
(1)求b的值;
(2)①當(dāng)m<0時,圖C與x軸交于點(diǎn)M,N(M在N的左側(cè)),與y軸交于點(diǎn)P.當(dāng)△MNP為直角三角形時,求m的值;
②在①的條件下,當(dāng)圖象C中﹣4≤y<0時,結(jié)合圖象求x的取值范圍;
(3)已知兩點(diǎn)A(﹣1,﹣1),B(5,﹣1),當(dāng)線段AB與圖象C恰有兩個公共點(diǎn)時,直接寫出m的取值范圍.
【分析】(1)由二次函數(shù)的對稱軸直接可求b的值;
(2)①求出M(2﹣,0),N(2+,0),再求出MN=2,MN的中點(diǎn)坐標(biāo)為(2,0),利用直角三角形斜邊的中線等于斜邊的一半,列出方程即可求解;
②求出拋物線y=x2﹣4x﹣1(x≥0)與直線y=﹣4的交點(diǎn)為(1,﹣4),(3,﹣4),再求出y=x2﹣4x﹣1關(guān)于x軸對稱的拋物線解析式為y=﹣x2+4x+1(x<0)當(dāng)﹣x2+4x+1=﹣4時,解得x=5(舍)或x=﹣1,拋物線y=﹣x2+4x+1(x<0)與直線y=﹣4的交點(diǎn)為(﹣1,﹣4),結(jié)合圖像可得﹣1≤x<2﹣或0≤x≤1或3≤x<2+時,﹣4≤y<0;
(3)通過畫函數(shù)的圖象,分類討論求解即可.
【解析】(1)∵已知二次函數(shù)y=x2+bx+m圖象的對稱軸為直線x=2,
∴b=﹣4;
(2)如圖1:①令x2+bx+m=0,
解得x=2﹣或x=2+,
∵M(jìn)在N的左側(cè),
∴M(2﹣,0),N(2+,0),
∴MN=2,MN的中點(diǎn)坐標(biāo)為(2,0),
∵△MNP為直角三角形,
∴=,
解得m=0(舍)或m=﹣1;
②∵m=﹣1,
∴y=x2﹣4x﹣1(x≥0),
令x2﹣4x﹣1=﹣4,
解得x=1或x=3,
∴拋物線y=x2﹣4x﹣1(x≥0)與直線y=﹣4的交點(diǎn)為(1,﹣4),(3,﹣4),
∵y=x2﹣4x﹣1關(guān)于x軸對稱的拋物線解析式為y=﹣x2+4x+1(x<0),
當(dāng)﹣x2+4x+1=﹣4時,解得x=5(舍)或x=﹣1,
∴拋物線y=﹣x2+4x+1(x<0)與直線y=﹣4的交點(diǎn)為(﹣1,﹣4),
∴﹣1≤x<2﹣或0≤x≤1或3≤x<2+時,﹣4≤y<0;
(3)y=x2﹣4x+m關(guān)于x軸對稱的拋物線解析式為y=﹣x2+4x﹣m(x<0),
如圖2,當(dāng)y=﹣x2+4x﹣m(x<0)經(jīng)過點(diǎn)A時,﹣1﹣4﹣m=﹣1,
解得m=﹣4,
∴y=x2﹣4x﹣4(x≥0),當(dāng)x=5時,y=1,
∴y=x2﹣4x﹣4(x≥0)與線段AB有一個交點(diǎn),
∴m=﹣4時,當(dāng)線段AB與圖象C恰有兩個公共點(diǎn);
如圖3,當(dāng)y=x2﹣4x+m(x≥0)經(jīng)過點(diǎn)(0,﹣1)時,m=﹣1,
此時圖象C與線段AB有三個公共點(diǎn),
∴﹣4≤m<﹣1時,線段AB與圖象C恰有兩個公共點(diǎn);
如圖4,當(dāng)y=﹣x2+4x﹣m(x<0)經(jīng)過點(diǎn)(0,﹣1)時,m=1,
此時圖象C與線段AB有兩個公共點(diǎn),
當(dāng)y=x2﹣4x+m(x≥0)的頂點(diǎn)在線段AB上時,m﹣4=﹣1,
解得m=3,
此時圖象C與線段AB有一個公共點(diǎn),
∴1≤m<3時,線段AB與圖象C恰有兩個公共點(diǎn);
綜上所述:﹣4≤m<﹣1或1≤m<3時,線段AB與圖象C恰有兩個公共點(diǎn).
【例2】.(2022?湖北)如圖,在平面直角坐標(biāo)系中,已知拋物線y=x2﹣2x﹣3的頂點(diǎn)為A,與y軸交于點(diǎn)C,線段CB∥x軸,交該拋物線于另一點(diǎn)B.
(1)求點(diǎn)B的坐標(biāo)及直線AC的解析式;
(2)當(dāng)二次函數(shù)y=x2﹣2x﹣3的自變量x滿足m≤x≤m+2時,此函數(shù)的最大值為p,最小值為q,且p﹣q=2,求m的值;
(3)平移拋物線y=x2﹣2x﹣3,使其頂點(diǎn)始終在直線AC上移動,當(dāng)平移后的拋物線與射線BA只有一個公共點(diǎn)時,設(shè)此時拋物線的頂點(diǎn)的橫坐標(biāo)為n,請直接寫出n的取值范圍.
【分析】(1)求出A、B、C三點(diǎn)坐標(biāo),再用待定系數(shù)法求直線AC的解析式即可;
(2)分四種情況討論:①當(dāng)m>1時,p﹣q=(m+2)2﹣2(m+2)﹣3﹣m2+2m+3=2,解得m=(舍);②當(dāng)m+2<1,即m<﹣1,p﹣q=m2﹣2m﹣3﹣(m+2)2+2(m+2)+3=2,解得m=﹣(舍);③當(dāng)m≤1≤m+1,即0≤m≤1,p﹣q=(m+2)2﹣2(m+2)﹣3+4=2,解得m=﹣1或m=﹣﹣1(舍);④當(dāng)m+1<1≤m+2,即﹣1≤m<0,p﹣q=m2﹣2m﹣3+4=2,解得m=+1(舍)或m=﹣+1;
(3)分兩種情況討論:①當(dāng)拋物線向左平移h個單位,則向上平移h個單位,平移后的拋物線解析式為y=(x﹣1+h)2﹣4+h,求出直線BA的解析式為y=x﹣5,聯(lián)立方程組,由Δ=0時,解得h=,此時拋物線的頂點(diǎn)為(,﹣),此時平移后的拋物線與射線BA只有一個公共點(diǎn);②當(dāng)拋物線向右平移k個單位,則向下平移k個單位,平移后的拋物線解析式為y=(x﹣1﹣k)2﹣4﹣k,當(dāng)拋物線經(jīng)過點(diǎn)B時,此時拋物線的頂點(diǎn)坐標(biāo)為(4,﹣7),此時平移后的拋物線與射線BA只有一個公共點(diǎn);當(dāng)拋物線的頂點(diǎn)為(1,﹣4)時,平移后的拋物線與射線BA有兩個公共點(diǎn),由此可求解.
【解析】(1)∵y=x2﹣2x﹣3=(x﹣1)2﹣4,
∴頂點(diǎn)A(1,﹣4),
令x=0,則y=﹣3,
∴C(0,﹣3),
∵CB∥x軸,
∴B(2,﹣3),
設(shè)直線AC解析式為y=kx+b,
,
解得,
∴y=﹣x﹣3;
(2)∵拋物線y=x2﹣2x﹣3的對稱軸為直線x=1,
①當(dāng)m>1時,
x=m時,q=m2﹣2m﹣3,
x=m+2時,p=(m+2)2﹣2(m+2)﹣3,
∴p﹣q=(m+2)2﹣2(m+2)﹣3﹣m2+2m+3=2,
解得m=(舍);
②當(dāng)m+2<1,即m<﹣1,
x=m時,p=m2﹣2m﹣3,
x=m+2時,q=(m+2)2﹣2(m+2)﹣3,
∴p﹣q=m2﹣2m﹣3﹣(m+2)2+2(m+2)+3=2,
解得m=﹣(舍);
③當(dāng)m≤1≤m+1,即0≤m≤1,
x=1時,q=﹣4,
x=m+2時,p=(m+2)2﹣2(m+2)﹣3,
∴p﹣q=(m+2)2﹣2(m+2)﹣3+4=2,
解得m=﹣1或m=﹣﹣1(舍);
④當(dāng)m+1<1≤m+2,即﹣1≤m<0,
x=1時,q=﹣4,
x=m時,p=m2﹣2m﹣3,
∴p﹣q=m2﹣2m﹣3+4=2,
解得m=1+(舍)或m=1﹣,
綜上所述:m的值﹣1或1﹣;
(3)設(shè)直線AC的解析式為y=kx+b,
∴,
解得,
∴y=﹣x﹣3,
①如圖1,當(dāng)拋物線向左平移h個單位,則向上平移h個單位,
∴平移后的拋物線解析式為y=(x﹣1+h)2﹣4+h,
設(shè)直線BA的解析式為y=k'x+b',
∴,
解得,
∴y=x﹣5,
聯(lián)立方程組,
整理得x2﹣(3﹣2h)x+h2﹣h+2=0,
當(dāng)Δ=0時,(3﹣2h)2﹣4(h2﹣h+2)=0,
解得h=,
此時拋物線的頂點(diǎn)為(,﹣),此時平移后的拋物線與射線BA只有一個公共點(diǎn);
②如圖2,當(dāng)拋物線向右平移k個單位,則向下平移k個單位,
∴平移后的拋物線解析式為y=(x﹣1﹣k)2﹣4﹣k,
當(dāng)拋物線經(jīng)過點(diǎn)B時,(2﹣1﹣k)2﹣4﹣k=﹣3,
解得k=0(舍)或k=3,
此時拋物線的頂點(diǎn)坐標(biāo)為(4,﹣7),此時平移后的拋物線與射線BA只有一個公共點(diǎn),
當(dāng)拋物線的頂點(diǎn)為(1,﹣4)時,平移后的拋物線與射線BA有兩個公共點(diǎn),
∴綜上所述:1<n≤4或n=.
【例3】(2022?張家界)如圖,已知拋物線y=ax2+bx+3(a≠0)與x軸交于A(1,0),B(4,0)兩點(diǎn),與y軸交于點(diǎn)C,點(diǎn)D為拋物線的頂點(diǎn).
