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函数的概念和图象
一、内容综述:
1.函数的有关概念:
一般地,设在某变化过程中有两个变量x,y。如果对于x在某一范围内的每一个确定的值,y都有唯一确定的值与它对应,那么就说y是x的函数,x叫做自变量。
对于函数的意义,应从以下几个方面去理解:
(1)我们是在某一变化过程中研究两个变量的函数关系,在不同研究过程中,变量与常量是可以相互转换的,即常量和变量是对某一过程来说的,是相对的。
(2)对于变量x允许取的每一个值,合在一起组成了x的取值范围。(3)变量x与y有确定的对应关系,即对于x允许取的每一个值,y都有唯一确定的值与它对应。
2.求函数自变量的取值范围
求函数自变量的取值范围的原则是:
(1)解析式是整式,自变量可以取一切实数。
(2)解析式是分式,自变量的取值应使分母不等于零。
(3)解析式是无理式,如果是二次根式,自变量的取值范围应使被开方式的值大于或等于零,如果是三次根式,自变量可以取一切实数。
(4)如果解析式是以上几种形式综合而成的,自变量的取值范围同时满足它们各自的条件。
3.函数值
与函数值有关的问题可以转化为求代数式的值。
4.函数的图象
在直角坐标系内用描点法可以画出函数的图象,函数图象实现了数与形的相互转化。
二、例题分析:
例1.判断 y=2xsin600+tan450与 y=x·cot300+(x-2)0是否是同一个函数。
分析:判断两个函数是否是同一个函数,应从对应关系和自变量取值范围两方面来判断,由于y=2xsin600+tan450的自变量取值范围为任意实数,而y=x·cot300+(x-2)0的自变量取值范围为不等于2的一切实数,所以它们不是同一函数。
解:∵y=2xsin600+tan450=+1, x取任意实数。
y=x·cot300+(x-2)0=+1, x取不等于2的实数。
∴y=2xsin600+tan450与y=x·cot300+(x-2)0不是同一函数。
例2.判断y=x与y=是否是同一函数。
解:∵ y==|x|
当x≥0时,y=x,
当x<0时, y=-x.
∴ y=x与y=不是同一函数。
说明:虽然这两个函数的自变量取值范围都是全体实数,但当x<0时,两个函数的对应关系不同(如当x=-2时,y=x=-2, 而y==2), 所以它们不是同一个函数。
例3.求下列函数中自变量x的取值范围。
(1) y=- (2) y=
(3) y=(x2-3)0 (4) y=+ (5) y=
解:(1)依题意,得
解得:-2≤x<3,
∴ 自变量x的取值范围是-2≤x<3。
(2) 依题意得:
解得:
∴ 自变量x的取值范围是x≥1且x≠3.
(3)依题意可得: x2-3≠0
解得:x≠±
∴ 自变量x的取值范围是x≠±的实数。
(4)依题意得:
解得:
∴ 自变量x的取值范围是x<-或-<x≤-2,或 2≤x<或 x>.
(5) 依题意可得: 或
解得 -1≤x<或空集,
∴ 自变量x的取值范围是-1≤x<.
说明:此题可按照“求函数自变量的取值范围的原则”来考虑。
例4.不画图象,求函数y=-x+的图象上一点P,使点P到x轴,y轴的距离相等。
解:当点P在第一,三象限内,
依题意,设P(a,a)
∴ a=-a+ 解得:a=1.
