二次函數(shù)屬初中內(nèi)容,但由于它與高中許多內(nèi)容聯(lián)系密切,并且應(yīng)用非常廣泛,因此每年高考都會有大量涉及二次函數(shù)的內(nèi)容,致使二次函數(shù)成了高考永恒的話題。二次函數(shù)與許多重要的數(shù)學(xué)方法,如配方法、換元法、分類討論法、基本不等式法、賦值法等都有著密切的關(guān)系。一元二次方程根的分布問題、一元二次不等式的討論、二次曲線的交點問題,都與二次函數(shù)密切相關(guān)。本文分析歷年的高考題可以發(fā)現(xiàn),二次函數(shù)都與其他知識相結(jié)合進行綜合考查。常見的有:
一 求二次函數(shù)的解析式
求二次函數(shù)的解析式一般用待定系數(shù)法,其關(guān)鍵是根據(jù)已知條件恰當(dāng)選擇二次函數(shù)解析式的形式,一般選擇規(guī)律如下:(1)已知三個坐標(biāo)點,宜選用一般式;(2)已知頂點坐標(biāo)、對稱軸、最值,宜選用頂點式;(3)已知與x軸的兩交點坐標(biāo),宜選用兩根式。
例題:設(shè)二次函數(shù)f(x)滿足f(x-2)=f(-x-2)且圖像在y軸上的截距為1,在x軸上截得的線段長為 ,求f(x)的解析式。
〖解題指南〗二次函數(shù)f(x)滿足f(x+t)=f(t-x),則其對稱軸方程為x=t;圖像在x軸上截得的線段長度公式為|x1-x2|,本題可設(shè)f(x)的一般式,亦可設(shè)頂點式。
〖規(guī)范解答〗設(shè)f(x)的兩零點分別為x1,x2
解法一:設(shè)f(x)=ax2+bx+c,則由題知:c=1,且對稱軸為x=-2。
∴ ,即b=4a?!鄁(x)=ax2+4ax+1
∴
∴b=4a=2,∴f(x)的解析式為 。
解法二:∵f(x-2)=f(-x-2)
二次函數(shù)f(x)的對稱軸為x=-2。
設(shè)f(x)=a(x+2)2+b且f(0)=1,∴4a+b=1
∴f(x)=a(x+2)2+1-4a=ax2+4ax+1,
∴
∴b=-1,∴f(x)的解析式為 。
〖反思#8226;感悟〗用待定系數(shù)法求二次函數(shù)的解析式:(1)設(shè)一般式是通法;(2)已知頂點(對稱軸或最值),往往設(shè)頂點式;(3)已知圖像與x軸的兩交點,往往設(shè)兩根式。若選用形式不當(dāng),引入的對待系數(shù)過多,會加大運算量。
二 二次函數(shù)圖像與性質(zhì)的應(yīng)用
1.求二次函數(shù)最值的類型及解法
第一,二次函數(shù)在閉區(qū)間上的最值主要有三種類型:軸定區(qū)間定、軸動區(qū)間定、軸定區(qū)間動,不論哪種類型,解決的關(guān)鍵是對稱軸與區(qū)間的關(guān)系,當(dāng)含有參數(shù)時,要依據(jù)對軸對稱與區(qū)間的關(guān)系進行分類討論。
第二,常結(jié)合二次函數(shù)在該區(qū)間上的單調(diào)性或圖像求解,最值一般在區(qū)間的端點或頂點處取得。
2.二次函數(shù)單調(diào)性問題的解法
結(jié)合二次函數(shù)圖像的升、降對對稱軸進行分析討論求解。
例題:已知函數(shù)f(x)=x2+2ax+3,x∈[-4,6],(1)當(dāng)a=-2時,求f(x)的最值;(2)求實數(shù)a的取值范圍,使y=f(x)在區(qū)間[-4,6]上是單調(diào)函數(shù);(3)當(dāng)a=-1時,求f(|x|)的單調(diào)區(qū)間。
〖解題指南〗解答(1)、(2)可根據(jù)對稱軸與區(qū)間的關(guān)系,結(jié)合圖像或單調(diào)性直接求解,對于(3),應(yīng)該先將函數(shù)化為分段函數(shù),再求單調(diào)區(qū)間。