(1)求拋物線的函數(shù)表達(dá)式及點(diǎn)D的坐標(biāo);
(2)若四邊形BCEF為矩形,CE=3.點(diǎn)M以每秒1個單位的速度從點(diǎn)C沿CE向點(diǎn)E運(yùn)動,同時點(diǎn)N以每秒2個單位的速度從點(diǎn)E沿EF向點(diǎn)F運(yùn)動,一點(diǎn)到達(dá)終點(diǎn),另一點(diǎn)隨之停止.當(dāng)以M、E、N為頂點(diǎn)的三角形與△BOC相似時,求運(yùn)動時間t的值;
(3)拋物線的對稱軸與x軸交于點(diǎn)P,點(diǎn)G是點(diǎn)P關(guān)于點(diǎn)D的對稱點(diǎn),點(diǎn)Q是x軸下方拋物線上的動點(diǎn).若過點(diǎn)Q的直線l:y=kx+m(|k|)與拋物線只有一個公共點(diǎn),且分別與線段GA、GB相交于點(diǎn)H、K,求證:GH+GK為定值.
【分析】(1)二次函數(shù)表達(dá)式可設(shè)為:y=ax2+bx+3,將A(1,0)、B(4,0)代入y=ax2+bx+3,解方程可得a和b的值,再利用頂點(diǎn)坐標(biāo)公式可得點(diǎn)D的坐標(biāo);
(2)根據(jù)t秒后點(diǎn)M的運(yùn)動距離為CM=t,則ME=3﹣t,點(diǎn)N的運(yùn)動距離為EN=2t.分兩種情形,當(dāng)△EMN∽△OBC時,得,解得t=;當(dāng)△EMN∽△OCB時,得,解得t=;
(3)首先利用中點(diǎn)坐標(biāo)公式可得點(diǎn)G的坐標(biāo),利用待定系數(shù)法求出直線AG和BG的解析式,再根據(jù)直線l:y=kx+m與拋物線只有一個公共點(diǎn),聯(lián)立兩函數(shù)解析式,可得Δ=0,再求出點(diǎn)H和k的橫坐標(biāo),從而解決問題.
【解析】(1)設(shè)二次函數(shù)表達(dá)式為:y=ax2+bx+3,
將A(1,0)、B(4,0)代入y=ax2+bx+3得:
,
解得,
∴拋物線的函數(shù)表達(dá)式為:,
又∵=,==,
∴頂點(diǎn)為D;
(2)依題意,t秒后點(diǎn)M的運(yùn)動距離為CM=t,則ME=3﹣t,點(diǎn)N的運(yùn)動距離為EN=2t.
①當(dāng)△EMN∽△OBC時,
∴,
解得t=;
②當(dāng)△EMN∽△OCB時,
∴,
解得t=;
綜上所述,當(dāng)或時,以M、E、N為頂點(diǎn)的三角形與△BOC相似;
(3)∵點(diǎn)關(guān)于點(diǎn)D的對稱點(diǎn)為點(diǎn)G,
∴,
∵直線l:y=kx+m與拋物線只有一個公共點(diǎn),
∴只有一個實(shí)數(shù)解,
∴Δ=0,
即:,
解得:,
利用待定系數(shù)法可得直線GA的解析式為:,直線GB的解析式為:,
聯(lián)立,結(jié)合已知,
解得:xH=,
同理可得:xK=,
則:GH==,GK==×,
∴GH+GK=+×=,
∴GH+GK的值為.
【例4】(2022?沈陽)如圖,在平面直角坐標(biāo)系中,拋物線y=ax2+bx﹣3經(jīng)過點(diǎn)B(6,0)和點(diǎn)D(4,﹣3),與x軸的另一個交點(diǎn)為A,與y軸交于點(diǎn)C,作直線AD.
(1)①求拋物線的函數(shù)表達(dá)式;
②直接寫出直線AD的函數(shù)表達(dá)式;
(2)點(diǎn)E是直線AD下方的拋物線上一點(diǎn),連接BE交AD于點(diǎn)F,連接BD,DE,△BDF的面積記為S1,△DEF的面積記為S2,當(dāng)S1=2S2時,求點(diǎn)E的坐標(biāo);
(3)點(diǎn)G為拋物線的頂點(diǎn),將拋物線圖象中x軸下方的部分沿x軸向上翻折,與拋物線剩下的部分組成新的曲線記為C1,點(diǎn)C的對應(yīng)點(diǎn)為C′,點(diǎn)G的對應(yīng)點(diǎn)為G′,將曲線C1沿y軸向下平移n個單位長度(0<n<6).曲線C1與直線BC的公共點(diǎn)中,選兩個公共點(diǎn)記作點(diǎn)P和點(diǎn)Q,若四邊形C′G′QP是平行四邊形,直接寫出點(diǎn)P的坐標(biāo).
【分析】(1)運(yùn)用待定系數(shù)法即可求得拋物線解析式和直線AD的解析式;
(2)設(shè)點(diǎn)E(t,t2﹣t﹣3),F(xiàn)(x,y),過點(diǎn)E作EM⊥x軸于點(diǎn)M,過點(diǎn)F作FN⊥x軸于點(diǎn)N,如圖1,根據(jù)三角形面積關(guān)系可得=,由EM∥FN,可得△BFN∽△BEM,得出===,可求得F(2+t,t2﹣t﹣2),代入直線AD的解析式即可求得點(diǎn)E的坐標(biāo);
(3)根據(jù)題意可得:點(diǎn)C′(0,3),G′(2,4),向上翻折部分的圖象解析式為y=﹣(x﹣2)2+4,向上翻折部分平移后的函數(shù)解析式為y=﹣(x﹣2)2+4﹣n,平移后拋物線剩下部分的解析式為y=(x﹣2)2﹣4﹣n,利用待定系數(shù)法可得:直線BC的解析式為y=x﹣3,直線C′G′的解析式為y=x+3,由四邊形C′G′QP是平行四邊形,分類討論即可.
【解析】(1)①∵拋物線y=ax2+bx﹣3經(jīng)過點(diǎn)B(6,0)和點(diǎn)D(4,﹣3),
∴,
解得:,
∴拋物線的函數(shù)表達(dá)式為y=x2﹣x﹣3;
②由①得y=x2﹣x﹣3,
當(dāng)y=0時,x2﹣x﹣3=0,
解得:x1=6,x2=﹣2,
∴A(﹣2,0),
設(shè)直線AD的函數(shù)表達(dá)式為y=kx+d,則,
解得:,
∴直線AD的函數(shù)表達(dá)式為y=x﹣1;
(2)設(shè)點(diǎn)E(t,t2﹣t﹣3),F(xiàn)(x,y),過點(diǎn)E作EM⊥x軸于點(diǎn)M,過點(diǎn)F作FN⊥x軸于點(diǎn)N,如圖1,
∵S1=2S2,即=2,
∴=2,
∴=,
∵EM⊥x軸,F(xiàn)N⊥x軸,
∴EM∥FN,
∴△BFN∽△BEM,
∴===,
∵BM=6﹣t,EM=﹣(t2﹣t﹣3)=﹣t2+t+3,
∴BN=(6﹣t),F(xiàn)N=(﹣t2+t+3),
∴x=OB﹣BN=6﹣(6﹣t)=2+t,y=﹣(﹣t2+t+3)=t2﹣t﹣2,
∴F(2+t,t2﹣t﹣2),
∵點(diǎn)F在直線AD上,
∴t2﹣t﹣2=﹣(2+t)﹣1,
解得:t1=0,t2=2,
∴E(0,﹣3)或(2,﹣4);
(3)∵y=x2﹣x﹣3=(x﹣2)2﹣4,
∴頂點(diǎn)坐標(biāo)為G(2,﹣4),
當(dāng)x=0時,y=3,即點(diǎn)C (0,﹣3),
∴點(diǎn)C′(0,3),G′(2,4),
∴向上翻折部分的圖象解析式為y=﹣(x﹣2)2+4,
∴向上翻折部分平移后的函數(shù)解析式為y=﹣(x﹣2)2+4﹣n,平移后拋物線剩下部分的解析式為y=(x﹣2)2﹣4﹣n,
設(shè)直線BC的解析式為y=k′x+d′(k′≠0),
把點(diǎn)B(6,0),C(0,﹣3)代入得:,
解得:,
∴直線BC的解析式為y=x﹣3,
同理直線C′G′的解析式為y=x+3,
∴BC∥C′G′,
設(shè)點(diǎn)P的坐標(biāo)為(s,s﹣3),
∵點(diǎn)C′(0,3),G′(2,4),
∴點(diǎn)C′向右平移2個單位,再向上平移1個單位得到點(diǎn)G′,
∵四邊形C′G′QP是平行四邊形,
∴點(diǎn)Q(s+2,s﹣2),
當(dāng)點(diǎn)P,Q均在向上翻折部分平移后的圖象上時,
則,
解得:(不符合題意,舍去),
當(dāng)點(diǎn)P在向上翻折部分平移后的圖象上,點(diǎn)Q在平移后拋物線剩下部分的圖象上時,
則,
解得:或(不合題意,舍去),
當(dāng)點(diǎn)P在平移后拋物線剩下部分的圖象上,點(diǎn)Q在向上翻折部分平移后的圖象上時,
則,
解得:或(不合題意,舍去),
綜上所述,點(diǎn)P的坐標(biāo)為(1+,)或(1﹣,).
一.解答題(共20小題)
1.(2022?鐘樓區(qū)校級模擬)如圖,已知二次函數(shù)y=x2+mx+m+的圖象與x軸交于點(diǎn)A、B(點(diǎn)A在點(diǎn)B的左側(cè)),與y軸交于點(diǎn)C(0,﹣),P是拋物線在直線AC上方圖象上一動點(diǎn).
(1)求二次函數(shù)的表達(dá)式;
(2)求△PAC面積的最大值,并求此時點(diǎn)P的坐標(biāo);
(3)在(2)的條件下,拋物線在點(diǎn)A、B之間的部分(含點(diǎn)A、B)沿x軸向下翻折,得到圖象G.現(xiàn)將圖象G沿直線AC平移,得到新的圖象M與線段PC只有一個公共點(diǎn),請直接寫出圖象M的頂點(diǎn)橫坐標(biāo)n的取值范圍.
【分析】(1)利用待定系數(shù)法即可求得答案;
(2)令y=0,可求得:A(﹣5,0),B(﹣1,0),再運(yùn)用待定系數(shù)法求得直線AC的解析式為y=﹣x﹣,如圖1,設(shè)P(t,﹣t2﹣3t﹣),過點(diǎn)P作PH∥y軸交直線AC于點(diǎn)H,則PH=﹣t2﹣t,利用S△PAC=S△PAH+S△PCH=﹣(t+)2+,即可運(yùn)用二次函數(shù)求最值的方法求得答案;
(3)運(yùn)用翻折變換的性質(zhì)可得圖象G的函數(shù)解析式為:y=(x+3)2﹣2,頂點(diǎn)坐標(biāo)為(﹣3,﹣2),進(jìn)而根據(jù)平移規(guī)律可得:圖象M的函數(shù)解析式為:y=(x﹣n)2﹣n﹣,頂點(diǎn)坐標(biāo)為(n,﹣n﹣),當(dāng)圖象M經(jīng)過點(diǎn)C(0,﹣)時,可求得:n=﹣1或n=2,當(dāng)圖象M的端點(diǎn)B在PC上時,可求得:n=﹣或n=(舍去),就看得出:圖象M的頂點(diǎn)橫坐標(biāo)n的取值范圍為:﹣≤n≤﹣1或n=2.
