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第 13 课 用函数观点看一元二次方程
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课程标准
(1)会用图象法求一元二次方程的近似解;掌握二次函数与一元二次方程的关系;
(2)会求抛物线与x轴交点的坐标,掌握二次函数与不等式之间的联系;
(3)经历探索验证二次函数 与一元二次方程的关系的过程,学会用函数的观点去
看方程和用数形结合的思想去解决问题.
知识精讲
知识点01 二次函数与一元二次方程的关系
求二次函数 (a≠0)的图象与x轴的交点坐标,就是令y=0,求 中x的值的
问题.此时二次函数就转化为一元二次方程,因此一元二次方程根的个数决定了抛物线与 x轴的交点的个
数,它们的关系如下表:
一元二次方程
判别式
二次函数
图象 与x轴的交点坐标 根的情况
抛物线 与 x 一元二次方程
轴交于 , 两
△>0 有两个不相等的实数根
点,且 ,
此时称抛物线与x轴相交
一元二次方程
抛物线 与 x
△=0
有两个相等的实数根
轴交切于 这一点,此时称
抛物线与x轴相切
一元二次方程
抛物线 与 x
△<0
轴无交点,此时称抛物线与x轴相离
在实数范围内 无解 ( 或称无实数根 )
【注意】
二次函数图象与x轴的交点的个数由
b2 −4ac
的值来确定的.
(1)当二次函数的图象与x轴有两个交点时,
Δ=b2 −4ac>0
,方程有两个不相等的实根;
(2)当二次函数的图象与x轴有且只有一个交点时,
Δ=b2 −4ac=0
,方程有两个相等的实根;
(3)当二次函数的图象与x轴没有交点时,
Δ=b2 −4ac<0
,方程没有实根.
知识点02 抛物线与直线的交点问题
抛物线与 x 轴的两个交点的问题实质就是抛物线与直线的交点问题.我们把它延伸到求抛物线
(a≠0)与y轴交点和二次函数与一次函数 的交点问题.
抛物线 (a≠0)与y轴的交点是(0,c).
抛物线 (a≠0)与一次函数 (k≠0)的交点个数由方程组 的解的个
数决定.
当方程组有两组不同的解时 两函数图象有两个交点;
当方程组有两组相同的解时 两函数图象只有一个交点;
当方程组无解时 两函数图象没有交点.
总之,探究直线与抛物线的交点的问题,最终是讨论方程(组)的解的问题.
【注意】
求两函数图象交点的问题主要运用转化思想,即将函数的交点问题转化为求方程组解的问题或者将求方程
组的解的问题转化为求抛物线与直线的交点问题.
知识点03 利用二次函数图象求一元二次方程的近似解
用图象法解一元二次方程 的步骤:
1.作二次函数 的图象,由图象确定交点个数,即方程解的个数;
2. 确定一元二次方程 的根的取值范围.即确定抛物线 与x
轴交点的横坐标的大致范围;
3. 在(2)确定的范围内,用计算器进行探索.即在(2)确定的范围内,从大到小或从小到大依次取值,用表格
的形式求出相应的y值.
4.确定一元二次方程 的近似根.在(3)中最接近0的y值所对应的x值即是一元二次
方 的近似根.【注意】
求一元二次方程 的近似解的方法(图象法):
(1)直接作出函数 的图象,则图象与 x 轴交点的横坐标 就是方程
的根;
(2)先将方程变为 再在同一坐标系中画出抛物线 和直线 图象交点的横坐
标就是方程的根;
(3)将方程化为 ,移项后得 ,设 和 ,在同一坐标系中
画出抛物线 和直线 的图象,图象交点的横坐标即为方程 的根.
知识点04 抛物线与x轴的两个交点之间的距离公式
当△>0时,设抛物线 与x轴的两个交点为A( ,0),B( ,0),则 、 是一元二次
方程 的两个根.由根与系数的关系得 , .
∴
即 ( >0).
△
知识点05 抛物线与不等式的关系
二次函数 (a≠0)与一元二次不等式 (a≠0)及 (a≠0)之间的关
系如下 :
判别式
抛物线 与 不等式 的解
不等式 的解集
x轴的交点 集
△>0
或△=0
( 或 )
无解
△<0 全体实数 无解
注:a<0的情况请同学们自己完成.
【注意】
抛物线 在 x 轴上方的部分点的纵坐标都为正,所对应的 x 的所有值就是不等式
的解集;
在x轴下方的部分点的纵坐标都为负,所对应的x的所有值就是不等式 的解集.
不等式中如果带有等号,其解集也相应带有等号.
能力拓展
考法01 二次函数图象与坐标轴交点
【典例1】已知二次函数y=x2+6x+c的图象与x轴的一个交点为(﹣1,0),则它与x轴的另一个交点的坐标
是( )
A.(﹣3,0) B.(3,0) C.(﹣5,0) D.(5,0)
【答案】C
【详解】∵二次函数y=x2+6x+c(c为常数)的图象与x轴的一个交点为(-1,0),
∴1-6+c=0.