〖規(guī)范解答〗(1)當(dāng)a=-2時,f(x)=x2-4x+3=(x-2)2-1,則函數(shù)在[-4,2)上為減函數(shù),在(2,6]上為增函數(shù)?!鄁(x)min=f(2)=-1,f(x)max=f(-4)=(-4)2-4×(-4)+3=35。(2)函數(shù)f(x)=x2+2ax+3的對
稱軸為 。∴要使f(x)在[-4,6]上為單調(diào)函
數(shù),只需-a≤-4或-a≥6?!郺≥4或a≤-6。(3)當(dāng)a=
-1時, 。
又∵x∈[-4,6],∴f(|x|)在區(qū)間(-4,1)和(0,1)上為減函數(shù),在區(qū)間(-1,0)和(1,6)上為增函數(shù)。
〖反思#8226;感悟〗(1)影響二次函數(shù)f(x)在區(qū)間(m,n)上最值的要素有三個,即拋物線的開口方向、對稱軸位置、閉區(qū)間;常用數(shù)形結(jié)合思想求解,但當(dāng)三要素中有一要素不明確時,要分情況討論。(2)確定應(yīng)用二次函數(shù)單調(diào)性,常借助其圖像數(shù)形結(jié)合求解。
三 二次函數(shù)與一元二次方程、一元二次不等式的綜合問題
第一,解決一元二次方程根的分布問題的方法,常借助二次函數(shù)的圖像數(shù)形結(jié)合來解,一般從開口方向、對稱軸位置、判別式、端點函數(shù)值符合四個方面分析。
第二,解決一元二次不等式的有關(guān)問題的策略,一般需借助于二次函數(shù)的圖像、性質(zhì)求解。
例題:設(shè)函數(shù)f(x)=ax2-2x+2,對于滿足1<x<4的一切x值都有f(x)>0,求實數(shù)a的取值范圍。
〖解題指南〗解答本題有兩條途徑:(1)分a>0,a<0,a=0三種情況,求出在(1,4)上的最小值f(x)min,再令f(x)min>0,從而求出a的取值范圍。(2)將參數(shù)a
分離得 ,然后求 的最大值即可。
〖規(guī)范解答〗解法一:當(dāng)a>0時, ,
由f(x)>0,x∈(1,4)得: 或
或
∴ 或 或 。
∴a≥1或 或φ,即 。
當(dāng)a<0時, ,解得a∈φ;
當(dāng)a=0時,f(x)=-2x+2,f(1)=0,f(4)=-6,
∴不合題意。
綜上可得,實數(shù)a的取值范圍是 。
解法二:由f(x)>0,即ax2-2x+2>0,x∈(1,4),
得 ,在(1,4)上恒成立。
令 , ,
∴ ,
所以要使f(x)>0在(1,4)上恒成立,只要 即可。
〖反思#8226;感悟〗(1)一元二次不等式問題及一元二次方程解的確定與應(yīng)用問題常轉(zhuǎn)化為二次函數(shù)圖像和性質(zhì)的應(yīng)用問題求解,但要注意討論。(2)關(guān)于不等式的恒成立問題,盡量使用分離參數(shù)法,因為該方法可以避開頻繁地對參數(shù)的討論。
總之,二次函數(shù)既簡單又具有豐富的內(nèi)涵和外延。作為最基本的初等函數(shù),可以以它為素材來研究函數(shù)的單調(diào)性、奇偶性、最值等性質(zhì),還可建立起函數(shù)、方程、不等式之間的有機聯(lián)系;作為拋物線,可以聯(lián)系其他平面曲線,討論它們之間的相互關(guān)系。這些縱橫聯(lián)系使得圍繞二次函數(shù)可以編制出層出不窮、靈活多變的數(shù)學(xué)問題。同時,有關(guān)二次函數(shù)的內(nèi)容又與近現(xiàn)代數(shù)學(xué)發(fā)展緊密聯(lián)系,是學(xué)生進入高校繼續(xù)深造的重要基礎(chǔ)知識。因此,有關(guān)二次函數(shù)的問題在高考中頻繁出現(xiàn),也就不足為奇了。
〔責(zé)任編輯:李錦雯〕