【解析】(1)∵拋物線y=﹣x2+mx+m+與y軸交于點(diǎn)C(0,﹣),
∴m+=﹣,
解得:m=﹣3,
∴該拋物線的解析式為:y=﹣x2﹣3x﹣;
(2)在y=﹣x2﹣3x﹣中,令y=0,
得:﹣x2﹣3x﹣=0,
解得:x1=﹣5,x2=﹣1,
∴A(﹣5,0),B(﹣1,0),
設(shè)直線AC的解析式為y=kx+b,
∵A(﹣5,0),C(0,﹣),
∴,
解得:,
∴直線AC的解析式為y=﹣x﹣,
如圖1,設(shè)P(t,﹣t2﹣3t﹣),過點(diǎn)P作PH∥y軸交直線AC于點(diǎn)H,
則H(t,﹣t﹣),
∴PH=﹣t2﹣3t﹣﹣(﹣t﹣)=﹣t2﹣t,
∴S△PAC=S△PAH+S△PCH
=?PH?(xP﹣xA)+?PH?(xC﹣xP)
=?PH?(xC﹣xA)
=×(﹣t2﹣t)×[0﹣(﹣5)]
=t2﹣t
=﹣(t+)2+,
∴當(dāng)t=﹣時,S△PAC取得最大值,
此時,點(diǎn)P的坐標(biāo)為(﹣,);
(3)如圖2,拋物線y=﹣x2﹣3x﹣在點(diǎn)A、B之間的部分(含點(diǎn)A、B)沿x軸向下翻折,得到圖象G,
∵y=﹣x2﹣3x﹣=(x+3)2+2,頂點(diǎn)為(﹣3,2),
∴圖象G的函數(shù)解析式為:y=(x+3)2﹣2,頂點(diǎn)坐標(biāo)為(﹣3,﹣2),
∵圖象G沿直線AC平移,得到新的圖象M,頂點(diǎn)運(yùn)動的路徑為直線y=﹣x﹣,
∴圖象M的頂點(diǎn)坐標(biāo)為(n,﹣n﹣),
∴圖象M的函數(shù)解析式為:y=(x﹣n)2﹣n﹣,
當(dāng)圖象M經(jīng)過點(diǎn)C(0,﹣)時,
則:﹣=(0﹣n)2﹣n﹣,
解得:n=﹣1或n=2,
當(dāng)圖象M的端點(diǎn)B在PC上時,
∵線段PC的解析式為:y=﹣x﹣(﹣≤x≤0),點(diǎn)B(﹣1,0)運(yùn)動的路徑為直線y=﹣x﹣,
∴聯(lián)立可得:,
解得:,
將代入y=(x﹣n)2﹣n﹣,可得:(﹣﹣n)2﹣n﹣=,
解得:n=﹣或n=(舍去),
∴圖象M的頂點(diǎn)橫坐標(biāo)n的取值范圍為:﹣≤n≤﹣1或n=2.
2.(2022?保定一模)如圖,關(guān)于x的二次函數(shù)y=x2﹣2x+t2+2t﹣5的圖象記為L,點(diǎn)P是L上對稱軸右側(cè)的一點(diǎn),作PQ⊥y軸,與L在對稱軸左側(cè)交于點(diǎn)Q;點(diǎn)A,B的坐標(biāo)分別為(1,0),(1,1),連接AB.
(1)若t=1,設(shè)點(diǎn)P,Q的橫坐標(biāo)分別為m,n,求n關(guān)于m的關(guān)系式;
(2)若L與線段AB有公共點(diǎn),求t的取值范圍;
(3)當(dāng)2t﹣3<x<2t﹣1時,y的最小值為﹣,直接寫出t的值.
【分析】(1)當(dāng)t=1時,拋物線為y=x2﹣2x﹣2,可求得它的對稱軸為直線x=1,由點(diǎn)P與點(diǎn)Q關(guān)于直線x=1對稱得m+n=2,即可求得n關(guān)于m的關(guān)系式;
(2)將y=x2﹣2x+t2+2t﹣5配成頂點(diǎn)式y(tǒng)=(x﹣1)2+t2+2t﹣6,則拋物線的對稱軸為直線x=1,頂點(diǎn)坐標(biāo)為(1,t2+2t﹣6),再說明線段AB在直線x=1上,由L與線段AB有公共點(diǎn)可列不等式組得0≤t2+2t﹣6≤1,解不等式組求出它的解集即可;
(3)分三種情況,一是直線x=2t﹣1在拋物線的對稱軸的左側(cè),在2t﹣3<x<2t﹣1范圍內(nèi)圖象不存在最低點(diǎn),因此不存在y的最小值;二是直線x=1在直線x=2t﹣3與直線x=2t﹣1之間時,拋物線的頂點(diǎn)為最低點(diǎn),可列方程t2+2t﹣6=﹣,解方程求出符合題意的t值;三是直線x=2t﹣3在拋物線的對稱軸的右側(cè),在2t﹣3<x<2t﹣1范圍內(nèi)圖象不存在最低點(diǎn),因此不存在y的最小值.
【解析】(1)如圖1,當(dāng)t=1時,L為拋物線y=x2﹣2x﹣2,
∵y=x2﹣2x﹣2=(x﹣1)2﹣3,
∴該拋物線的對稱軸為直線x=1,
∵點(diǎn)P、Q分別是對稱軸右側(cè)、左側(cè)L上的點(diǎn),且PQ⊥y軸,
∴m+n=2,
∴n=﹣m+2(m>1).
(2)如圖2,L為拋物線y=x2﹣2x+t2+2t﹣5=(x﹣1)2+t2+2t﹣6,
∴L的對稱軸為直線x=1,頂點(diǎn)坐標(biāo)為(1,t2+2t﹣6),
∵A(1,0),B(1,1),
∴線段AB在直線x=1上,
∵L與線段AB有公共點(diǎn),
∴0≤t2+2t﹣6≤1,
解得﹣1﹣2≤t≤﹣1﹣或﹣1+≤t≤﹣1+2,
∴t的取值范圍是﹣1﹣2≤t≤﹣1﹣或﹣1+≤t≤﹣1+2.
(3)當(dāng)2t﹣1<1,即t<1時,如圖3,
∵在2t﹣3<x<2t﹣1范圍內(nèi)圖象不存在最低點(diǎn),
∴此時不存在y的最小值;
當(dāng)2t﹣1≥1且2t﹣3≤1,即1≤t≤2時,如圖4,
∵L的頂點(diǎn)為最低點(diǎn),
∴t2+2t﹣6=﹣,
解得t1=,t2=,
∵<1,
∴t2=不符合題意,舍去;
當(dāng)2t﹣3>1,即t>2時,如圖5,
∵在2t﹣3<x<2t﹣1范圍內(nèi)圖象不存在最低點(diǎn),
∴此時不存在y的最小值,
綜上所述,t的值為.
3.(2022?廣陵區(qū)校級二模)在平面直角坐標(biāo)系中,已知函數(shù)y1=2x和函數(shù)y2=﹣x+6,不論x取何值,y0都取y1與y2二者之中的較小值.
(1)求函數(shù)y1和y2圖象的交點(diǎn)坐標(biāo),并直接寫出y0關(guān)于x的函數(shù)關(guān)系式;
(2)現(xiàn)有二次函數(shù)y=x2﹣8x+c,若函數(shù)y0和y都隨著x的增大而減小,求自變量x的取值范圍;
(3)在(2)的結(jié)論下,若函數(shù)y0和y的圖象有且只有一個公共點(diǎn),求c的取值范圍.
【分析】(1)聯(lián)立兩函數(shù)解析式求出交點(diǎn)坐標(biāo),然后根據(jù)一次函數(shù)的增減性解答;
(2)根據(jù)一次函數(shù)的增減性判斷出x≥2,再根據(jù)二次函數(shù)解析式求出對稱軸,然后根據(jù)二次函數(shù)的增減性可得x<4,從而得解;
(3)①若函數(shù)y=x2﹣8x+c與y0=﹣x+6只有一個交點(diǎn),聯(lián)立兩函數(shù)解析式整理得到關(guān)于x的一元二次方程,利用根的判別式Δ=0求出c的值,然后求出x的值,若在x的取值范圍內(nèi),則符合;②若函數(shù)y=x2﹣8x+c與y0=﹣x+6有兩個交點(diǎn),先利用根的判別式求出c的取值范圍,先求出x=2與x=4時的函數(shù)值,然后利用一個解在x的范圍內(nèi),另一個解不在x的范圍內(nèi)列出不等式組求解即可.
【解析】(1)∵,
∴,
∴函數(shù)y1和y2圖象交點(diǎn)坐標(biāo)(2,4);
y0關(guān)于x的函數(shù)關(guān)系式為y0= ;
(2)∵對于函數(shù)y0,y0隨x的增大而減小,
∴y0=﹣x+6(x ≥2),
又∵函數(shù)y=x 2﹣8x+c的對稱軸為直線x=4,且a=1>0,
∴當(dāng)x<4時,y隨x的增大而減小,
∴2≤x <4;
(3)①若函數(shù)y=x 2﹣8x+c與y0=﹣x+6只有一個交點(diǎn),且交點(diǎn)在2<x <4范圍內(nèi),
則x 2﹣8x+c=﹣x+6,即x 2﹣7x+( c﹣6)=0,
∴Δ=(﹣7)2﹣4( c﹣6)=73﹣4c=0,
解得c= ,
此時x1=x2= ,符合2<x <4,
∴c= ;
②若函數(shù)y=x 2﹣8x+c與y0=﹣x+6有兩個交點(diǎn),其中一個在2<x <4范圍內(nèi),另一個在2<x <4范圍外,
∴Δ=73﹣4c>0,
解得c < ,
∵對于函數(shù)y0,當(dāng)x=2時,y0=4;當(dāng)x=4時y0=2,
又∵當(dāng)2<x <4時,y隨x的增大而減小,
若y=x 2﹣8x+c與y0=﹣x+6在2<x <4內(nèi)有一個交點(diǎn),
則當(dāng)x=2時y>y0;當(dāng)x=4時y<y0,
即當(dāng)x=2時,y≥4;當(dāng)x=4時,y≤2,
∴,
解得16<c <18,
又c < ,
∴16<c <18,
綜上所述,c的取值范圍是:c= 或16<c <18.
4.(2022?金華模擬)在平面直角坐標(biāo)系中,二次函數(shù)y=x2﹣2mx+6m(x≤2m,m為常數(shù))的圖象記作G,圖象G上點(diǎn)A的橫坐標(biāo)為2m.