当点P在第二,四象限内,设P(b,-b)
∴ -b=-b+ 解得:b=-3,
∴点P坐标为(1,1)或(-3,3)。
说明:由点P到x轴、y轴的距离相等知点P在各象限角平分线上,由于第一,三象限角平分线上的点M(x,y)满足x=y的关系,而第二,四象限角平分线上的点N(x,y)满足x=-y的关系,所以可根据点P的位置特点来设点P的坐标,通过此例训练分类讨论思想。
例5.已知如图:正方形ABCD中,E是BC边上的点,F是CD边上的点,且AE=AF,AB=4,设ΔAEF的面积为y,EC为x,求y与x之间的函数关系式,并画出这个函数的图象。
解:∵四边形ABCD是正方形,
∴AB=AD,∠B=∠D=900,
又∵AE=AF,
∴ΔABE≌ΔADF,∴ BE=DF,
∵ BC=CD,
∴ EC=FC=x, ∴BE=DF=4-x,
∴SΔAEF=AB2-2×SΔABE-SΔECF
=42-2××4×(4-x)- x2
∴ y=-x2+4x
∵点E在BC边上,且为E与C重合时,ΔAEF不存在,
∴x的取值范围是0<x≤4。
列表:
它的图象如图:
说明:此例结合图形由正方形,三角形面积公式不难求出y和x之间的函数关系式,问题容易出在画函数图象上,因为此例是一个与几何有关的函数,自变量取值应保证几何图形的存在(保证ΔAEF存在),点E在BC上运动,点E能与点B重合,不能与点C重合,所以0<EC的长≤4即 0<x≤4.
由描点法画出的函数图象应是一段曲线(一端为实心,一端为空心)。
三、自我检测:
1.公共汽车票价改革前,某路公共汽车共15站,乘车3站以内票价3角,4站至6站票价5角,7站以上,票价7角,问:
(1)票价y是不是所乘站数x的函数,
(2)在平面直角坐标系内画图象。
2.若x,y均为实数,且y=,求x+y的值。
3.下列函数中哪两个表示同一函数。
(1)y=和y=x (2) y=2x和 y=
(3) y=和 y=·
(4)y=和y=()2 (5)y=与y=|x|
(6) y=x与y=
4.选择题:
(1)在下列等式中,y是x的函数的是( )
A、y=+ B、y=x2
C、y= D、y=
(2)如图,下列四个半圆中,可以做为函数图象的是( )
① ② ③ ④
A、①和② B、③和④ C、②和④ D、①和③
5.填空:
(1)设角a是锐角,函数y=(sina-)0中,自变量a的取值范围是________。
(2)函数y=2x2-3x-4当 x=-时,y=__________。
(3)已知:y=--4, 则x2-y2=__________。
(4)已知点C(cot300,m)在函数y=-x·tan450+cos600图象上,则m的值为_____________。
(5)函数y=x2-x-的图象与x轴交点坐标为_________。
答案:
1.(1)y是x的函数。
(2)图象如图所示:
2.∵
∴ ∴=4,x=±2
∴ y=0, ∴ x+y=±2.
3. (5) (6)
4. (1)B (2)C.
5. (1)00<a < 900 且a≠300 (2)-2 (3)x=5, y=-4, x2-y2=9
(4) (5) (5,0)(-,0)
函数期末复习
(一)、重点难点点拨:
本章重点是理解一次函数、正比例函数、二次函数、反比例函数的概念、图象和性质。本章难点是对函数概念的理解,二次函数知识的灵活应用,二次函数、一元二次方程与根的判别式之间的关系。要掌握重点、难点,必须注意以下问题。
一、直角坐标系
1.点P和它的坐标(x, y)的关系
点P在各象限的坐标符号
点P在坐标轴上的坐标
一
二
三
四
x轴
y轴
原点
x>0
x<0
x>0
(x,0)
(0,y)
(0,0)
y>0
y<0
P(x,y) 关于
2.特殊位置的两点间的距离
(1)同一数轴上两点间的距离 如果数轴上任意两点A、B的坐标分别为xA,xB,那么|AB|=|xB-xA|(即两点坐标差的绝对值)。
(2)若P1P2平行于x轴,则y1=y2,于是P1P2=|x2-x1|。
(3)若P1P2平行于y轴,则x1=x2, 于是P2P2=|y2-y1|。
(4)若P1P2中有一个是原点,则P1P2=或P1P2=。
(5)若P1,P2重合,则P1P2=0。
二、函数的有关问题
1.每一个含一个字母的代数式都是这个字母的函数。如2x-3是x的函数。
2.求函数的解析式的一般用待定系数法。
3.自变量的取值范围,确定自变量取值范围的依据主要是能使函数表达式有意义。
4.二次函数与一元二次方程,根的判别式之间的关系。见表:
判别式
Δ>0
Δ=0
Δ<0
二次函数y=ax2+bx+c(a>0)的图象
图象与x轴有两个交点
图象与x轴有一个交点
图象与x轴没有交点
一元二次方程
ax2+bx+c=0的根
有两相异实根
x1,2= (x1<x2)
有两相等实根
x1=x2=-
没有实根
三、四类初等代数函数
1.一次函数y=kx+b(k≠0)是最简单的函数,令b=0时,即可化为正比例函数y=kx。依据两个独立条件可确定k、b,即可求出一次函数的解析式。
2. 反比例函数y=(k≠0),依据一个独立条件可确定k.
