, 则OF=-a, AE=, 由勾股定理得:()2+a2=1, ∴a=. ∴OE=, 再设点E的坐标为(x, y),由射影定理得:x=-, y=, ∴此时未知顶点坐标是E(-);同理可求得点F的坐标为().
【模拟试题】(答题时间:40分钟) 一、填空
1、已知二次函数的图像经过点,则这个二次函数为 。 2、若二次函数的图像经过原点,则值必为 。 3、如图所示是一学生推铅球时,铅球行进高度与水平距离的函数图像,铅球推出的距离是
4、已知二次函数的图像开口向上,且与y轴的正半轴相交,请你写出一个满足条件的二次函数的解析式:________________。 5、函数y=的对称轴是x=2,且经过点P(3,0),则a+b+c= ; 6、抛物线经过点A(-1,0),B(4,0)两点,则这条抛物线的解析式为 。 7、若2,4是方程的两个根,则对应抛物线y=的对称轴是_________。
8、关于x的一元二次方程没有实数根,则抛物线的顶点在_________象限。 9、用铝合金型材料做一个形状如图1所示的矩形窗框,设窗框的一边为xm,窗户的透光面积为ym2,y与x的函数图象如图2所示。 (1)观察图象,当x= m时,窗户透光面积最大。 (2)当窗户透光面积最大时,窗框的另一边长是 m。
10、若点P(1,a)和Q(-1,b)都在抛物线y=-x2+1上,则线段PQ的长是____________. 11、若二次函数的图象与x轴没有交点,其中c为整数,则c= 。(只要求写出一个)
12、函数的图象与x轴有且只有一个交点,则k= ;交点坐标为 。
二、选择题: 13、在半径为的圆面上,挖去一个半径为的圆,剩下的面积是,则与的函数关系式是( )
A. B. C. D. 14、二次函数的图像上有两个点A(-1,y),B(2,y),则y1、y2的大小关系为( )
A. y> y B. y≤y C. y< y D. y= y 15、已知:a<-1,点(a-1,y1),(a,y2),(a+1,y3)都在函数的图象上,则( ) A. y1<y2<y3 B. y1<y3<y2 C. y3<y2<y1 D. y2<y1<y3 16、二次函数y=x2+px+q中,若p+q=0,则它的图象必经过点( ) A. (-1,-1) B. (1,-1) C. (-1,1) D. (1,1) 17、抛物线y=ax2+bx+c顶点是(3,-5),且与y轴交于点(0,-2),则抛物线解析式为( ) A. y=3x2+9x-14 B. y=3x2-16x+22
C. y=x2-2x-2 D. y=x2-6x+4. 18、抛物线y=ax2+bx+c中,a>0,b>0,c<0,则顶点在( ) A. 第一象限 B. 第二象限 C. 第三象限 D. 第四象限