(1)當(dāng)m=1,求圖象G的最低點(diǎn)坐標(biāo);
(2)平面內(nèi)有點(diǎn)C(﹣2,2).當(dāng)AC不與坐標(biāo)軸平行時,以AC為對角線構(gòu)造矩形ABCD,AB與x軸平行,BC與y軸平行.
①若矩形ABCD為正方形時,求點(diǎn)A坐標(biāo);
②圖象G與矩形ABCD的邊有兩個公共點(diǎn)時,求m的取值范圍.
【分析】(1)由m=1代入拋物線解析式,將二次函數(shù)解析式化為頂點(diǎn)式求解;
(2)①將x=2m代入拋物線解析式求出點(diǎn)A坐標(biāo),由正方形的性質(zhì)即可求解;
②分類討論,數(shù)形結(jié)合解題,根據(jù)A點(diǎn)在圖象G上,再在圖象G上找一個點(diǎn)可以滿足條件,然后根據(jù)m的取值范圍進(jìn)行分類討論進(jìn)行解題即可.
【解析】(1)m=1時,y=x2﹣2x+6=(x﹣1)2+5,
∴頂點(diǎn)為(1,5),
∵x≤2,
∴圖象G的最低點(diǎn)坐標(biāo)為(1,5);
(2)①當(dāng)x=2m時,y=6m,
∴A(2m,6m),
∵C(﹣2,2),
∵正方形ABCD中,AB與x軸平行,BC與y軸平行,
∴B(﹣2,6m),
同理得D(2m,2),
∵AD=CD,
∴|6m﹣2|=|2m+2|,
∴2m+2=﹣6m+2或2m+2=﹣2+6m,
解得m=0或m=1,
∴點(diǎn)A的坐標(biāo)為(0,0)或(2,6);
②∵點(diǎn)A在圖象G上,
∴圖象G與矩形ABCD已經(jīng)有一個公共點(diǎn)A,
∵圖象G與矩形ABCD的邊有兩個公共點(diǎn),
∴只需圖象G與矩形ABCD的邊再由一個公共點(diǎn)即可;
∵點(diǎn)A的橫坐標(biāo)為2m,
∴A(2m,6m),
當(dāng)x=﹣2時,y=4+10m,
當(dāng)4+10m=6m時,m=﹣1,
如圖1,當(dāng)m<﹣1時,圖象G在x≤2m時,y隨x的增大而減小,
∴矩形與圖象G只有一個交點(diǎn)A;
當(dāng)m=﹣1時,圖象G在x≤2m時,y隨x的增大而減小,
當(dāng)﹣1<m≤0時,圖象G與矩形有兩個交點(diǎn);
當(dāng)經(jīng)過點(diǎn)C時,4+10m=2,
解得m=﹣,
∴m>﹣時,圖象G與矩形有兩個交點(diǎn);
如圖3,
當(dāng)6m=2時,即m=,
當(dāng)0<m<時,2m>m,
∵x2﹣2mx+4m=6m,
整理得,x2﹣2mx=0,
∵Δ=4m2≥0,
∵m≠0,
∴Δ>0,
此時圖象G與AB邊有另一個交點(diǎn),
∴此時圖象G與矩形ABCD有三個交點(diǎn),
當(dāng)m=時,A點(diǎn)坐標(biāo)為(,2),此時AC不與x軸平行,不符合題意;
當(dāng)m>時,此時圖象G與矩形ABCD有兩個交點(diǎn);
綜上所述:﹣1<m≤0或m>時,圖象G與矩形ABCD有兩個交點(diǎn).
5.(2022?清鎮(zhèn)市模擬)在平面直角坐標(biāo)系中,拋物線y=ax2﹣2a2x+1(a≠0)與y軸交于點(diǎn)A,過點(diǎn)A作x軸的平行線與拋物線交于點(diǎn)B.
(1)拋物線的對稱軸為直線x= a ;(用含字母a的代數(shù)式表示)
(2)若AB=2,求二次函數(shù)的表達(dá)式;
(3)已知點(diǎn)P(a+4,1),Q(0,2),如果拋物線與線段PQ恰有一個公共點(diǎn),求a的取值范圍.
【分析】(1)由拋物線對稱軸為直線x=﹣求解.
(2)由拋物線對稱軸及點(diǎn)A坐標(biāo)可得點(diǎn)B坐標(biāo),進(jìn)而求解.
(3)分類討論a>0與a<0,根據(jù)點(diǎn)A,B,P,Q的坐標(biāo),結(jié)合圖象求解.
【解析】(1)∵y=ax2﹣2a2x+1,
∴拋物線對稱軸為直線x=﹣=a.
故答案為:a.
(2)∵A,B關(guān)于拋物線對稱軸對稱,
∴AB=|2a|=2,
當(dāng)a>0時,a=1,
∴y=x2﹣2x+1,
當(dāng)a<0時,a=﹣1,
∴y=﹣x2﹣2x+1.
(3)將x=0代入y=ax2﹣2a2x+1得y=2,
∴點(diǎn)A坐標(biāo)為(0,1),
當(dāng)a>0時,拋物線開口向上,點(diǎn)Q(0,2)在點(diǎn)A(0,1)上方,
∵點(diǎn)B與點(diǎn)A關(guān)于拋物線對稱軸對稱,
∴點(diǎn)B坐標(biāo)為(2a,1),
∴當(dāng)a+4≥2a時,點(diǎn)P在拋物線上或在拋物線外部,符合題意,
解得a≤4,
當(dāng)a<0時,點(diǎn)Q在拋物線上方,點(diǎn)B在點(diǎn)A左側(cè),
當(dāng)點(diǎn)P在拋物線內(nèi)部時,滿足題意,
∴2a≤a+4≤0,
解得a≤﹣4,
綜上所述,a≤﹣4或0<a≤4.
6.(2022?五華區(qū)三模)已知拋物線y=ax2﹣mx+2m﹣3經(jīng)過點(diǎn)A(2,﹣4).
(1)求a的值;
(2)若拋物線與y軸的公共點(diǎn)為(0,﹣1),拋物線與x軸是否有公共點(diǎn),若有,求出公共點(diǎn)的坐標(biāo);若沒有,請說明理由;
(3)當(dāng)2≤x≤4時,設(shè)二次函數(shù)y=ax2﹣mx+2m﹣3的最大值為M,最小值為N,若=,求m的值.
【分析】(1)把點(diǎn)A坐標(biāo)代入拋物線解析式即可求出a;
(2)由(1)知a=﹣,再由拋物線與y軸的交點(diǎn)為(0,﹣1)可以求出m的值,然后由Δ=0,可以得拋物線與x軸有一個公共點(diǎn),再令y=0解方程求出x即可;
(3)先求出拋物線對稱軸,然后分﹣2m<2,2≤﹣2m≤4,﹣2m>4三種情況分別求出函數(shù)的最大值M和最小值N,由=求出m的值.
【解析】(1)∵拋物線y=ax2﹣mx+2m﹣3經(jīng)過點(diǎn)A(2,﹣4),
∴4a﹣2m+2m﹣3=﹣4,
解得:a=﹣;
(2)由(1)知a=﹣,
∴拋物線解析式為y=﹣x2﹣mx+2m﹣3,
∵拋物線與y軸的公共點(diǎn)為(0,﹣1),
∴2m﹣3=﹣1,
解得m=1,
∴y=﹣x2﹣x﹣1,
∴Δ=b2﹣4ac=(﹣1)2﹣4×(﹣)×(﹣1)=1﹣1=0,
∴拋物線與x軸是有一個公共點(diǎn),
令y=0,則﹣x2﹣x﹣1=0,
解得:x1=x2=﹣2,
∴公共點(diǎn)的坐標(biāo)為(﹣2,0);
(3)由(1)知,拋物線解析式為y=﹣x2﹣mx+2m﹣3,
∴對稱軸為直線x=﹣=﹣2m,
①當(dāng)﹣2m<2,即m>﹣1時,
∵a<0,拋物線開口向下,
∴當(dāng)2≤x≤4時,y隨x的增大而減小,
∴當(dāng)x=2時,M=y(tǒng)max=﹣×22﹣2m+2m﹣3=﹣4,
當(dāng)x=4時,N=y(tǒng)min=﹣×16﹣4m+2m﹣3=﹣2m﹣7,
∵=,
∴=,
解得:m=﹣,不符合題意;
②當(dāng)2≤﹣2m≤4即﹣2≤m≤﹣1時,
若直線x=2與直線x=﹣2m接近時,
則當(dāng)x=﹣2m時y取得最大值,即M=﹣×(﹣2m)2﹣m×(﹣2m)+2m﹣3=m2+2m﹣3,
當(dāng)x=4時,y取得最小值,即N=﹣×42﹣4m+2m﹣3=﹣2m﹣7,
∵=,
∴=,
解得:m1=﹣,m2=﹣(不合題意,舍去);
若直線x=4與直線x=﹣2m接近時,
則當(dāng)x=﹣2m時y取得最大值,即M=﹣×(﹣2m)2﹣m×(﹣2m)+2m﹣3=m2+2m﹣3,
當(dāng)x=2時,y取得最小值,即N=﹣×22﹣2m+2m﹣3=﹣4,
∵=,
∴=,
解得:m1=,m2=(不符合題意,舍去);
③當(dāng)﹣2m>4即m<﹣2時,
∵a<0,拋物線開口向下,
∴當(dāng)2≤x≤4時,y隨x的增大而增大,
∴當(dāng)x=2時,N=﹣×22﹣2m+2m﹣3=﹣4,
當(dāng)x=4時,M=﹣×16﹣4m+2m﹣3=﹣2m﹣7,
∵=,
∴=,
解得:m=﹣(不符合題意,舍去),
綜上所述,m的值為﹣或.
7.(2022?秦淮區(qū)二模)在平面直角坐標(biāo)系中,一個二次函數(shù)的圖象的頂點(diǎn)坐標(biāo)是(2,1),與y軸的交點(diǎn)坐標(biāo)是(0,5).
(1)求該二次函數(shù)的表達(dá)式;
(2)在同一平面直角坐標(biāo)系中,若該二次函數(shù)的圖象與一次函數(shù)y=x+n(n為常數(shù))的圖象有2個公共點(diǎn),求n的取值范圍.
【分析】(1)設(shè)拋物線解析式為y=a(x﹣2)2+1,再將(0,5)代入即可求解;
(2)二次函數(shù)的圖象與一次函數(shù)y=x+n(n為常數(shù))的圖象有兩個交點(diǎn)可列出方程a(x﹣2)2+1=x+n,再利用Δ>0,即可求出解.
【解析】(1)∵二次函數(shù)圖象的頂點(diǎn)是(2,1),
∴設(shè)二次函數(shù)的表達(dá)式為y=a(x﹣2)2+1,
將點(diǎn)(0,5)代入y=a(x﹣2)2+1,
得5=a(0﹣2)2+1,
解得:a=1,
∴二次函數(shù)的表達(dá)式為:y=(x﹣2)2+1.