3.依据三个独立条件可以确定a、b、c,即可求出二次函数y=ax2+bx+c(a≠0).
求二次函数式可设如下三种形式:
(1)一般式y=ax2+bx+c(a≠0).
(2)顶点式 y=a(x+m)2+n(a≠0)
(3)两点式y=a(x-x1)(x-x2)(其中x1,x2是该二次函数的图象与x轴的两个交点)。
已知二次函数图象上三点坐标、顶点坐标与x轴两交点横坐标时,分别对应使用上面三式表示较为方便。
(二)、例题分析
1.如图,ABCD中,AB=m,BC=n,∠ABC=120°,以AB为X轴,A为原点建立直角坐标系,求C、D两点的坐标。
分析:分别过C、D两点作AX的垂线交X轴于E、F两点,分别解RtΔBCE、RtΔADF求解。
解:∵BC=AD=n, AB=CD=m, 在RtΔBCE中,
CE=BC·sin∠CBE=nsin60°=, AF=BE=BC·cos∠CBE=
AE=AB+BE=m+,
∴C点坐标为(m+,n), D点坐标为(,n).
2.如图,在ΔABC中,AB=6,、BC=4,AC=3,DE//BC,设DB=x,ΔADE的周长为y。
(1)求以y为函数,x为自变量的函数关系式。
(2)画出此函数的图象。
分析:考虑DE//BC,ΔADE∽ΔABC,利用相似三角形对应边成比例,求出函数解析式。
解: (1)∵DE//BC, ∴ΔADE∽ΔABC,
则, 即 ,
则所求函数解析式为 y=-x+13(0<x<6).
(2)图象是连接两点(6,0),(0,13)间的线段,去掉这两个端点(图象略)。
3.已知矩形的长大于宽的2倍,周长为12。从它的一个顶点作一条射线,将矩形分成一个三角形和一个梯形,且这条射线与矩形一边所成的角的正切值等于。设梯形的面积为S,梯形中较短的底的长为x,试写出梯形面积S关于x的函数关系式,并指出自变量x的取值范围。
分析:因为射线与矩形一边所成的角的正切值等于,但没有说明射线与矩形的哪一边所成角的正切值,故本题应考虑两种情况。
解:如图∵ 矩形ABCD的长大于宽的2倍,矩形的周长为12,
∴ AD>4, AB<2.
根据题意,可分为以下两种情况:
第一种情况,如图1
当tan∠BAE=时,设CE=x, BE=m,则
AB=DC=2m, AD=m+x
∵ AB+AD=6, ∴ 2m+m+x=6, m=,
S梯形AECD=(AD+EC)·DC=[(m+x)+x]·2m=m(m+2x)=,
其中3<x<6.
第二种情况,如图2,当tan∠DAE=时,在矩形ABCD中,AD//BC,
∴ ∠DAE=∠AEB, ∴ tan∠AEB=,
设CE=x, AB=CD=n, 则BE=2n, AD=2n+x,
∵ 矩形的周长为12,∴ AB+AD=6,
∴ n+2n+x=6, n=.
