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初中数学同步9年级上册第12课待定系数法求二次函数的解析式(共24页)(教师版)_初中数学_九年级数学上册(人教版)_讲义

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25 页
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第 12 课 待定系数法求二次函数的解析式 目标导航 课程标准 (1) 能用待定系数法列方程组求二次函数的解析式; (2) 经历探索由已知条件特点,灵活选择二次函数三种形式的过程,正确求出二次函数的解析式,二次 函数三种形式是可以互相转化的。 知识精讲 知识点 用待定系数法求二次函数解析式 1.二次函数解析式常见有以下几种形式 : (1)一般式: (a,b,c为常数,a≠0); (2)顶点式: (a,h,k为常数,a≠0); (3)交点式: ( , 为抛物线与x轴交点的横坐标,a≠0). 2.确定二次函数解析式常用待定系数法,用待定系数法求二次函数解析式的步骤如下 第一步,设:先设出二次函数的解析式,如 或 , 或 ,其中 a ≠ 0; 第二步,代: 根据题中所给条件,代入二次函数的解析式中,得到关于解析式中待定系数的方程 ( 组 ); 第三步,解:解此方程或方程组,求待定系数; 第四步,还原:将求出的待定系数还原到解析式中. 【注意】 在设函数的解析式时,一定要根据题中所给条件选择合适的形式: ①当已知抛物线上的三点坐标时,可设函数的解析式为 ; ②当已知抛物线的顶点坐标或对称轴或最大值、最小值时,可设函数的解析式为 ; ③当已知 抛物线与 x 轴的两个交点 ( x , 0 ) , ( x , 0 ) 时 ,可设函数的解析式为 . 1 2 能力拓展 考法01 用待定系数法求二次函数解析式 【典例1】已知函数y=ax2+bx,当x=1时,y=﹣1;当x=﹣1时,y=2,则a,b的值分别是( ) A. ,﹣ B. , C.1,2 D.﹣1,2 【答案】A【详解】解:根据题意得: ,解得 , 故选:A. 【即学即练】已知二次函数y=ax2+bx+1,若当x=1时,y=0;当x=﹣1时,y=4,则a、b的值分别为( ) A.a=1,b=2 B.a=1,b=﹣2 C.a=﹣1,b=2 D.a=﹣1,b=﹣2 【答案】B 【详解】解:根据题意得 , 解得a=1,b=﹣2. 故选:B. 【典例2】已知点 在函数 的图象上,则a等于______. 【答案】1 【详解】解:将点A(2,3)代入函数 中,得4a-2+1=3, 解得a=1, 故答案为:1. 【即学即练】若二次函数图象的顶点坐标为(2,﹣1),且抛物线过(0,3),则二次函数解析式是 __. 【答案】 【详解】解:设二次函数解析式为 , 把 代入得: , 解得: , 则二次函数解析式为 , 故答案为: . 考法02 用待定系数法解题 【典例3】二次函数 的 与 的部分对应值如下表,则下列判断中正确的是( ) x … 0 1 3 4 … y … 2 4 2 -2 … A.抛物线开口向上 B.当 时, 随 的增大而减小 C.当 时, D. 的最大值为【答案】C 【详解】解:将点 , , 代入二次函数的解析式, 得: , 解得: , ∴抛物线的解析式为 , ∵ , ∴抛物线开口向下, ∴A选项不符合题意; ∵由抛物线解析式可知,抛物线的对称轴为 ,这时抛物线取得最大值 , ∴当 时, 随 的增大而增大;当 时, 随 的增大而减小, ∴当 时, 随 的增大先增大,到达最大值 后, 随 的增大而减小, ∴B选项不符合题意; ∵当 时, ;当 时, , 又∵抛物线的对称轴为 , 当 时, , 又∵ , ∴当 时, , ∴C选项符合题意; ∵抛物线的解析式为 , ∴当 时,抛物线取得最大值 , ∴D选项不符合题意. 