∴c=5,
∴二次函数y=x2+6x+5.
令y=0,则x2+6x+5=0,
解得:x=-1,x=-5.
1 2
∴抛物线与x轴的另一个交点的坐标是(-5,0).
故选:C.
【即学即练】二次函数 的部分图像如图所示,对称轴方程为 ,图像与x轴相交于点
(1,0),则方程 的根为( )A. , B. , C. , D. ,
【答案】C
【详解】解:∵二次函数 的对称轴方程为 ,图像与x轴相交于点(1,0),
∴另一个交点为( ,0),
∴方程 的两个根为1和 ,
由根与系数的关系,得 ,
∴ , ;
∵ ,
∴ ,
∴当 , 符合题意,
故选:C
【典例2】抛物线y=x2-2x+3与y轴的交点坐标是( )
A.(0,2) B.(0,3) C.(2,0) D.(3,0)
【答案】B
【详解】令x=0,则y=3,
∴该抛物线与y轴的交点坐标是(0,3).
故选B.
【即学即练】关于二次函数y=2x2+4x﹣1,下列说法正确的是( )
A.图象与y轴的交点坐标为(0,1) B.当x<1时,y的值随x值的增大而减小
C.图象的顶点坐标为(﹣1,﹣3) D.图象的对称轴在y轴的右侧
【答案】C
【详解】当x=0时,y=-1,故选项A错误;∵ ,
该函数的对称轴是直线x=-1,开口向上
当x<-1时,y随x的增大而减小,故选项B错误;
图象的顶点坐标为(-1,-3),故选项C正确;
图象的对称轴是直线x=-1在y轴的左侧,故选项D错误.
故选C.
考法02 利用图象法求一元二次方程的解
【典例3】如图,二次函数y=ax2+bx+c的图象与x轴的右交点A(5,0),对称轴是直线x=2,当ax2+bx+c
>16a时,x的取值范围是( )
A.x<﹣1或x>5 B.﹣1<x<5 C.﹣3<x<7 D.x<﹣3或x>7
【答案】C
【详解】解:∵y=ax2+bx+c的对称轴是直线x=2,
∴ 2,
∴b=﹣4a,
∴y=ax2﹣4ax+c,
∵与x轴右交点为(5,0),
∴25a﹣20a+c=0,
∴c=﹣5a,
∴y=ax2﹣4ax﹣5a,
∴ax2﹣4ax﹣5a>16a,
∴ax2﹣4ax﹣21a>0,
∵a<0,
∴x2﹣4x﹣21<0(两边同除以a,不等号方向改变),
y=x2﹣4x﹣21,a=1,开口向上,
当x2﹣4x﹣21=0时,
(x﹣7)(x+3)=0,
∴x=7,x=﹣3,
1 2
y=x2﹣4x﹣21的图像如图,∴x的取值范围是﹣3<x<7,
故选:C.
【即学即练】如图.抛物线y=ax2+c与直线y=mx+n交于A(﹣1,p),B(3,q)两点,则不等式ax2+mx+c>
n的解集为( )
A.x>﹣1 B.x<3 C.x<﹣3或x>1 D.x>﹣1或x<3
【答案】C
【详解】解:∵抛物线y=ax2+c与直线y=mx+n交于A(﹣1,p),B(3,q)两点,
∴抛物线y=ax2+c与直线y=﹣mx+n交于(1,p),(﹣3,q)两点,
观察函数图象可知:当x<﹣3或x>1时,抛物线y=ax2+c在直线y=﹣mx+n的上方,
∴不等式ax2+c>﹣mx+n的解集为x<﹣3或x>1,
即不等式ax2+mx+c>n的解集是x<﹣3或x>1.
故选:C.
【典例4】如图,抛物线 的对称轴是 ,与x轴的一个交点为 ,则不等式
的解集为___________.【答案】﹣3<x<5
【详解】解:根据图示知,抛物线y=ax2+bx+c图象的对称轴是x=1,与x轴的一个交点坐标为(﹣3,0),
根据抛物线的对称性知,抛物线y=ax2+bx+c图象与x轴的两个交点关于直线x=1对称,即
抛物线y=ax2+bx+c图象与x轴的另一个交点与(﹣3,0)关于直线x=1对称,
∴另一个交点的坐标为(5,0),
∵不等式ax2+bx+c>0,即y=ax2+bx+c>0,
∴抛物线y=ax2+bx+c的图形在x轴上方,
∴不等式ax2+bx+c>0的解集是﹣3<x<5.
故答案为﹣3<x<5.