S梯形ABCD=(AD+EC)·DC
=[(2n+x)+x]n
=(n+x)n
=
=-x2+x+4, 其中0<x<6。
一次函数的图象和性质
一、知识要点:
1、一次函数:形如y=kx+b (k≠0, k, b为常数)的函数。
注意:(1)k≠0,否则自变量x的最高次项的系数不为1;
(2)当b=0时,y=kx,y叫x的正比例函数。
2、图象:一次函数的图象是一条直线,
(1)两个常有的特殊点:与y轴交于(0,b);与x轴交于(-,0)
(2)由图象可以知道,直线y=kx+b与直线y=kx平行,例如直线:y=2x+3与直线y=2x-5都与直线y=2x平行。
3、性质:
1.图象的位置:
2.增减性
k>0时,y随x增大而增大
k<0时,y随x增大而减小
3.求一次函数解析式的方法
求函数解析式的方法主要有三种
一是由已知函数推导或推证
二是由实际问题列出二元方程,再转化为函数解析式,此类题一般在没有写出函数解析式前无法(或不易)判断两个变量之间具有什么样的函数关系。
三是用待定系数法求函数解析式。
“待定系数法”的基本思想就是方程思想,就是把具有某种确定形式的数学问题,通过引入一些待定的系数,转化为方程(组)来解决,题目的已知恒等式中含有几个等待确定的系数,一般就需列出几个含有待定系数的方程,本单元构造方程一般有下列几种情况:
(1)利用一次函数的定义
构造方程组。
(2)利用一次函数y=kx+b中常数项b恰为函数图象与y轴交点的纵坐标(如例6),即由b来定点;直线y=kx+b平行于y=kx,即由k来定方向(如例3)
(3)利用函数图象上的点的横、纵坐标满足此函数解析式构造方程(如例4、例5)。
(4)利用题目已知条件直接构造方程(如例6)
二、例题举例:
例1.已知y=,其中=(k≠0的常数),与成正比例,求证y与x也成正比例。 证明:∵与成正比例,
设=a(a≠0的常数),
∵y=, =(k≠0的常数),
∴y=·a=akx,
其中ak≠0的常数,
∴y与x也成正比例。
例2.已知一次函数=(n-2)x+-n-3的图象与y轴交点的纵坐标为-1,判断=(3-)是什么函数,写出两个函数的解析式,并指出两个函数在直角坐标系中的位置及增减性。
解:依题意,得
解得 n=-1,
∴=-3x-1,
=(3-)x, 是正比例函数;
=-3x-1的图象经过第二、三、四象限,随x的增大而减小;
=(3-)x的图象经过第一、三象限,随x的增大而增大。
说明:由于一次函数的解析式含有待定系数n,故求解析式的关键是构造关于n的方程,此题利用“一次函数解析式的常数项就是图象与y轴交点纵坐标”来构造方程。
例3.直线y=kx+b与直线y=5-4x平行,且与直线y=-3(x-6)相交,交点在y轴上,求此直线解析式。
分析:直线y=kx+b的位置由系数k、b来决定:由k来定方向,由b来定与y轴的交点,若两直线平行,则解析式的一次项系数k相等。例 y=2x,y=2x+3的图象平行。
解:∵y=kx+b与y=5-4x平行,
∴k=-4,
∵y=kx+b与y=-3(x-6)=-3x+18相交于y轴,
∴b=18,
∴y=-4x+18。
说明:一次函数y=kx+b图象的位置由系数k、b来决定:由k来定方向,由b来定点,即函数图象平行于直线y=kx,经过(0, b)点,反之亦成立,即由函数图象方向定k,由与y轴交点定b。
例4.直线与x轴交于点A(-4,0),与y轴交于点B,若点B到x轴的距离为2,求直线的解析式。
解:∵点B到x轴的距离为2,
∴点B的坐标为(0,±2),
设直线的解析式为y=kx±2,
∵直线过点A(-4,0),
∴0=-4k±2,
解得:k=±,
∴直线AB的解析式为y=x+2或y=-x-2.
