文陳小鋒 費 菲
(作者單位:江蘇省南京江寧開發(fā)區(qū)學校)
同學們對知識的掌握和運用能力取決于理解程度。二次函數(shù)是初中數(shù)學學習的重點,也是難點,厘清二次函數(shù)中的數(shù)形關系對學好二次函數(shù)尤為重要。
例1 (2019·隨州)如圖所示,已知二次函數(shù)y=ax2+bx+c的圖像與x軸交于A,B兩點,與y軸交于點C,OA=OC,對稱軸為直線x=1,則下列結論:①abc<0;c=0;③ac+b+1=0;④2+c是關于x的一元二次方程ax2+bx+c=0的一個根。其中正確的有( )。
A.1個 B.2個 C.3個 D.4個
【分析】二次函數(shù)圖像與系數(shù)之間的直接關系有以下幾個方面:我們可以根據(jù)圖像的開口方向得到a的取值范圍,再根據(jù)對稱軸得到a與b的關系,從而得到b的取值范圍,還可以根據(jù)圖像與y軸的交點,得到c的取值范圍,結論①可由此判斷。將以上條件綜合梳理或者進行代數(shù)分析可以呈現(xiàn)其他類似結論,結論②即可由等式的變換進行判斷。二次函數(shù)圖像與系數(shù)之間還暗存特殊關系,如a、b、c結合的等式,需要考慮圖像中的特殊點,本題由OA=OC可得A的坐標,代入解析式可判斷③,由點A坐標結合對稱軸可得點B坐標,據(jù)此可判斷④,結論②也可以運用特殊點的位置求解。
【解析】∵拋物線開口向下,∴a<0,∵拋物線的對稱軸為直線1,∴b=-2a>0,∵拋物線與y軸的交點在x軸上方,∴c>0,∴abc<0,所以①正確。
∵C(0,c),OA=OC,∴A(-c,0),把A(-c,0)代入y=ax2+bx+c得ac2-bc+c=0,∵c>0,∴ac-b+1=0,所以③錯誤。
∵A(-c,0),對稱軸為直線x=1,∴B(2+c,0),即2+c是關于x的一元二次方程ax2+bx+c=0的一個根,所以④正確。
綜上,正確的有2個,故選B。
【點評】本題考查了二次函數(shù)圖像與系數(shù)的關系,解決此類問題需要明確以下幾點。
1.當a>0時,拋物線開口向上;當a<0時,拋物線開口向下;a的絕對值決定了拋物線的開口大小,即拋物線的形狀。
2.當a與b同號時(即ab>0),對稱軸在y軸的左側(cè);當a與b異號時(即ab<0),對稱軸在y軸的右側(cè)(簡稱:左同右異)。
3.常數(shù)項c決定拋物線與y軸的交點,拋物線與y軸交于(0,c)。
例2 (2019·河南)已知拋物線y=-x2+bx+4經(jīng)過(-2,n)和(4,n)兩點,則n的值為( )。
A.-2 B.-4 C.2 D.4
【分析】根據(jù)拋物線y=-x2+bx+4經(jīng)過(-2,n)和(4,n)兩點可知,這兩點縱坐標相同,以數(shù)定形,兩點既在直線y=n上,也在拋物線y=-x2+bx+4上,則兩點的坐標也可以看作是二元二次方程組, 的兩個解;又知這兩點是關于拋物線的對稱軸對稱的,從而可以根據(jù)兩點橫坐標的關系確定拋物線的對稱軸為x=1,再由對稱軸與系數(shù)的關系即可確定b的值,解出n。
【解析】二次函數(shù)y=-x2+bx+4中,a=-1,b待定,c=4,對稱軸可表示為x=,拋物線 y=-x2+bx+4經(jīng)過(-2,n)和(4,n)兩點,可知函數(shù)的對稱軸x=1,1,∴b=2,∴y=-x2+2x+4,將點(-2,
n)代入函數(shù)解析式,可得n=-4。答案選B。
【點評】例題中以數(shù)定形,從拋物線y=-x2+bx+4經(jīng)過兩點(-2,n)和(4,n),看透坐標的本質(zhì)特性,抓住軸對稱這一關鍵性的信息,可迅速打開思路。本題還可以抓住點在線上,將兩點代入拋物線,得到二元一次方程組解決問題。
例3 (2019·維坊)拋物線y=x2+bx+3的對稱軸為直線x=1。若關于x的一元二次方程x2+bx+3-t=0(t為實數(shù))在-1<x<4的范圍內(nèi)有實數(shù)根,則t的取值范圍是( )。
A.2≤t<11 B.t>2
C.6<t<11 D.2≤t<6
【分析】由拋物線的對稱軸是直線x=1可以快速得到拋物線的解析式為:y=x2-2x+3,對于一元二次方程x2+bx+3-t=0,即x2-2x+3-t=0,可將其變形為x2-2x+3=t,結合以數(shù)識形、以形識數(shù)的雙向思考,把問題轉(zhuǎn)變?yōu)椋涸?1<x<4的范圍內(nèi),t的取值范圍為多少時,函數(shù)y=x2-2x+3與函數(shù)y=t有交點。
【解析】∵拋物線y=x2+bx+3的對稱軸為直線x=1,∴拋物線的解析式為:y=x2-2x+3?!咭辉畏匠蘹2+bx+3-t=0有實數(shù)根,可以看作函數(shù)y=x2-2x+3與函數(shù)y=t有交點,又∵方程在-1<x<4的范圍內(nèi)有實數(shù)根,而當x=-1時,y=6,當x=4時,y=11,∴函數(shù)y=x2-2x+3在當x=1時有最小值y=2,在x=4時有最大值y=11,∴2≤t<11。故本題正確答案為選項A。
【點評】將一元二次方程的問題轉(zhuǎn)化成兩個函數(shù)的交點問題,并結合圖像解決問題是答題的關鍵。理解題目的意思,以數(shù)識形、以形識數(shù)的雙向思考并進行轉(zhuǎn)化是本題的難點。當我們真正厘清二次函數(shù)中的數(shù)形關系,看透數(shù)中蘊含的幾何特征,巧用數(shù)形結合,將為我們正確解題錦上添花。
圖1
圖2
例題中我們畫出二次函數(shù)的圖像(如圖1),并截取-1<x<4的部分(紅色部分)。根據(jù)t的取值范圍為多少時函數(shù)y=x2-2x+3與函數(shù)y=t有交點,可以在圖中嘗試畫幾條y=t的直線,如圖2。由此可以直觀得到兩函數(shù)只有在2≤t<11時才有交點,解法可謂絕妙。
同學們,厘清二次函數(shù)中的數(shù)形關系,只是學好二次函數(shù)的基礎,二次函數(shù)與方程、不等式、其他函數(shù)、幾何圖形及生活實際都能整合聯(lián)系,因此也成為中考壓軸考點之一。更深入的理解還需同學們在具體實踐中繼續(xù)磨礪。