故选:C. 【即学即练】二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的x、y的部分对应值如下表所示,则下列判断不正确的是( )x 0 1 2 y 0 1.5 2 1.5 A.当 时,y随x的增大而增大 B.当 时, C.顶点坐标为(1,2) D. 是方程 的一个根 【答案】B 【详解】解:由题意得: ,解得 , ∴二次函数y=ax2+bx+c的解析式为y=- x2+x+ =- (x-1)2+2, ∴顶点坐标为(1,2),选项C不符合题意; ∵- 开口向下,∴x<1时,y随x的增大而增大, ∴x<0时,y随x的增大而增大,选项A不符合题意; 当x=4时,y=-2.5,选项B符合题意; ∵x=-1时,y=0,∴x=-1是方程 的一个根,选项D不符合题意; 故选:B. 【典例4】如图,在平面直角坐标系中,二次函数 的图象经过点 ,点 . (1)求此二次函数的解析式; (2)当 时,求二次函数 的最大值和最小值; (3)点P为此函数图象上任意一点,其横坐标为m,过点P作 轴,点Q的横坐标为 .已知点 P与点Q不重合,且线段PQ的长度随m的增大而减小.求m的取值范围; 【答案】(1) (2)最小值为-2,最大值为(3) 【详解】(1)解:将 ,点 代入 得: ,解得 , ∴ . (2)解:∵ , ∴抛物线开口向上,对称轴为直线 . ∴当 时, 取最小值为-2, ∵ , ∴当 时, 取最大值 . (3)解: , 当 时, , 的长度随 的增大而减小, 当 时, , 的长度随 增大而增大, ∴ 满足题意, 解得 . 【即学即练】如图,已知抛物线 经过A(-1,0),B(3,0)两点,C是抛物线与y轴的交点. (1)求抛物线的解析式; (2)点P(m,n)在平面直角坐标系的第一象限内的抛物线上运动,设△PBC的面积为S求S关于m的函数解 析式(指出自变量m的取值范围)和S的最大值.【答案】(1) (2) (0<m<3),当m= 时,△PBC的面积取得最大值,最大值为 【详解】(1)解:将A(-1,0),B(3,0)代入 中, 得: ,解得: , ∴抛物线的解析式为 ; (2)解:过点P作PF y轴,交BC于点F,如图所示, 由(1)知:当x=0时,y=6, ∴点C的坐标为(0,6); 设直线BC的解析式为y=kx+c, 把B(3,0),C(0,6)代入y=kx+c中, 得: ,解得: , ∴直线BC的解析式为y=-2x+6. 设点P的坐标为(m, ), 则点F的坐标为(m,-2m+6), ∴PF= -(-2m+6)= , ∵ ∴S= = = , ∵点P(m,n)在平面直角坐标系第一象限内的抛物线上运动, ∴0<m<3.故 (0<m<3), ∵-3<0, ∴当m= 时,△PBC的面积取得最大值,最大值为 . 分层提分 题组A 基础过关练 1.若二次函数 的图象经过原点,则 的值为( ) A. B. C. D. 或 【答案】B 【详解】解:把 代入 可得: , 解得: , 故选:B. 2.若抛物线 的顶点是 ,且经过点 ,则抛物线的函数关系式为( ) A. B. C. D. 【答案】B 【详解】解:∵抛物线顶点是A(2,1),且经过点B(1,0), ∴设抛物线的函数关系式是y=a(x-2)2+1, 把B点的坐标代入得:0=a(1-2)2+1, 解得:a=-1, 即抛物线的函数关系式是y=-(x-2)2+1,即y=-x2+4x-3. 故选:B. 3.已知二次函数 的图象经过点 ,且当 时, 随 的增大而减小,则点 的坐标可以是 ( ) A. B. C. D. 【答案】B 【详解】解:∵二次函数 ,当 时, 随 的增大而减小,, ∴ , A.当 时, ,解得: ,此选项不符合题意;B.当 时, ,解得: ,此选项符合题意; C.当 时, ,解得: ,此选项不符合题意; D.当 时, ,解得 ,此选项不符合题意, 故选:B. 4.