说明:此例看起来很简单,但实际上隐含了很多推理过程,而这些推理是求一次函数解析式必备的。
(1)图象是直线的函数是一次函数;
(2)直线与y轴交于B点,则点B(0,);
(3)点B到x轴距离为2,则||=2;
(4)点B的纵坐标等于直线解析式的常数项,即b=;
(5)已知直线与y轴交点的纵坐标,可设y=kx+,
下面只需待定k即可。
例5.已知一次函数的图象,交x轴于A(-6,0),交正比例函数的图象于点B,且点B在第三象限,它的横坐标为-2,△AOB的面积为6平方单位,求正比例函数和一次函数的解析式。
分析:自画草图如下:
解:设正比例函数y=kx,
一次函数y=ax+b,
∵点B在第三象限,横坐标为-2,
设B(-2,),其中<0,
∵=6,
∴AO·||=6,
∴=-2,
把点B(-2,-2)代入正比例函数y=kx,得k=1
把点A(-6,0)、B(-2,-2)代入y=ax+b,
得
解得:
∴y=x, y=-x-3即所求。
说明:(1)此例需要利用正比例函数、一次函数定义写出含待定系数的结构式,注意两个函数中的系数要用不同字母表示;
(2)此例需要把条件(面积)转化为点B的坐标。这个转化实质含有两步:一是利用面积公式AO·BD=6(过点B作BD⊥AO于D)计算出线段长BD=2,再利用||=BD及点B在第三象限计算出=-2。若去掉第三象限的条件,想一想点B的位置有几种可能,结果会有什么变化?(答:有两种可能,点B可能在第二象限(-2,2),结果增加一组y=-x, y=(x+3).
例6.已知正比例函数y=kx (k<0)图象上的一点与原点的距离等于13,过这点向x轴作垂线,这点到垂足间的线段和x轴及该图象围成的图形的面积等于30,求这个正比例函数的解析式。
分析:画草图如下:
则OA=13,=30,
则列方程求出点A的坐标即可。
解法1:设图象上一点A(x, y)满足
解得:;;;
代入y=kx (k<0)得k=-, k=-.
∴y=-x或y=-x。
解法2:设图象上一点A(a, ka)满足
由(2)得=-,
代入(1),得(1+)·(-)=.
整理,得60+169k+60=0.
解得 k=-或k=-.
∴ y=-x或y=-x.
说明:由于题目已经给定含有待定系数的结构式y=kx,其中k为待定系数,故解此例的关键是构造关于k的方程。此例给出的两个解法代表两种不同的思路:解法1是把已知条件先转化为求函数图象上一点的坐标,构造方程解出,再求k;解法2是引进辅助未知数a,利用勾股定理、三角形面积公式直接构造关于a、k的方程组,解题时消去a,求出k值。
例7.在直角坐标系x0y中,一次函数y=x+的图象与x轴,y轴,分别交于A、B两点,点C坐标为(1,0),点D在x轴上,且∠BCD=∠ABD,求图象经过B、D两点的一次函数的解析式。
分析:由已知可得A点坐标(-3,0),B点坐标(0,),点C是确定的点(1,0),解题的关键是确定点D的坐标,由点D在x轴上,以∠BCD=∠ABD的条件,结合画草图可知∠BCD的边BC确定,顶点C确定,但边CD可以有两个方向,即点D可以在C点右侧,也可以在C点左侧,因此解此题要分类讨论。
解:∵点A、B分别是直线y=x+与x轴和y轴交点,
∴A(-3,0),B(0,),
∵点C坐标(1,0)由勾股定理得BC=,AB=,
设点D的坐标为(x, 0),
(1)当点D在C点右侧,即x>1时,
∵∠BCD=∠ABD,
∠BDC=∠ADB,
∴△BCD∽△ABD,
∴=
∴=- - - - ①
∴=
∴8-22x+5=0
∴x1=, x2=,
经检验:x1=, x2=,都是方程①的根。
∵x=,不合题意,∴舍去。∴x=,
∴D点坐标为(, 0)。
设图象过B、D两点的一次函数解析式为y=kx+b,
∴
∴所求一次函数为y=-x+。
(2)若点D在点C左侧则x<1,
可证△ABC∽△ADB,
∴
∴- - - - ②
∴8-18x-5=0
∴x1=-, x2=,
经检验x1=-, x2=,都是方程②的根。
∵x2=不合题意舍去,∴x1=-,
∴D点坐标为(-, 0),
∴图象过B、D(-, 0)两点的一次函数解析式为y=4x+, s
综上所述,满足题意的一次函数为y=-x+或y=4x+.