【即学即练】如图是二次函数 的部分图象,由图象可知不等式 的解集是
______.
【答案】 ##5>x>﹣1
【详解】解:由图象可知二次函数的对称轴是直线x=2,
与x轴一个交点坐标(5,0),
由函数的对称性可得,与x轴另一个交点是(﹣1,0),
∴ax2+bx+c>0的解集为﹣1<x<5,
故答案为:﹣1<x<5
考法03 二次函数与一元二次方程的综合运用
【典例5】已知二次函数 ( )的图象如图所示,有下列 个结论:( )
① ;② ;③ ;④ ;
⑤若方程 有四个根,则这四个根的和为 .
其中正确的结论有( )A. 个 B. 个 C. 个 D. 个
【答案】A
【详解】解:∵图象开口向下,
∴ ,
∵对称轴x=1,
∴ ,
∴ ,
∴ ,
∵抛物线交于 轴正半轴,
∴ ,
∴ , ,
故①②错误;
∵根据图象可知,当 时, ,
即 ,
∴ ,
∴结合 ,有 ,
∴ ,
故③正确;
∵ 时,有 ,且此时y值达到最大,
又∵ 时,有 ,
∴ ,
∴ 成立,
故④正确.
根据 有四个根,
可得 和 各有两个根,
当 时,有 ,此时有 ,
当 时,有 ,此时有 ,则有 ,
∵ ,
∴ ,
即: 的四个根和为4,
故⑤错误.
综上:③④正确,
故选:A.
【即学即练】已知二次函数 的部分图象如图所示,对称轴为直线 ,有以下结论:①
;②若t为任意实数,则有 ;③当图象经过点 时,方程 的两根
为 , ( ),则 ,其中,正确结论的个数是( )
A.0 B.1 C.2 D.3
【答案】D
【详解】∵抛物线开口向上,
∴ ,
∵抛物线的对称轴为直线 ,即 ,
∴ ,
∵抛物线与y轴的交点在x轴下方,
∴ ,
∴ ,所以①正确;
∵ 时,y有最小值,
∴ (t为任意实数),即 ,所以②正确;
∵图象经过点 时,代入解析式可得 ,
方程 可化为 ,消a可得方程的两根为 , ,
∵抛物线的对称轴为直线 ,
∴二次函数 与直线 的另一个交点为 ,, 代入可得 ,
所以③正确.
综上所述,正确的个数是3.
故选D.
【典例6】已知抛物线y=ax2+bx+c(a,b,c是常数),a+b+c=0.下列四个结论:
①抛物线与x轴一定有两个不同的交点;
②若抛物线经过点(-1,0),则b=0;
③若b=c,则方程ax2+bx+c=0一定有根x=-2;
④点A(x,y),B(x,y)在抛物线上,若0<a<c,则当x>x>1时,y>y.
1 1 1 1 1 2 1 2
其中正确的是____________(填写序号).
【答案】②
【详解】解:∵当x=1时,a+b+c=0,
∴ ,
∴抛物线与x轴一定有公共点,
且当a≠c时,抛物线与x轴一定有两个不同的公共点.故①不正确;
当抛物线过(-1,0)时,
a-b+c=0,
∵a+b+c=0,
两式相减得,2b=0,
∴b=0,
故②正确,
当b=c时,由a+b+c=0得,
a+2c=0,
∴a=-2c,
当x=-2时, ,
故③不正确,
∵0<a<c,
∴ >1,抛物线开口向上,
∴抛物线对称轴在点(1,1)右侧,
∵对称轴x=- 位置不确定, 跟对称轴的位置关系不确定,
∴ 和 的大小无法确定,故④不正确.
故答案为:②.
【即学即练】如图,抛物线 的开口向下,对称轴为 ,与x轴的一个交点在(-3,0)、(-2,0)之间,其部分图像如图所示,则下列结论:① ;② ;③若点( , )、(-
, )、( , )是该抛物线上的点,则 ;④ ,其中正确结论为________.
【答案】①②④
【详解】①由函数图像可知,抛物线与x轴有两个不同的交点,
∴关于x的方程ax2+bx+c=0有两个不相等的实数根,
∴Δ=b2﹣4ac>0,
∴①正确;
②∵抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)的对称轴为x=﹣1,
∴ ,
∴2a=b,
∴②正确;
③∵抛物线的对称轴为x=﹣1,点 在抛物线上,
∴ .
∵ ,且抛物线对称轴左边图像y值随x的增大而增大,
∴y<y<y.
1 3 2
∴③错误;
④∵当x=﹣3时,y<0,且对称轴为 ,
∴当 与x=-3的函数值相同,
∴④正确;
故答案为①②④.
分层提分
题组A 基础过关练
1.抛物线 与y轴的交点坐标为( )
A.(7,0) B.(-7,0) C.(0,7) D.(0,-7)【答案】D
【详解】解:当x=0时,y=-x2+2x-7=-7,
∴抛物线y=-x2+2x-7与y轴的交点坐标为(0,-7),
故选:D.
2.已知抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)的顶点为(2,4),有以下结论:①当a>0时,b2-4ac>0;②当a>0时,
ax2+bx+c≥4;③若点(-2,m),(3,n)在抛物线上,则m