已知二次函数的图象经过点(-1,-5),(0,-4)和(1,1),则这二次函数的表达式为( ) A.y=-6x2+3x+4 B.y=-2x2+3x-4 C.y=x2+2x-4 D.y=2x2+3x-4 【答案】D 【详解】解:设所求函数的解析式为y=ax2+bx+c, 把(-1,-5),(0,-4),(1,1)分别代入, 得: 解得 所求的函数的解析式为y=2x2+3x-4. 故选D 5.过原点的抛物线的解析式是( ) A.y=3x2-1 B.y=3x2+1 C.y=3(x+1)2 D.y=3x2+x 【答案】D 【详解】A、当 时, ,不符合题意; B、当 时, ,不符合题意; C、当 时, ,不符合题意; D、当 时, ,符合题意; 故选:D. 6.二次函数y=﹣x2+bx+c的图象如图所示:若点A(x ,y),B(x ,y)在此函数图象上,x<x<1,y 与y 1 1 2 2 1 2 1 2 的大小关系是 A.y≤y B.y<y C.y≥y D.y>y 1 2 1 2 1 2 1 2 【答案】B 【详解】∵二次函数y=﹣x2+bx+c的a=-1<0,对称轴x=1, ∴当x<1时,y随x的增大而增大. ∵x<x<1,∴y<y. 1 2 1 2故选B. 7.如果抛物线 的对称轴是x=-3,且开口方向与形状与抛物线y= -2 x2相同,又过原点, 那么a=_______,b= ______,c=_________. 【答案】 -2 -12 0 【详解】解:∵抛物线y=ax2+bx+c的开口方向,形状与抛物线y=-2x2相同, ∴a=-2, ∵抛物线y=ax2+bx+c的对称轴是直线x=-3, ∴- =-3,即- =-3,解得b=-12; ∵抛物线过原点, ∴c=0. 故答案为:-2,-12;0. 8.写出一个二次函数,其图象满足:(1)开口向下;(2)与y轴交于点(0,3),这个二次函数的解析式可以是 ________. 【答案】 【详解】解: ∵二次函数图象开口向下, ∴二次项系数 , ∵与y轴交于点(0,3), ∴常数项 , ∴这个二次函数的解析式可以是 . 故答案为: . 9.在平面直角坐标系 中,二次函数 的图象经过点 . (1)求二次函数的表达式; (2)求二次函数图象的对称轴. 【答案】(1) ;(2)直线 【详解】解:(1)∵二次函数y=x2-2mx+5m的图象经过点(1,-2), ∴-2=1-2m+5m, 解得 ; ∴二次函数的表达式为y=x2+2x-5. (2)二次函数图象的对称轴为直线 ; 故二次函数的对称轴为:直线 ; 10.如图,抛物线 经过 , 两点,与 轴交于另一点 ,(1)求抛物线的解析式; (2)已知点 在抛物线 上,求 的值. 【答案】(1) ;(2) 或 . 【详解】解:(1)把 , 代入 , 得: , 解得: , 抛物线的解析式为: . (2)把 代入 , 得: , 解得: , . 的值为 或 . 题组B 能力提升练 1.抛物线y=ax2+bx+c经过点(3,0)和(2,﹣3),且以直线x=1为对称轴,则它的解析式为( ) A.y=﹣x2﹣2x﹣3 B.y=x2﹣2x﹣3 C.y=x2﹣2x+3 D.y=﹣x2+2x﹣3 【答案】B 【详解】解:把(3,0)与(2,−3)代入抛物线解析式得: , 由直线x=1为对称轴,得到 =1,即b=−2a, 代入方程组得: , 解得:a=1,b=−2,c=−3, 则抛物线解析式为y=x2−2x−3, 故选:B. 2.某二次函数的图象与函数y= x2﹣4x+3的图象形状相同、开口方向一致,且顶点坐标为(﹣2,1),则 该二次函数表达式为( )A.y= (x﹣2)2+1 B.y= (x﹣2)2﹣1 C.y= (x+2)2+1 D.y=﹣ (x+2)2+1 【答案】C 【详解】解:设二次函数的解析式为 , ∵二次函数的图像顶点坐标为(﹣2,1), ∴二次函数的解析式为 , ∵二次函数的图象与函数y= x2﹣4x+3的图象形状相同、开口方向一致, ∴二次函数的解析式为: , 故选:C. 3.