例8.已知:如图一次函数y=x-3的图象与x轴、y轴分别交于A、B两点,过点C(4,0)作AB的垂线交AB于点E,交y轴于点D,求点D、E的坐标。
解:直线y=x-3与x轴交于点A(6,0),与y轴交于点B(0,-3),
∴OA=6,OB=3,
∵OA⊥OB,CD⊥AB,
∴∠ODC=∠OAB,
∴cot∠ODC=cot∠OAB,即
∴OD===8.
∴点D的坐标为(0,8),
设过CD的直线解析式为y=kx+8,将C( 4,0)代入
0=4k+8, 解得 k=-2
∴直线CD:y=-2x+8,
由 解得
∴点E的坐标为(,-)
说明:由于点E既在直线AB上,又在直线CD上,所以可以把两直线的解析式联立,构成二元一次方程组,通过解方程组求得。
二次函数
一、知识讲解:
1、二次函数的概念
理解二次函数的概念:形如y=ax2+bx+c(a≠0,a, b, c为常数)的函数是二次函数。
若b=0,则y=ax2+c;
若c=0,则y=ax2+bx;
若b=c=0,则y=ax2。
以上三种形式都是二次函数的特殊形式,而y=ax2+bx+c是二次函数的一般式。
2、二次函数y=ax2的图象
用描点法画出二次函数y=ax2的图象,如图,它是一条关于y轴对称的曲线,这样的曲线叫做抛物线。
因为抛物线y=x2关于y轴对称,所以y轴是这条抛物线的对称轴,对称轴与抛物线的交点是抛物线的顶点,从图上看,抛物线y=x2的顶点是图象的最低点。因为抛物线y=x2有最低点,所以函数y=x2有最小值,它的最小值就是最低点的纵坐标。
3、二次函数y=ax2的性质
二次函数y=ax2(a≠0)的性质,见下表:
函数
图象
开口方向
顶点坐标
对称轴
函数变化
最大(小)值
y=ax2
a>0
向上
(0,0)
y轴
x>0时,y随x增大而增大;
x<0时,y随x增大而减小。
当x=0时,y最小=0
y=ax2
a<0
向下
(0,0)
y轴
x>0时,y随x增大而减小;
x<0时,y随x增大而增大。
当x=0时,y最大=0
4、二次函数y=ax2的图象的画法
用描点法画二次函数y=ax2的图象时,应在顶点的左、右两侧对称地选取自变量x的值,然后计算出对应的y值,这样的对应值选取越密集,描出的图象越准确。
[例题分析]
例1、(1) 若是二次函数,求m的值。
(2)已知函数的图象是开口向下的抛物线,求m的值。
(1)分析:根据二次函数的定义,只要满足m2+m≠0且m2-m=2,就是二次函数。
解:
故若是二次函数,则m的值等于2。
(2)分析:抛物线开口向下,二次项系数小于零。
解:∵函数的图象是开口向下的抛物线,
∴此函数是二次函数,
∴
∴m=-2.
例2、函数y=ax2(a≠0)与直线y=2x-3交于点(1,b),求
(1)a和b的值;
(2)求抛物线y=ax2的解析式,并求顶点坐标和对称轴;
(3)x取何值时,二次函数y=ax2中的y随着x的增大而增大;
(4)求抛物线与直线y=-2的两交点及顶点所构成的三角形的面积。
分析:(1)因为点(1,b)是抛物线y=ax2和y=2x-3的交点,所以x=1,y=b既满足y=2x-3,又满足y=ax2,于是可求出b和a的值;(2)将(1)中求得的a值代入y=ax2,即得抛物线的解析式。进而求得抛物线的顶点坐标和对称轴;(3)根据a的符号和对称轴(或顶点坐标),可确定y随x的增大而增大时,自变量x的取值范围;(4)应在直角坐标系中画出抛物线y=ax2和直线y=-2的草图,结合图形写出求三角形面积的计算过程。
解:(1)将x=1,y=b代入y=2x-3,解得b=-1。
∴交点坐标是(1,-1),再将x=1, y=-1代入y=ax2,解得a=-1。∴a=-1, b=-1。
(2)抛物线的解析式为y=-x2顶点坐标为(0,0),对称轴为直线x=0(即y轴)如图
(3)当x<0时,y随x的增大而增大。
(4)设直线y=-2与抛物线y=-x2相交于A、B两点。
由
∴
∴S△AOB=.