(2)二次函數(shù)的圖象與一次函數(shù)y=x+n(n為常數(shù))的圖象有2個公共點(diǎn),
∴得(x﹣2)2+1=x+n,
化簡得:x2﹣5x+5﹣n=0,
∵有2個公共點(diǎn),
∴Δ>0,
∴25﹣4(5﹣n)>0,
解得n>.
∴n的取值范圍為:n.
8.(2022?鹽城二模)若二次函數(shù)y=ax2+bx+a+2的圖象經(jīng)過點(diǎn)A(1,0),其中a、b為常數(shù).
(1)用含有字母a的代數(shù)式表示拋物線頂點(diǎn)的橫坐標(biāo);
(2)點(diǎn)B(﹣,1)、C(2,1)為坐標(biāo)平面內(nèi)的兩點(diǎn),連接B、C兩點(diǎn).
①若拋物線的頂點(diǎn)在線段BC上,求a的值;
②若拋物線與線段BC有且只有一個公共點(diǎn),求a的取值范圍.
【分析】(1)將點(diǎn)A(1,0)代入拋物線解析式,可得b=﹣2﹣2a,繼而求出拋物線對稱軸即可求解;
(2)①根據(jù)題意將x=1+,y=1,代入拋物線解方程即可求解;
②分a>0;a<0且a≠﹣1;a=﹣1三種情況進(jìn)行討論求解即可得a的取值范圍.
【解析】(1)∵y=ax2+bx+a+2的圖象經(jīng)過點(diǎn)A(1,0),
即當(dāng)x=1時,y=a+b+a+2=0,
∴b=﹣2﹣2a,
∴y=ax2﹣(2a+2)x+a+2,
∴對稱軸x=﹣==1+,
∴拋物線頂點(diǎn)的橫坐標(biāo)為1+;
(2)①拋物線的頂點(diǎn)在線段BC上,且點(diǎn)B(﹣,1)、C(2,1),
∴頂點(diǎn)縱坐標(biāo)為1,且﹣≤1+≤2,
當(dāng)x=1+時,y=1,即a(1+)2﹣(2a+2)(1+)+a+2=1,
整理得:﹣=1,
解得:a=﹣1,
檢驗(yàn),當(dāng)a=﹣1時,a≠0,
∴a=﹣1;
②∵對稱軸x=1+,
當(dāng)a>0時,對稱軸x=1+在點(diǎn)A(1,0)的右側(cè),即xx=1+>1,
∵拋物線與線段BC有且只有一個公共點(diǎn),點(diǎn)B(﹣,1)、C(2,1),
∴當(dāng)x=2時,y<1,即4a﹣2(2a+2)+a+2<1,
解得:a<3,
當(dāng)x=﹣時,y>1,即a+(2a+2)+a+2≥1,
解得:a≥﹣,
∴0<a<3,
當(dāng)a<0,且a≠﹣1時,對稱軸x=1+在點(diǎn)A (1,0)的左側(cè),即x=1+<1,拋物線開口向下,且過點(diǎn)A (1,0),
當(dāng)x=﹣時,y>1,即a+(2a+2)+a+2>1,
解得:a>﹣,
∵a<0,
∴﹣<a<0;
由①知,當(dāng)a=﹣1時,拋物線頂點(diǎn)恰好在線段BC上,
∴當(dāng)a=﹣1時,拋物線與線段BC有且只有一個公共點(diǎn),
綜上所述,拋物線與線段BC有且只有一個公共點(diǎn)時,a的取值范圍是0<a<3或﹣<a<0或a=﹣1.
9.(2022?滑縣模擬)如圖,已知二次函數(shù)y=x2+2x+c與x軸正半軸交于點(diǎn)B(另一個交點(diǎn)為A),與y軸負(fù)半軸交于點(diǎn)C,且OC=3OB.
(1)求拋物線的解析式;
(2)設(shè)直線AC的解析式為y=kx+b,求點(diǎn)A的坐標(biāo),并結(jié)合圖象寫出不等式x2+2x+c≥kx+b的解集;
(3)已知點(diǎn)P(﹣3,1),Q(2,2t+1),且線段PQ與拋物線y=x2+2x+c有且只有一個公共點(diǎn),直接寫出t的取值范圍.
【分析】(1)設(shè)B(m,0),可得C(0,﹣3m),代入y=x2+2x+c即可解得拋物線的解析式為y=x2+2x﹣3;
(2)令y=0可得A(﹣3,0),由圖象即得不等式x2+2x+c≥kx+b的解集為x≤﹣3或x≥0;
(3)設(shè)直線x=2與拋物線y=x2+2x﹣3交于K,當(dāng)Q在K及K下方時,線段PQ與拋物線y=x2+2x﹣3有且只有一個公共點(diǎn),在y=x2+2x﹣3中,令x=2得y=5,根據(jù)2t+1≤5,可得t的取值范圍是t≤2.
【解析】(1)設(shè)B(m,0),則OB=m,
∵OC=3OB,
∴OC=3m,C(0,﹣3m),
將B(m,0),C(0,﹣3m)代入y=x2+2x+c得:
,
解得(此時B不在x軸正半軸,舍去)或,
∴拋物線的解析式為y=x2+2x﹣3;
(2)在y=x2+2x﹣3中,令y=0得x2+2x﹣3=0,
解得x=﹣3或x=1,
∴A(﹣3,0),
由圖象可知,當(dāng)x≤﹣3或x≥0時,拋物線在直線上方,即x2+2x+c≥kx+b,
∴不等式x2+2x+c≥kx+b的解集為x≤﹣3或x≥0;
(3)設(shè)直線x=2與拋物線y=x2+2x﹣3交于K,如圖:
由圖可知,當(dāng)Q在K及K下方時,線段PQ與拋物線y=x2+2x﹣3有且只有一個公共點(diǎn),
在y=x2+2x﹣3中,令x=2得y=22+2×2﹣3=5,
∴2t+1≤5,
解得t≤2,
答:線段PQ與拋物線y=x2+2x+c有且只有一個公共點(diǎn),t的取值范圍是t≤2.
10.(2022春?龍鳳區(qū)期中)如圖,二次函數(shù)y=﹣x2﹣2x+4﹣a2的圖象與一次函數(shù)y=﹣2x的圖象交于點(diǎn)A、B(點(diǎn)B在右側(cè)),與y軸交于點(diǎn)C,點(diǎn)A的橫坐標(biāo)恰好為a,動點(diǎn)P、Q同時從原點(diǎn)O出發(fā),沿射線OB分別以每秒和2個單位長度運(yùn)動,經(jīng)過t秒后,以PQ為對角線作矩形PMQN,且矩形四邊與坐標(biāo)軸平行.
(1)求a的值及t=1秒時點(diǎn)P的坐標(biāo);
(2)當(dāng)矩形PMQN與拋物線有公共點(diǎn)時,求時間t的取值范圍;
(3)在位于x軸上方的拋物線圖象上任取一點(diǎn)R,作關(guān)于原點(diǎn)(0,0)的對稱點(diǎn)為R′,當(dāng)點(diǎn)M恰在拋物線上時,求R′M長度的最小值,并求此時點(diǎn)R的坐標(biāo).
【分析】(1)將A(a,﹣2a)代入y=﹣x2﹣2x+4﹣a2可求a的值,設(shè)P(m,﹣2m),由OP=,可求m的值,從而求出P點(diǎn)坐標(biāo);
(2)分別求出P(t,﹣2t),Q(2t,﹣4t),M(2t,﹣2t),N(t,﹣4t),根據(jù)在矩形移動的過程中,M點(diǎn)最先與拋物線有交點(diǎn),點(diǎn)N是拋物線與矩形最后有交點(diǎn),即可求t的范圍;
(3)設(shè)R(m,﹣m2﹣2m+2),則R'(﹣m,m2+2m﹣2),由R′M=,可得當(dāng)(m+1)2=時,R'M有最小值,解得m=﹣1或m=﹣﹣1,即可求R(﹣1,)或(﹣﹣1,).
【解析】(1)當(dāng)x=a時,y=﹣2a,
∴A(a,﹣2a),
∴﹣2a=﹣a2﹣2a+4﹣a2,
解得a=,
由題意可知a=﹣,
∴y=﹣x2﹣2x+2,
當(dāng)t=1時,OP=,
設(shè)P(m,﹣2m),
∴m=,
∴m=1,
∴P(1,﹣2);
(2)由題意可知,OP=t,OQ=2t,
∴P(t,﹣2t),Q(2t,﹣4t),
∵四邊形PMQN是矩形,
∴M(2t,﹣2t),N(t,﹣4t),
在矩形移動的過程中,M點(diǎn)最先與拋物線有交點(diǎn),點(diǎn)N是拋物線與矩形最后有交點(diǎn),
當(dāng)M點(diǎn)在拋物線上時,﹣4t2﹣4t+2=﹣2t,
解得t=或t=﹣1(舍),
當(dāng)N點(diǎn)在拋物線上時,﹣t2﹣2t+2=﹣4t,
解得t=1+或t=﹣1﹣(舍),
∴≤t≤1+時,矩形PMQN與拋物線有公共點(diǎn);
(3)設(shè)R(m,﹣m2﹣2m+2),
∴R'(﹣m,m2+2m﹣2),
由(2)知,M(1,﹣1),
∴R′M==,
當(dāng)(m+1)2=時,R'M有最小值,
∴m=﹣1或m=﹣﹣1,
當(dāng)y=0時,﹣x2﹣2x+2=0,
解得x=﹣1+或x=﹣1﹣,
∴拋物線與x軸的交點(diǎn)為(﹣1+,0),(﹣1﹣,0),
∵R點(diǎn)在x軸上方,
∴﹣1﹣<m<﹣1+,
∴m=﹣1或m=﹣﹣1,
∴R(﹣1,)或(﹣﹣1,).
11.(2022春?鼓樓區(qū)校級期末)在平面直角坐標(biāo)系xOy中,已知拋物線y=ax2﹣2(a+1)x+a+2(a≠0).
(1)當(dāng)a=﹣時,求拋物線的對稱軸及頂點(diǎn)坐標(biāo);
(2)請直接寫出二次函數(shù)圖象的對稱軸是直線(用含a的代數(shù)式表示)及二次函數(shù)圖象經(jīng)過的定點(diǎn)坐標(biāo)是 (1,0) .
(3)若當(dāng)1≤x≤5時,函數(shù)值有最大值為8,求二次函數(shù)的解析式;
(4)已知點(diǎn)A(0,﹣3)、B(5,﹣3),若拋物線與線段AB只有一個公共點(diǎn),請直接寫出a的取值范圍.