如图所示是二次函数y=ax2﹣x+a2﹣4的图象,图象过坐标原点,则a的值是( ) A.a=2 B.a=﹣2 C.a=﹣4 D.a=2或a=﹣2 【答案】A 【详解】解:根据图象可得: 抛物线的开口方向向上, , 把点(0,0)代入 , 得 , 解得 或 (舍去), ∴ . 故选:A. 4.设函数y=a(x﹣h)2+k(a,h,k是实数,a≠0),当x=1时,y=1;当x=6时,y=6,( ) A.若h=2,则a<0 B.若h=3,则a>0 C.若h=4,则a>0 D.若h=5,则a>0 【答案】B 【详解】解:当x=1时,y=1;当x=6时,y=6;代入函数式得: , ∴a(6﹣h)2﹣a(1﹣h)2=5, 整理得:a(7﹣2h)=1,A、若h=2,则 ,选项说法错误,不符合题意; B、若h=3,则a=1>0,选项说法正确,符合题意; C、若h=4,则 ,选项说法错误,不符合题意; D、若h=5,则 ,选项说法错误,不符合题意; 故选B. 5.抛物线的图象如下,根据图象可知,抛物线的解析式可能是( ) A. B. C. D. 【答案】D 【详解】由题图可知抛物线开口向下,且与x轴的交点为 ,由交点式设抛物线的解析式为 ,对比选项可知,选项A、B、C无法提取公因式后得到 的形式,而D选项中 .故选D. 6.加工爆米花时,爆开且不糊的粒数的百分比称为“可食用率”.在特定条件下,可食用率p与加工时间 t(单位:分钟)满足的函数关系p=at2+bt+c(a、b、c是常数),如图记录了三次实验的数据.根据上述函数模 型和实验数据,可以得到最佳加工时间为( ) A.3.50分钟 B.3.75分钟 C.4.00分钟 D.4.25分钟 【答案】B 【详解】解:根据题意,将(3,0.7)、(4,0.8)、(5,0.5)代入p=at2+bt+c, 得: ,解得: , 即p=﹣0.2t2+1.5t﹣2, 当t=﹣ =3.75时,p取得最大值, 故选:B. 7.平移二次函数的图象,如果有一个点既在平移前的函数图象上,又在平移后的函数图象上,我们把这 个点叫做“关联点”.现将二次函数 (c为常数)的图象向右平移得到新的抛物线,若“关联 点”为 ,则新抛物线的函数表达式为_______. 【答案】 【详解】解:将(1,2)代入y=x2+2x+c,得12+2×1+c=2, 解得c=-1. 设将抛物线y=x2+2x-1=(x+1)2-2,向右平移m个单位,则平移后的抛物线解析式是y=(x+1-m)2-2, 将(1,2)代入,得(1+1-m)2-2=2. 整理,得2-m=±2. 解得m=0(舍去),m=4. 1 2 故新抛物线的表达式为y=(x-3)2-2. 故答案是: . 8.定义:对于一个函数,当自变量x取a时,函数y的值也等于a,则称a是这个函数的不动值.已知二 次函数 . (1)若﹣2是此函数的不动值,则m的值为______; (2)若此函数有两个不动值a、b,且 ,则m的取值范围是______. 【答案】 【详解】解:(1)由定义得 , , 故答案为: ; (2)∵函数有两个不动值a、b,且 , ∴a、b是方程 的两根,即是方程 两根, ∴ , , 由 得, , 整理得, , 即 , 所以 .故答案为: . 9.如图,已知抛物线 经过点 和点 .解答下列问题. (1)求抛物线的解析式; (2)抛物线的顶点为 ,对称抽与 轴的交点为 ,求线段 的长; (3)点 在抛物线上运动,是否存在点 使 的面积等于6?如果存在,求出点 的坐标;如果不存在, 说明理由. 【答案】(1) (2) (3)存在,点 的坐标为: 或 或 或 【详解】(1)解:∵抛物线 经过点 , , ∴ , 解得: , ∴抛物线的解析式是 . (2)∵ , ∴抛物线的对称轴为: ,顶点 , ∵ , ∴ , ∴ , , ∴ . (3)存在,理由如下: 设 ,则点 的纵坐标为 , ∵ , , ∴ ,∵ 的面积等于6, ∴ , ∴ , ①当 时,解得 , ; ②当 时,解得 , . ∴存在点 使 的面积等于6.