例3、正方形ABCD的边长为a,经过AB边上一点P,作平行于对角线AC、BD的直线,分别与边BC、AD交于点Q、R,设△PQR的面积为y,AP=x,求y与x之间的函数关系式。
解:∵RP//DB,∴∠1=∠2
又∵正方形ABCD中,
∠2=45°=∠1,
∴AP=RA=x
同理:∴PB=QB=a-x,
又∵四边形RABQ为直角梯形,
∴SRABQ=(a-x+x)·a=a2
∴S△PAR=x2,S△PQB=(a-x)2,
∴S△PQR=S梯ABQR-S△PAR-S△PQB=a2-x2-(a-x)2
∴S△PQR=-x2+ax. (0<x<a)
[本节小结]
本节主要学习了二次函数的概念,研究了最简单的二次函数y=ax2的图象和性质。事实上,二次函数
y=ax2+bx+c的图象都是抛物线,把抛物线y=ax2向左(右)、上(下)平行移动就可得到一般二次函数
y=ax2+bx+c的图象。准确理解和掌握本节内容是学好一般二次函数y=ax2+bx+c的图象和性质的重要基础。
注意:y=ax2+bx+c是二次函数一定有a≠0。
二次函数
一、内容提要
(一)二次函数的解析式:
1.一般式:y=ax2+bx+c;其中 a≠0, a, b, c 为常数
2.顶点式:y=a(x-h)2+k;其中a≠0, a, h, k 为常数,(h,k)为顶点坐标。
3.交点式:y=a(x-x1)(x-x2);其中a≠0, a, x1,x2 为常数,x1,x2是抛物线与横轴两交点的横坐标。注:这种形式可以作为了解内容,重点是前两种。
(二)二次函数的图象:抛物线
(三)性质:
1.对称轴,顶点坐标:
2.开口方向:a>0, 抛物线开口向上,并向上无限延伸。
a<0, 抛物线开口向下,并向下无限延伸。
3.增减性:(Ⅰ)a>0时,
当x时,y随x增大而减少
当x>时,y随x增大而增大
(Ⅱ)a<0时,
当x时,y随x增大而增大
当x>时,y随x增大而减小
4.最值:(Ⅰ)a>0时,当x=时,
(Ⅱ)a<0时,当x=时,
5.抛物线与y轴交点坐标:(0,C)
特别地当C=0时,抛物线过原点,反之也成立。
6.抛物线与x轴的位置关系:
(Ⅰ)Δ=b2-4ac<0,抛物线与x轴无交点。
(Ⅱ)Δ=b2-4ac=0,抛物线与x轴只有一个交点,交点坐标为(,0)
(Ⅲ)Δ=b2-4ac>0,抛物线与x轴有两个交点,交点坐标为(,0)
二、典型例题:
例1.已知+3x+6是二次函数,求m的值,并判断此抛物线开口方向,写出顶点坐标及对称轴。
解:由题意得 解得 m=-1
∴y=-3x2+3x+6=,
开口向下,顶点坐标(),对称轴x=。
说明:在y=a(x-h)2+k中,(h,k)是抛物线的顶点坐标,所以一般求抛物线的顶点坐标时,常常利用配方法把解析式转化为上述表达形式,直接写出顶点坐标,对称轴方程,也可以用顶点坐标公式()求得,解题时可根据系数的情况选择适当的方法。
例2.已知抛物线y=ax2+bx+c 如图所示,直线x=-1是其对称轴,(1)确定a,b,c, Δ=b2-4ac的符号,(2)求证:a-b+c>0, (3)当x取何值时,y>0, 当x取何值时y<0。
解:(1)由抛物线的开口向下,得a<0,由抛物线与y轴的交点在x轴上方,得c>0,
又由<0,∴>0,
∴a、b同号,由a<0得b<0.
由抛物线与x轴有两个不同的交点,
∴Δ=b2-4ac>0
(2)由抛物线的顶点在x 轴上方,对称轴为x=-1.