【分析】(1)利用對稱軸公式求得對稱軸為直線x=﹣7,再代入解析式求得y的值,即可求得頂點(diǎn)坐標(biāo);
(2)利用對稱軸公式求得對稱軸,把解析式變形得到y(tǒng)=(x﹣1)[a(x﹣1)﹣2],即可得到二次函數(shù)經(jīng)過的定點(diǎn)坐標(biāo)為(1,0);
(3)根據(jù)(2)可知:二次函數(shù)圖象的對稱軸為直線x=1+,分a>0或a<0兩種情況,分對稱軸在已知范圍的左邊,中間,右邊分類討論最值即可解答;
(4)分類討論頂點(diǎn)在線段AB上,a>0,a<0,由點(diǎn)A,B和拋物線的位置結(jié)合圖象求解.
【解析】(1)a=﹣時,y=﹣x2﹣x+
∴對稱軸為直線x=﹣=﹣7,
把x=﹣7代入y=﹣x2﹣x+得,y=8,
∴頂點(diǎn)坐標(biāo)為(﹣7,8);
(2)∵y=ax2﹣2(a+1)x+a+2(a≠0).
∴對稱軸為直線x=﹣=1+,
∵y=ax2﹣2(a+1)x+a+2=a(x﹣1)2﹣2(x﹣1)=(x﹣1)[a(x﹣1)﹣2],
∴二次函數(shù)經(jīng)過的定點(diǎn)坐標(biāo)為(1,0);
故答案為:(1,0);
(3)由(2)知:二次函數(shù)圖象的對稱軸為直線x=1+,
分兩種情況:
①當(dāng)a<0時,1+<1,
在自變量x的值滿足1≤x≤5的情況下,y隨x的增大而減小,
∴當(dāng)x=1時,y=0,
而當(dāng)1≤x≤5時,函數(shù)值有最大值為8,
所以此種情況不成立;
②當(dāng)a>0時,1+>1,
i)當(dāng)1<1+≤3時,即a≥,
當(dāng)x=5時,二次函數(shù)的最大值為y=25a﹣10(a+1)+a+2=8,
∴a=1,
此時二次函數(shù)的解析式為y=x2﹣4x+3;
ii)當(dāng)1+>3時,
在自變量x的值滿足1≤x≤5的情況下,y隨x的增大而減小,即x=1有最大值,
所以此種情況不成立;
綜上所述:此時二次函數(shù)的解析式為:y=x2﹣4x+3;
(4)分三種情況:
①當(dāng)拋物線的頂點(diǎn)在線段AB上時,拋物線與線段AB只有一個公共點(diǎn),
即當(dāng)y=﹣3時,ax2﹣2(a+1)x+a+2=﹣3,
ax2﹣2(a+1)x+a+5=0,
Δ=4(a+1)2﹣4a(a+5)=0,
∴a=,
當(dāng)a=時,x2﹣x+=0,
解得:x1=x2=4(符合題意,如圖1),
②當(dāng)a>0時,如圖2,
當(dāng)x=0時,y>﹣3;當(dāng)x=5時,y<﹣3,
∴,
解得:﹣5<a<,
∴0<a<;
③當(dāng)a<0時,如圖3,
當(dāng)x=0時,y>﹣3;當(dāng)x=5時,y<﹣3,
∴,
解得:﹣5<a<,
∴﹣5<a<0;
綜上所述,a的取值范圍是:a=或0<a<或﹣5<a<0.
12.(2022?綏江縣二模)已知二次函數(shù)y=ax2+bx﹣3a(a<0)的圖象經(jīng)過(3,0).
(1)求二次函數(shù)的對稱軸;
(2)點(diǎn)A的坐標(biāo)為(1,0),將點(diǎn)A向右平移1個單位長度,再向上平移3個單位長度后得到點(diǎn)B,若二次函數(shù)的圖象與線段AB有公共點(diǎn),求a的取值范圍.
【分析】(1)首先利用待定系數(shù)法確定函數(shù)解析式,然后利用對稱軸方程求解;
(2)根據(jù)平移的性質(zhì)求得B(2,3),然后由“二次函數(shù)的圖象與線段AB有公共點(diǎn)”得到4a﹣4a﹣3a≤3,通過解該不等式求得答案.
【解析】(1)∵二次函數(shù)y=ax2+bx﹣3a(a<0)的圖象經(jīng)過(3,0),
∴把(3,0)代入y=ax2+bx﹣3a,得
9a+3b﹣3a=0,
化簡,得b=﹣2a,
∴二次函數(shù)的對稱軸為:.
(2)∵點(diǎn)A的坐標(biāo)為(1,0),將點(diǎn)A向右平移1個單位長度,再向上平移3個單位長度后得到點(diǎn)B,
∴B(2,3),
∵a<0,開口向下,
∴二次函數(shù)圖象與線段AB有交點(diǎn)時,4a﹣4a﹣3a≤3,
解得a≥﹣1,
故a的取值范圍是:﹣1≤a<0.
13.(2022?南京一模)已知二次函數(shù)y=a(x﹣1)(x﹣1﹣a)(a為常數(shù),且a≠0).
(1)求證:該函數(shù)的圖象與x軸總有兩個公共點(diǎn);
(2)若點(diǎn)(0,y1),(3,y2)在函數(shù)圖象上,比較y1與y2的大??;
(3)當(dāng)0<x<3時,y<2,直接寫出a的取值范圍.
【分析】(1)令y=0,可得出x的兩個解,且兩個解不相等即可得出結(jié)論;
(2)先求出y1﹣y2=3a(a﹣1),然后分三種情況討論即可;.
(3)先求出拋物線與x軸的交點(diǎn),對稱軸,頂點(diǎn)坐標(biāo),然后在0<x<3范圍內(nèi)分a>0和a<0兩種情況確定函數(shù)的最大值,從而得出結(jié)論.
【解答】(1)證明:令y=0,即a(x﹣1)(x﹣1﹣a)=0,
∵a≠0,
∴x﹣1=0或x﹣1﹣a=0,即x1=1,x2=1+a,
∵1≠1+a,
∴方程有兩個不相等的實(shí)數(shù)根,
∴該函數(shù)的圖象與x軸總有兩個公共點(diǎn);
(2)∵點(diǎn)(0,y1),(3,y2)在函數(shù)圖象上,
∴y1=a2+a,y2=﹣2a2+4a.
∴y1﹣y2=a2+a+2a2﹣4a=3a2﹣3a.
∴當(dāng)a<0或a>1時,y1>y2,
當(dāng)a=1時,y1=y(tǒng)2,
當(dāng)0<a<1時,y1<y2;
(3)∵二次函數(shù)v=a(x﹣1)(x﹣1﹣a),
整理可得:y=ax2﹣a(a+2)x+a(a+1),
由(1)可知:當(dāng)y=0時,解得:x=1,x=1+a,
∴二次函數(shù)的圖象交軸于(﹣1,0)和(1+a,0)兩點(diǎn),
對稱軸x=﹣=,
當(dāng)x=時,
y=a(﹣1)(﹣1﹣a)=a××(﹣)=﹣
∴二次函數(shù)圖象的頂點(diǎn)坐標(biāo)為(,﹣),
由(2)可知:當(dāng)x=0時,y1=a2+a,
當(dāng)t=3時,y2=﹣2a2+4a,
當(dāng)a>0時,二次函數(shù)的圖象開口向上,
∵0<x<3,
∴,
解得:﹣2≤a≤1,
∴0<a≤I,
當(dāng)a<0時,二次函數(shù)圖象開口向下,
∵對稱軸x=,
當(dāng)0<<3,即_2<a<0時,
二次函數(shù)圖象在頂點(diǎn)處取得最大值,
∴﹣<2
解得:a>﹣2,
∴﹣2<a<0,
當(dāng)≤0,即a≤﹣2,
由題意可知,a2+a≤2,解得:﹣2≤a≤1,
即a=﹣2,
綜上所述,當(dāng)0<x<3時,y<2,a的取值范圍是:﹣2≤a≤1,且a≠0.
14.(2022?余姚市一模)已知:一次函數(shù)y1=2x﹣2,二次函數(shù)y2=﹣x2+bx+c(b,c為常數(shù)),
(1)如圖,兩函數(shù)圖象交于點(diǎn)(3,m),(n,﹣6).求二次函數(shù)的表達(dá)式,并寫出當(dāng)y1<y2時x的取值范圍.
(2)請寫出一組b,c的值,使兩函數(shù)圖象只有一個公共點(diǎn),并說明理由.
【分析】(1)將(3,m),(n,﹣6)代入直線解析式求出點(diǎn)坐標(biāo),然后通過待定系數(shù)法求解,根據(jù)圖象可得y1<y2時x的取值范圍.
(2)﹣x2+bx+c=2x﹣2,由Δ=0求解.
【解析】(1)將(3,m)代入y1=2x﹣2得m=6﹣2=4,
將(n,﹣6)代入y1=2x﹣2得﹣6=2n﹣2,
解得n=﹣2,
∴拋物線經(jīng)過點(diǎn)(3,4),(﹣2,﹣6),
將(3,4),(﹣2,﹣6)代入y2=﹣x2+bx+c得,
解得,
∴y=﹣x2+3x+4,
由圖象可得﹣2<x<3時,拋物線在直線上方,
∴y1<y2時x的取值范圍是﹣2<x<3.
(2)令﹣x2+bx+c=2x﹣2,整理得x2+(2﹣b)x﹣(2+c)=0,
當(dāng)Δ=(2﹣b)2+4(2+c)=0時,兩函數(shù)圖象只有一個公共點(diǎn),
∴b=2,c=﹣2,滿足題意.
15.(2022?花溪區(qū)模擬)已知二次函數(shù)y=ax2+bx+c(a≠0)的圖象經(jīng)過A(﹣2,1),B(2,﹣3)兩點(diǎn)
(1)求分別以A(﹣2,1),B(2,﹣3)兩點(diǎn)為頂點(diǎn)的二次函數(shù)表達(dá)式;
(2)求b的值,判斷此二次函數(shù)圖象與x軸的交點(diǎn)情況,并說明理由;
(3)設(shè)(m,0)是該函數(shù)圖象與x軸的一個公共點(diǎn).當(dāng)﹣3<m<﹣1時,結(jié)合函數(shù)圖象,寫出a的取值范圍.
【分析】(1)利用待定系數(shù)法即可求得;
(2)把已知點(diǎn)代入解析式,兩式聯(lián)立即可求出b的值;
(3)把m代入ax2+bx+c=0中,寫出判別式的值,根據(jù)圖象經(jīng)過(﹣2,1),(2,﹣3)兩點(diǎn),分a>0和a<0兩種情況討論即可.