点 的坐标为: 或 或 或 . 10.下表给出了代数式 与x的一些对应值: x … 0 1 2 3 4 … … 3 m -1 0 n … (1)利用表中所给数值求出a,b,c的值; (2)直接写出:m=___,n=___; (3)设 ,则当x取何值时, . 【答案】(1) (2) (3) 【详解】(1)解:设 ,根据图表,将 分别代入 得 解得 (2)解:由(1)可知 ,将 代入得 ,则 ; 将 代入得 ,则 , 故 , (3)解:由(1)、(2)可知抛物线 与 轴交点分别为(1,0),(3,0),抛物线开口向上,所以当 时, . 题组C 培优拔尖练 1.如图,已知抛物线 经过点 ,且顶点在直线 上,则 的值为( )A. B. C. D. 【答案】B 【详解】∵抛物线 经过点 ,且顶点在直线 ∴a-b+c=0① - =1② 解得:b=-2a,c=-3a, ∴ 故选:B 2.如图,已知抛物线 与x轴交于点A、B,与y轴交于点C,下列结论不正确的是( ) A.抛物线的对称轴为直线 B.若 ,则 C.y的最大值为1 D.若 轴交抛物线于点D,则 【答案】B 【详解】解:A、根据抛物线 与x轴交于点 、 ,可得出对称轴 ,该选项不符合题意; B、根据抛物线 的对称轴为 ,开口向下可知: 当 时, 随 增大而增大;当 时, 随 增大而减小, 所以当 ,无法判断 与 的大小,该选项符合题意; C、根据抛物线 与x轴交于点 、 , 可设交点式 ,再根据抛物线与y轴交于点 , 代值求解得 ,即抛物线表达式为 , 当 时, 的最大值为1,该选项不符合题意; D、若 轴交抛物线于点D,则 、 关于对称轴 对称,从而得到 ,则 , 该选项不符合题意; 故选:B. 3.如图,若抛物线y=ax2与四条直线x=1、x=2、y=1、y=2围成的正方形有公共点,则a的取值范围( ) A. ≤a≤2 B. ≤a≤2 C. ≤a≤1 D. ≤a≤1 【答案】A 【详解】解:把(1,2)代入y=ax2得a=2, 把点(2,1)代入y=ax2得 , 则a的范围介于这两点之间,故 , 故选:A. 4.二次函数 的部分图象如图所示,则下列说法:①abc>0;② 2a+b=0;③ a(x+1) (x-3)=0;④ 2c-3b=0.其中正确的个数为( ) A.1 B.2 C.3 D.4 【答案】B 【详解】解:如图,由抛物线过 ,对称轴为 根据对称性得到抛物线的图像经过①图象开口向下, ∴a<0, 与y轴交于正半轴, ∴c>0, 对称轴在y轴右侧, ∴b>0, 则abc<0,故①错误; ②对称轴 解得,2a+b=0,故②正确; ③由抛物线与 轴的交点坐标为: , 所以函数解析式为:y=a(x+1)(x-3), 所以y的值是不断变化的,故③错误; ④∵抛物线与x轴交于(-1,0)和(3,0), ∴a-b+c=0,9a+3b+c=0, 两式相加得,10a+2b+2c=0, 又b=-2a, , ∴2c-3b=0,故④正确. 故选: . 5.如图,直线 与y轴交于点A,与直线 交于点B,若抛物线 的顶点在直 线 上移动,且与线段 、 都有公共点,则h的取值范围是( ) A. B. C. D. 【答案】B【详解】解:∵将 与 联立得: , 解得: . ∴点B的坐标为(−2,1), 由抛物线的解析式可知抛物线的顶点坐标为(h,k), ∵将x=h,y=k,代入得y=− x得:− h=k,解得k=− h, ∴抛物线的解析式为y=(x−h)2− h, 如图1所示:当抛物线经过点C时, 将C(0,0)代入y=(x−h)2− h得:h2− h=0,解得:h=0(舍去),h= ; 1 2 如图2所示:当抛物线经过点B时, 将B(−2,1)代入y=(x−h)2− h得:(−2−h)2− h=1,整理得:2h2+7h+6=0,解得:h=−2,h=− (舍 1 2 去). 综上所述,h的范围是−2≤h≤ ,即−2≤h≤ 故选:B. 6.