∴当x=-1时,y=a-b+c>0
(3)由图象可知:当-3<x<1时y>0 ,
∴当x<-3或x>1时,y<0
例3.已知二次函数y=(m-2)x2+2mx+m+1,其中m为常数,且满足-1<m<2,试判断此抛物线的开口方向,与x轴有无交点,与y轴的交点在x轴上方还是在x轴下方。
解:∵-1<m<2.
∴m-2<0, 抛物线开口向下,
又m+1>0, 抛物线与y轴的交点在x轴上方。
Δ=4m2-4(m-2)(m+1)
=4m2-4(m2-m-2)
=4m+8
=4(m+1)+4>0.
∴抛物线与x轴有两个不同的交点。
说明:上两道例题是以形判数、由数思形的典型。对于二次函数y=(a≠0)除了解a的含义以外,还应理解常数c为抛物线与y轴交点的纵坐标,即由c定点(0,c),c的正、负符号决定(或决定于)抛物线与y轴的交点在x轴上、下方,c的绝对值决定(或决定于)图象与y轴交点到x轴的距离。由y=0,得一元二次方程
ax2+bx+c=0(a≠0).它有无实根由判别式Δ=b2-4ac来决定:
若>0,一元二次方程有两个实根x1,x2,抛物线与x轴有两交点坐标为:(,0)、(,0)
若,一元二次方程有两个相等实根,抛物线与x轴有一个交点。
若<0,一元二次方程无实根,抛物线与x轴无交点,
所以抛物线与x轴的交点情况与Δ=b2-4ac的值相关。
此题目也可以用数形结合方法来判断抛物线与x轴有两个不同交点(用抛物线与y轴的交点C在x轴上方,开口向下,必与x轴有两个不同交点)。
例4.抛物线y=2x2-4x+4的对称轴为x=2m-2n,函数的最小值是4n-3m,求实数m、n。
解:∵y=2x2-4x+4,
∴
∴ 解得
说明:此例是利用顶点坐标公式构造方程组,也可利用配方法先求出抛物线的顶点坐标,再构造方程组。
例5.已知二次函数y=ax2+ bx+c的图象与的图象的形状相同,开口方向相反,与直线y=x-2的两个交点的坐标为(1,n)和(m,1),求这个二次函数的解析式及其顶点坐标。
分析:交点坐标即在抛物线上,又在直线上,所以即满足二次函数的解析式,又满足一次函数的解析式,由此可求出字母n、m。
解:依题意,得
∵y=x-2过(1,n)得n=-1,
y=x-2过(m,1)得m=3.
∴抛物线过(1,-1),(3,1)
∴ 解得
∴
∴这个二次函数的解析式为,顶点坐标为(1,-1)。
例6.已知抛物线y=x2+ bx+c与y轴交于点Q(0,-3),图象与x轴两交点的横坐标的平方和为15,求函数解析式及对称轴。
分析:可由抛物线与y轴的交点坐标求出c的值,这样只需待定“b”,即只需构造关于b的方程,由于已知条件给出图象与x轴两交点的横坐标的平方和为15,,需用一元二次方程根与系数的关系,由此作为等量关系来构造方程,解题的关键是用含b的代数式表示。
解:由点Q(0,-3)知c=-3,则抛物线的解析式为
设图象与x轴交点的横坐标为,
∴是二次方程的两个根,
由根与系数的关系得:
∴
解得:
∴所求函数的解析式,
对称轴分别为.
由例5、例6可知用待定系数法求函数解析式一般有两条解题思路:
(1)把已知条件转化为图象上一点的坐标,把坐标代入解析式构造关于“待定系数”的方程;
(2)利用已知的等量关系直接构造关于“待定系数”的方程。
反比例函数及其图象
一、知识点讲解
1.反比例函数的概念
定义:一般地,函数y=(k是常数,k≠0)叫做反比例函数,其中自变量x的取值范围是x≠0。
注意:
①反比例函数三种形式:反比例函数y=(k是常数,k≠0)可以写成y=k·x-1(k是常数,k≠0), 自变量x的指数是-1;也可写成xy=k(k是常数,k≠0)。
②注意k≠0的条件,否则不是反比例函数。
③反比例函数中,两个变量成反比例关系:由xy=k,因为k为常数,k≠0,两
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