【解析】(1)當(dāng)頂點(diǎn)為A時,設(shè)二次函數(shù)的解析式為y=a(x+2)2+1,
把B的坐標(biāo)代入得,﹣3=16a+1,
解得a=﹣,
故當(dāng)A為頂點(diǎn)時的二次函數(shù)表達(dá)式為y=﹣(x+2)2+1;
當(dāng)頂點(diǎn)為B時,設(shè)二次函數(shù)的解析式為y=a(x﹣2)2﹣3,
把A的坐標(biāo)代入得,1=16a﹣3,
解得a=,
故當(dāng)B為頂點(diǎn)時的二次函數(shù)表達(dá)式為y=(x﹣2)2﹣3;
(2)把(﹣2,1),(2,﹣3)代入y=ax2+bx+c中,
得:,
兩式相減得﹣4=4b,
∴b=﹣1;
∵二次函數(shù)y=ax2+bx+c(a≠0)的圖象經(jīng)過A(﹣2,1),B(2,﹣3)兩點(diǎn),
∴此二次函數(shù)圖象與x軸有兩個交點(diǎn).
(3)∵b=﹣1,
∴y=ax2﹣x+c,
∵經(jīng)過A(﹣2,1),
∴4a+2+c=1,
∴c=﹣1﹣4a,
由題意得:am2﹣m+c=0,
∴am2﹣m﹣1﹣4a=0,
△=1﹣4a(﹣1﹣4a)=1+4a+16a2,
當(dāng)a>0時,
則當(dāng)x=﹣1時,y=a+1﹣1﹣4a<0,解得a>0;
當(dāng)a<0時,
則當(dāng)x=﹣3時,y=9a+3﹣1﹣4a=5a+2<0,解得a<﹣.
則a<﹣.
綜上:a>0或a<﹣.
16.(2022?無錫模擬)在平面直角坐標(biāo)系中,A,B兩點(diǎn)的坐標(biāo)分別是(0,﹣3),(0,4),點(diǎn)P(m,0)(m≠0)是x軸上一個動點(diǎn),過點(diǎn)A作直線AC⊥BP于點(diǎn)D,直線AC與x軸交于點(diǎn)C,過點(diǎn)P作PE∥y軸,交AC于點(diǎn)E.
(1)當(dāng)點(diǎn)P在x軸的正半軸上運(yùn)動時,是否存在點(diǎn)P,使△OCD與△OBD相似?若存在,請求出m的值;若不存在,請說明理由.
(2)小明通過研究發(fā)現(xiàn):當(dāng)點(diǎn)P在x軸上運(yùn)動時,點(diǎn)E(x,y)也相應(yīng)的在二次函數(shù)y=ax2+bx+c(a≠0)的圖象上運(yùn)動,為了確定函數(shù)解析式小明選取了一些點(diǎn)P的特殊的位置,計算了點(diǎn)E(x,y)的坐標(biāo),列表如下:
請?zhí)顚懕碇锌崭?,并根?jù)表中數(shù)據(jù)求出二次函數(shù)的函數(shù)解析式;
(3)把(2)中所求的拋物線向左平移n個單位長度,把直線y=﹣2x﹣4向下平移n個單位長度,如果平移后的拋物線對稱軸右邊部分與平移后的直線有公共點(diǎn),那么請直接寫出n的取值范圍.
【分析】(1)由圖形可知,∠ABD=∠ACO,當(dāng)∠OPD=∠PDO時,△OCD與△OBD相似,通過證∠BAP=∠PAD,△BOP∽△BDA,利用相似三角形的性質(zhì),三角形內(nèi)角分線的性質(zhì)即可求出m值;
(2)當(dāng)點(diǎn)P與點(diǎn)C,點(diǎn)O重合時,求出點(diǎn)E的坐標(biāo),問題可解;
(3)先求出平移后的拋物線和平移后的直線的解析式,將平移后的直線方程代入平移后的拋物線解析式求出m的值即可求出n的取值范圍.
【解析】(1)存在點(diǎn)P,使△OCD與△OBD相似,理由如下:
如圖,
∵BP⊥AC,
∴∠BAD+∠ABD=90°,
∵∠OAC+∠ACO=90°,
∴∠ABD=∠ACO,
當(dāng)∠COD=∠BDO時,OP=PD,△OCD∽△DBO,
連接AP,則∠AOD=∠ADO,
∴AO=AD,
∵A(0,﹣3),B(0,4),
∴OB=4,OA=AD=3,
∵AP=AP,
∴△AOP≌△ADP(SAS),
∴∠BAP=∠DAP,OP=DP,
∴BP:OP=BP:PD=AB:AD,
∵P(m,0),OP=PD=m,AB=OB+OA=7,AD=AO=3,
∴BP:m=7:3,
∴BP=m,
由△BOP∽△BDA得,OP:AD=OB:BD,BD=BP+PD=m,
∴m:3=4:(m),解得m=(負(fù)值舍去);
∴m的值為.
(2)點(diǎn)P與點(diǎn)C重合時,點(diǎn)P與點(diǎn)E重合,分兩種情況:
①當(dāng)m>0時,如圖,
∵∠APB=90°,PO⊥AB,
∴Rt△OPB∽Rt△OAP,
∴OP:OA=OB:OP,
∴OP:3=4:OP,
∴OP=2,
∴P(2,0),即點(diǎn)E的坐標(biāo)為(2,0);
同理,當(dāng)m<0時,如圖,點(diǎn)E的坐標(biāo)為(﹣2,0);
當(dāng)點(diǎn)P與原點(diǎn)重合,點(diǎn)E與點(diǎn)A重合時,點(diǎn)E的坐標(biāo)為(0,﹣3);
填寫表格如下:
∴拋物線y=ax2+bx+c(a≠0)關(guān)于y軸對稱,b=0,c=﹣3,
∴12a﹣3=0,解得a=,
∴拋物線的解析式為:y=x2﹣3.
(3)∵拋物線y=x2﹣3向左平移n個單位后為:y=(x+n)2﹣3,
∴拋物線的頂點(diǎn)為(﹣n,﹣3),
直線y=﹣2x﹣4向下平移n個單位為:y=﹣2x﹣4﹣n,
將頂點(diǎn)(﹣n,﹣3)代入y=﹣2x﹣4﹣n得,﹣2(﹣n)﹣4﹣n=﹣3,解得n=1,
∴平移后的拋物線對稱軸右邊部分與平移后的直線有公共點(diǎn)時n的取值范圍為n>1.
17.(2022?朝陽區(qū)校級一模)在平面直角坐標(biāo)系中,二次函數(shù)y=﹣x2+2mx﹣6m(x≤2m,m為常數(shù))的圖象記作G,圖象G上點(diǎn)A的橫坐標(biāo)為2m.平面內(nèi)有點(diǎn)C(﹣2,﹣2).當(dāng)AC不與坐標(biāo)軸平行時,以AC為對角線構(gòu)造矩形ABCD,AB與x軸平行,BC與y軸平行.
(1)當(dāng)m=﹣2,求圖象G的最高點(diǎn)坐標(biāo);
(2)若圖象G過點(diǎn)(3,﹣9),求出m的取值范圍;
(3)若矩形ABCD為正方形時,求點(diǎn)A坐標(biāo);
(4)圖象G與矩形ABCD的邊有兩個公共點(diǎn)時,直接寫出m的取值范圍.
【分析】(1)由m=﹣2代入拋物線解析式,將二次函數(shù)解析式化為頂點(diǎn)式求解.
(2)由拋物線解析式可得拋物線經(jīng)過定點(diǎn)(3,﹣9),根據(jù)3≤2m求解.
(3)將x=2m代入拋物線解析式求出點(diǎn)A坐標(biāo),由正方形的性質(zhì)可得|xA﹣xC|=|yA﹣yC|,進(jìn)而求解.
(4)分類討論,根據(jù)AB與CD,AD與BC的位置關(guān)系,結(jié)合對應(yīng)拋物線的頂點(diǎn)位置結(jié)合圖象求解.
【解析】(1)m=﹣2時,y=﹣x2﹣4x+12=﹣(x+2)2+16(x≤﹣4),
∴拋物線開口向下,頂點(diǎn)坐標(biāo)為(﹣2,16),
∵﹣4<﹣2,
∴x=﹣4時,y=﹣16+16+12=12為函數(shù)最大值,
∴圖象G的最高點(diǎn)坐標(biāo)為(﹣4,12).
(2)∵y=﹣x2+2mx﹣6m=﹣(x﹣m)2+m2﹣6m,
∴拋物線對稱軸為直線x=m,
將x=3代入y=﹣x2+2mx﹣6m=﹣9,
∴拋物線過定點(diǎn)(3,﹣9),
∴2m≥3,
解得m≥.
(3)將x=2m代入y=﹣x2+2mx﹣6m得y=﹣6m,
∴點(diǎn)A坐標(biāo)為(2m,﹣6m),
∵C(﹣2,﹣2),
∴|xA﹣xC|=|yA﹣yC|,
∴2m+2=﹣6m+2或2m+2=﹣2+6m,
解得m=0或m=1,
∴點(diǎn)A坐標(biāo)為(0,0)或(2,﹣6).
(4)點(diǎn)A為拋物線與矩形交點(diǎn),
當(dāng)m>0時,拋物線對稱軸在線段AD左側(cè),y軸右側(cè),
當(dāng)﹣6m<﹣2時,AB在CD下方,m>,
∴當(dāng)拋物線頂點(diǎn)(m,m2﹣6m)在CD下方時滿足題意,
∴m2﹣6m<﹣2,
解得3﹣<m<3+,
當(dāng)﹣1<m≤0時,AD在BC右側(cè),拋物線對稱軸在AD右側(cè),拋物線在矩形內(nèi)部的部分y隨x增大而增大,滿足題意,
當(dāng)m<﹣1時,圖象G與矩形只有1交點(diǎn)為A,
綜上所述,3﹣<m<3+或﹣1<m≤0.
18.(2022?如東縣一模)定義:若兩個函數(shù)的圖象關(guān)于某一點(diǎn)P中心對稱,則稱這兩個函數(shù)關(guān)于點(diǎn)P互為“伴隨函數(shù)”.例如,函數(shù)y=x2與y=﹣x2關(guān)于原點(diǎn)O互為“伴隨函數(shù)”.
(1)函數(shù)y=x+1關(guān)于原點(diǎn)O的“伴隨函數(shù)”的函數(shù)解析式為 y=x﹣1 ,函數(shù)y=(x﹣2)2+1關(guān)于原點(diǎn)O的“伴隨函數(shù)”的函數(shù)解析式為 y=﹣(x+2)2﹣1 ;
(2)已知函數(shù)y=x2﹣2x與函數(shù)G關(guān)于點(diǎn)P(m,3)互為“伴隨函數(shù)”.若當(dāng)m<x<7時,函數(shù)y=x2﹣2x與函數(shù)G的函數(shù)值y都隨自變量x的增大而增大,求m的取值范圍;
(3)已知點(diǎn)A(0,1),點(diǎn)B(4,1),點(diǎn)C(2,0),二次函數(shù)y=ax2﹣2ax﹣3a(a>0)與函數(shù)N關(guān)于點(diǎn)C互為“伴隨函數(shù)”,將二次函數(shù)y=ax2﹣2ax﹣3a(a>0)與函數(shù)N的圖象組成的圖形記為W,若圖形W與線段AB恰有2個公共點(diǎn),直接寫出a的取值范圍.