抛物线经过点 ,且与 轴交于点 .若 ,则该抛物线解析式为( ) A. B. 或 C. D. 或 【答案】D【详解】设抛物线的解析式为 ∵ ∴抛物线和y轴交点的为(0,2)或(0,-2) ①当抛物线和y轴交点的为(0,2)时,得 解得 ∴抛物线解析式为 ,即 ②当抛物线和y轴交点的为(0,-2)时, 解得 ∴抛物线解析式为 ,即 故选D. 7.若二次函数 的图象经过点A(3,0),与y轴交于点B,则a的值是______,若点P是该 抛物线对称轴上的一动点,且△APB是以AB为直角边的直角三角形,则点P的坐标为_______. 【答案】 2 (2, )或(2, ) 【详解】解:∵二次函数 经过点A(3,0), ∴ , ∴ 对 ,当x=0时,y=-9, ∴点B坐标为(0,-9), 抛物线 的对称轴是直线: , 设点P的坐标为(2,m), ∴ , , , 当∠ABP=90°时,则 , ∴ , 解得 , ∴点P的坐标为(2, ); 当∠BAP=90°时,则 , ∴ , 解得 ,∴点P的坐标为(2, ); 综上所述,点P的坐标为(2, )或(2, ); 故答案为:2;(2, )或(2, ); 8.已知抛物线 经过点 .若点 在该抛物线上,且 ,则n的取值范围 为______. 【答案】 【详解】解:将 代入 中得到: , 解得 , ∴抛物线的对称轴为直线 ,且开口向上, 根据“自变量离对称轴越远,其对应的因变量越大”可知, 当 时,对应的 最大为: , 当 时,对应的 最小为: , 故n的取值范围为: , 故答案为: . 9.如图,抛物线 (a>0)交x轴于点A(﹣1,0),B(3,0),交y轴于点C,作直线BC. (1)若OB=OC,求抛物线的表达式; (2)P是线段BC下方抛物线上一个动点,过点P作PF⊥x轴于点F,交线段BC于点E.若EB=EC=EP, 求a的值. 【答案】(1) (2) 【详解】(1)解:∵OB=OC, ∴C(0,﹣3), 把A,B,C代入 中, 得: ,解得: , ∴抛物线的解析式为 ; (2)解:如图,连接BC, ∵EB=EC, ∴E是BC的中点, ∴E的坐标为( , ), ∴P的横坐标为 , 把A,B代入 中, 得: , 解得: , ∴抛物线的解析式为 , 把x= 代入 ,得y= , ∴P( , ), ∴EP= = , 解得a= , ∴a的值为 . 10.如图,在坐标系中△ABC是等腰直角三角形,∠BAC =90°,A(1, 0),B(0, 2),抛物线 的图象过 点(2,-1)及点C.(1)求该抛物线的解析式; (2)求点C的坐标 (3)点P是抛物线上一动点,是否存在点P,使以P,A,C,B为顶点的四边形是平行四边形?若存在,求 出P点坐标;若不存在,说明理由. 【答案】(1) (2)(3,1) (3)满足条件的P点只有一个,为(-2,1) 【详解】(1)把点(2,-1)代入得 = ∴该抛物线的解析式为 (2)过点C作CD垂直 轴于点D ∵△ABC是等腰直角三角形,∠BAC =90° ∴BA=AC,∠1+∠2=90°,∠3+∠2=90°, ∴∠1=∠3 ∴△BOA≌△ADC ∴OA=DC,BO=AD ∵A(1,0),B(0,2), ∴OA=DC=1,BO=AD=2 ∴点C的坐标为(3,1) (3) 分别过A, B, C三点作对边的平行线,交于P 、P 、P 1 2 3 ①当AP//BC,且AP = BC时,如图:将点C向下平移1个单位向左平移2个单位与点A重合,点B也向下平移1个单位向左平移2个单位与点 P 重合,则P(-2,1), 1 1 经检验:点P 在抛物线上, 1 故P 满足条件, 1 ②当BP//AC,且BP=AC时:由平移可得则P(2,3), 2 经检验,P 不在抛物线上; 2 ③当CP//AB,且CP=AB时,由平移可得则P(4,-1), 3 经分析,点P 不在抛物线上,不合题意. 3 综上所述,满足条件的P点只有一个,为(-2,1).