【分析】(1)結(jié)合新定義利用待定系數(shù)法解答即可;
(2)利用數(shù)形結(jié)合的方法結(jié)合圖象,利用新定義的規(guī)定解得即可;
(3)利用分類討論的方法分三種情況解答:①當(dāng)“伴隨函數(shù)”的頂點(diǎn)在AB上時,求得函數(shù)N的頂點(diǎn)坐標(biāo),利用對稱性求得對稱點(diǎn)的坐標(biāo),利用待定系數(shù)法即可求解;②當(dāng)兩個函數(shù)的交點(diǎn)在AB上時,利用兩函數(shù)與x軸的交點(diǎn)坐標(biāo),求函數(shù)N的解析式,令y=1,即可求得a值;③當(dāng)“伴隨函數(shù)”經(jīng)過點(diǎn)B時,將坐標(biāo)代入函數(shù)N的解析式即可確定a的取值范圍.
【解析】(1)∵兩個函數(shù)是關(guān)于原點(diǎn)O的“伴隨函數(shù)”,
∴兩個函數(shù)的點(diǎn)分別關(guān)于原點(diǎn)中心對稱,
設(shè)函數(shù)y=x+1上的任一點(diǎn)為(x,y),則它的對稱點(diǎn)為(﹣x,﹣y),
將(﹣x,﹣y)代入函數(shù)y=x+1得:
﹣y=﹣x+1,
∴y=x﹣1.
函數(shù)y=x+1關(guān)于原點(diǎn)O的“伴隨函數(shù)”的函數(shù)解析式為y=x﹣1;
同理可得,函數(shù)y=(x﹣2)2+1關(guān)于原點(diǎn)O的“伴隨函數(shù)”的函數(shù)解析式為y=﹣(x+2)2﹣1,
故答案為:y=x﹣1;y=﹣(x+2)2﹣1;
(2)如圖,當(dāng)m<x<7時,函數(shù)y=x2﹣2x與函數(shù)G的函數(shù)值y都隨自變量x的增大而增大,
∵“伴隨函數(shù)”的開口方向向下,
∴在對稱軸的左側(cè)y隨自變量x的增大而增大,
∴m<7,同時“伴隨函數(shù)”的對稱軸應(yīng)與直線x=7重合或在直線x=7的左側(cè),
∴m≥,
∴m≥4,
綜上,函數(shù)y=x2﹣2x與函數(shù)G的函數(shù)值y都隨自變量x的增大而增大,m的取值范圍為4≤m<7;
(3)a的取值范圍為a=或a=或a>.理由:
①當(dāng)“伴隨函數(shù)”的頂點(diǎn)在AB上時,如圖,
∵y=ax2﹣2ax﹣3a=a(x﹣1)2﹣4a,
∴二次函數(shù)y=ax2﹣2ax﹣3a的對稱軸為直線x=1,
∵點(diǎn)C(2,0)為對稱中心,
∴函數(shù)N的對稱軸為直線x=3,
∴函數(shù)N的頂點(diǎn)坐標(biāo)為(3,1),
∵(3,1)關(guān)于點(diǎn)C(2,0)對稱的點(diǎn)為(1,﹣1),
∴將(1,﹣1)代入y=ax2﹣2ax﹣3a得:
a﹣2a﹣3a=﹣1,
∴a=;
②當(dāng)兩個函數(shù)的交點(diǎn)在AB上時,如圖,
二次函數(shù)y=ax2﹣2ax﹣3a與x軸的交點(diǎn)為(﹣1,0)和(3,0),
∵點(diǎn)C(2,0)為對稱中心,
∴函數(shù)N與x軸的交點(diǎn)為(5,0)和(1,0),
∴函數(shù)N的解析式為y=﹣ax2+6ax﹣5a,
當(dāng)y=1時,
,
解得:a=;
③當(dāng)“伴隨函數(shù)”經(jīng)過點(diǎn)B時,如圖,
∵點(diǎn)B(4,1),
∴1=﹣a×16+6a×4﹣5a,
解得:a=.
綜上,圖形W與線段AB恰有2個公共點(diǎn),a的取值范圍為a=或a=或a>.
19.(2022?南京模擬)對于平面直角坐標(biāo)系xOy中的圖形M,N,給出如下定義:P為圖形M上任意一點(diǎn),Q為圖形N上任意一點(diǎn),如果P,Q兩點(diǎn)間的距離有最小值,那么稱這個最小值為圖形M,N間的“距離”,記作d(M,N).特別的,當(dāng)圖形M,N有公共點(diǎn)時,記作d(M,N)=0.一次函數(shù)y=kx+2的圖象為L,L與y軸交點(diǎn)為D,在△ABC中,A(0,1),B(﹣1,0),C(1,0).
(1)求d(點(diǎn)D,△ABC)= 1 ;當(dāng)k=1時,求d(L,△ABC)= ;
(2)若d(L,△ABC)=0,直接寫出k的取值范圍 k≥2或k≤﹣2 ;
(3)函數(shù)y=x+b的圖象記為W,若d(W,△ABC)≤2,則b的取值范圍是 ﹣1﹣2≤b≤1+2 .
【分析】(1)將x=0代入直線解析式求出點(diǎn)D坐標(biāo),然后結(jié)合圖象求解.
(2)分別求出直線經(jīng)過點(diǎn)B,C時k的值,結(jié)合圖象求解.
(3)由y=x+b與AB平行,結(jié)合圖象分別求出d(W,△ABC)=2時b的值,進(jìn)而求解.
【解析】(1)將x=0代入y=kx+2得y=2,
∴D(0,2),
∴d(點(diǎn)D,△ABC)=點(diǎn)D(0,2)到點(diǎn)A(0,1)的距離,
即AD=2﹣1=1,
當(dāng)k=1時,y=x+2,直線L與AB平行,
如圖,作AE⊥直線y=x+2,
∵三角形ADE為等腰直角三角形,AD=1,
∴AF==,
故答案為:1,.
(2)若d(L,△ABC)=0,則直線L與三角形ABC有交點(diǎn),
當(dāng)直線L經(jīng)過點(diǎn)B時,將(﹣1,0)代入y=kx+2得0=﹣k+2,
解得k=2,
∴k≥2滿足題意,
當(dāng)直線L經(jīng)過點(diǎn)C時,將(1,0)代入y=kx+2得0=k+2,
解得k=﹣2,
∴k≤﹣2滿足題意,
故答案為:k≥2或k≤﹣2.
(3)將x=0代入y=x+b得y=b,
∴直線y=x+b與y軸交點(diǎn)為(0,b),
如圖,當(dāng)b>0時,設(shè)直線y=x+b與y軸交點(diǎn)為M,與x軸交點(diǎn)為N,作AG⊥MN于點(diǎn)G,
∵直線MN∥AB,
∴當(dāng)AG=2時,AM=AG=2,
∴點(diǎn)M坐標(biāo)為(0,1+2),
∴b=1+2,
當(dāng)b<0時,設(shè)直線y=x+b與y軸交點(diǎn)為Q,與x軸交點(diǎn)為P,作CH⊥PQ于點(diǎn)H,
同理,當(dāng)CH=2時,CP=CH=2,
∴OQ=OP=OC+CP=1+2,
∴b=﹣1﹣2,
∴﹣1﹣2≤b≤1+2時符合題意.
故答案為:﹣1﹣2≤b≤1+2.
20.(2022?南京模擬)若一個函數(shù)圖象上存在橫縱坐標(biāo)互為相反數(shù)的點(diǎn),我們將其稱之為“反值點(diǎn)”,例如直線y=x+2的圖象上的(﹣1,1)即為反值點(diǎn).
(1)判斷反比例函數(shù)的圖象上是否存在反值點(diǎn)?若存在,求出反值點(diǎn)的坐標(biāo),若不存在,說明理由;
(2)判斷關(guān)于x的函數(shù)(a是常數(shù))的圖象上是否存在反值點(diǎn)?若存在,求出反值點(diǎn)的坐標(biāo),若不存在,說明理由;
(3)將二次函數(shù)y=x2﹣2x﹣3的圖象向上平移m(m為常數(shù),且m>0)個單位后,若在其圖象上存在兩個反值點(diǎn),求m的取值范圍.
【分析】(1)當(dāng)y=﹣x時,由“反值點(diǎn)”的定義列出方程,解方程即可得出結(jié)論;
(2)若y=﹣x,可得,即可判定此方程無解,據(jù)此即可解答;
(3)首先根據(jù)在其圖象上存在兩個反值點(diǎn),可得x2﹣2x﹣3+m=﹣x,再根據(jù)一元二次方程根的判別式及m>0,即可求得m的取值范圍.
【解析】(1)反比例函數(shù)的圖象上存在反值點(diǎn).理由如下:
∵一個函數(shù)圖象上存在橫縱坐標(biāo)互為相反數(shù)的點(diǎn),我們將其稱之為“反值點(diǎn)“,
∴當(dāng)y=﹣x時,即,
解得:x=3或x=﹣3,
當(dāng)x=3時,,
當(dāng)x=﹣3時,,
∴反值點(diǎn)的坐標(biāo)為(3,﹣3)或(﹣3,3);
(2)關(guān)于x的函數(shù)(a是常數(shù))的圖象上不存在反值點(diǎn).理由如下:
∵一個函數(shù)圖象上存在橫縱坐標(biāo)互為相反數(shù)的點(diǎn),我們將其稱之為“反值點(diǎn),
∴若y=﹣x,則,
整理,得:x2+2x+a2+2=0,
∴Δ=22﹣4(a2+2)=﹣4(a2+1),
∵a2+1>0,
∴﹣4(a2+1)<0,
∴此方程無實(shí)數(shù)根,
∴假設(shè)不成立,
∴關(guān)于x的函數(shù)(a是常數(shù))的圖象上不存在反值點(diǎn);
(3)由題意可知:將二次函數(shù)y=x2﹣2x﹣3的圖象向上平移m(m為常數(shù),且m>0)個單位后所得函數(shù)的解析式為y=x2﹣2x﹣3+m,
∵在其圖象上存在兩個反值點(diǎn),
∴x2﹣2x﹣3+m=﹣x,
整理,得:x2﹣x+m﹣3=0,
∴Δ=(﹣1)2﹣4×1×(m﹣3)=13﹣4m>0,
解得:,
∵m>0,
∴m的取值范圍是.
x
﹣2
0
2
y
0
﹣3
0
x
﹣2
0
2
y
0
﹣3
0
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