师:亲爱的同学们,大家好!今天我们一起来学习初中数学人教版九年级上册第22章小结的第一课时。首先,我们来回顾一下二次函数的基本概念。一般地,我们把形如(y = ax^2 + bx + c)((a)、(b)、(c)是常数,(a \neq 0))的函数叫做二次函数。对于这个概念的理解,我们要注意以下几点:第一,等号右边必须是整式;第二,自变量的最高次数是二次;第三,当(b = 0),(c = 0)时,(y = ax^2)是特殊的二次函数。
接下来,我们回顾二次函数图像平移的相关知识点。将(y = ax^2)沿(x)轴翻折,可以得到(y = -ax^2),再经过左右平移(左加右减),得到(y = a(x \pm h)^2)。然后经过上下平移(上加下减),得到(y = a(x \pm h)^2 \pm k)。这样我们就得到了二次函数的一般形式(y = ax^2 + bx + c)。
现在,我们一起来复习二次函数的图像与性质。二次函数的形式有顶点式(y = a(x - h)^2 + k)和一般式(y = ax^2 + bx + c)。当(a > 0)时,抛物线开口向上;当(a < 0)时,抛物线开口向下。
对于顶点式,它的对称轴是(x = h),顶点坐标是((h, k))。当(a > 0)时,(y)有最小值(k);当(a < 0)时,(y)有最大值(k)。
对于一般式,它的对称轴是(x = -\frac{b}{2a}),顶点坐标是((-\frac{b}{2a}, \frac{4ac - b^2}{4a}))。当(a > 0)时,(y)有最小值(\frac{4ac - b^2}{4a});当(a < 0)时,(y)有最大值(\frac{4ac - b^2}{4a})。
我们再来回忆一下二次函数的单调性。当(a > 0)时,在对称轴左边,(y)随(x)的增大而减小;在对称轴右边,(y)随(x)的增大而增大。当(a < 0)时,在对称轴左边,(y)随(x)的增大而增大;在对称轴右边,(y)随(x)的增大而减小。
我们再来一起回顾二次函数表达式的三种求法:一是一般式法,(y = ax^2 + bx + c)((a \neq 0));二是顶点式法,(y = a(x - h)^2 + k)((a \neq 0));三是交点式法,(y = a(x - x_1)(x - x_2))((a \neq 0))。
现在,我们通过表格的形式来复习二次函数与一元二次方程的关系。如果函数(y = ax^2 + bx + c)的图像和(x)轴有两个交点,那么一元二次方程(ax^2 + bx + c = 0)就有两个相异的实数根,此时根的判别式(\Delta = b^2 - 4ac > 0)。如果二次函数的图像与(x)轴有两个重合的交点,那么一元二次方程(ax^2 + bx + c = 0)有两个相等的实数根,此时根的判别式(\Delta = b^2 - 4ac = 0)。如果二次函数的图像与(x)轴没有交点,那么一元二次方程(ax^2 + bx + c = 0)没有实数根,此时根的判别式(\Delta = b^2 - 4ac < 0)。
下面我们一起来复习相关考点。考点一:求抛物线的顶点、对称轴、最值。
我们来看例一:抛物线(y = x^2 - 2x + 3)的顶点坐标是多少?
我们可以通过配方法将其转化为顶点式,找到顶点坐标,也可以通过二次函数顶点坐标公式直接求得。
具体解答过程如下:
方法一:通过配方,(y = x^2 - 2x + 3 = (x - 1)^2 + 2),根据顶点式可得顶点坐标为((1, 2))。
方法二:代入公式,(x = -\frac{b}{2a} = -\frac{-2}{2\times1} = 1),(y = \frac{4ac - b^2}{4a} = \frac{4\times1\times3 - (-2)^2}{4\times1} = 2),所以顶点坐标为((1, 2))。
通过上题,我们总结解此类题目的方法:一是先把二次函数(y = ax^2 + bx + c)配方为顶点式(y = a(x - h)^2 + k)的形式,得到对称轴是直线(x = h),最值为(y = k),从而得到顶点坐标为((h, k));二是直接利用公式进行求解。
针对训练一:对于(y = 2(x - 3)^2 + 2)的图像,下列叙述正确的是( )
A. 顶点坐标为(( - 3, 2))
B. 对称轴为(y = 3)
C. 当(x \geq 3)时,(y)随(x)的增大而增大
D. 当(x \geq 3)时,(y)随(x)的增大而减小
根据顶点式可知该二次函数顶点坐标为((3, 2)),所以A选项错误;对称轴为(x = 3),B选项错误;因为(a = 2 > 0),开口向上,当(x \geq 3)时,(y)随(x)的增大而增大,所以正确选项为C。
考点二:函数的图像与性质,即函数值的大小比较。
例:二次函数(y = -x^2 + bx + c)图像如图所示,若点(A(x_1, y_1)),点(B(x_2, y_2))在此函数图像上,且(x_1 < x_2 < 1),则(y_1)与(y_2)的大小关系是?
此题考察二次函数的增减性。由图像可知,抛物线开口向下,对称轴是(x = 1)。所以当(x < 1)时,(y)随(x)的增大而增大。因为(x_1 < x_2 < 1),所以(y_1 < y_2),本题选B。
好,我们再来看针对训练2:下列函数中,当(x > 0)时,(y)随(x)的增大而减小的是( )。对于选项A、选项B、选项C这三个函数,当(x > 0)时,(y)都随着(x)值的增大而增大,所以本题选择D。
考点三:二次函数(y = ax^2 + bx + c)((a \neq 0))的图像与系数(a)、(b)、(c)的关系。
下面我们来看例3:已知二次函数(y = ax^2 + bx + c)函数图像如图所示,下列结论:
(abc > 0)
(2a - b < 0)
(4a - 2b + c < 0)
((a + c)^2 < b^2)
其中正确的个数是( )
A. 1
B. 2
C. 3
D. 4
首先看(abc)的符号,通过“左同右异”可判定(ab)的符号,又因为函数图像交(y)轴正半轴,所以可判定(c)的符号为大于(0)。
对于(2a - b)的符号,可通过对称轴的位置判断。观察发现函数对称轴大于(-1),即(-\frac{b}{2a} > -1),由此可求得(2a - b)的符号。
对于(4a - 2b + c)的符号,可看成当(x = -2)时所对应的函数值,通过图像观察可知当(x = -2)时,函数值为负数。
对于((a + c)^2 < b^2),可将(b^2)移到左边,得到((a + c)^2 - b^2),利用平方差公式因式分解为((a + c + b)(a - b + c)),也就是判断((a + b + c)(a - b + c))的符号,同样可看成相应的函数值来求解。
具体分析解答过程:由图像开口向下可得(a < 0),由对称轴在(y)轴左侧可得(b < 0),由图像与(y)轴交于正半轴可得(c > 0),则(abc > 0),所以1正确。
由对称轴(x > -1),可得(2a - b < 0),2正确。
由图像上横坐标为(x = -2)的点在第三象限,可得(4a - 2b + c < 0),3正确。
由图像上横坐标为(x = 1)的点在第四象限,得出(a + b + c < 0);由图像上横坐标为(x = -1)的点在第二象限,得出(a - b + c > 0),则((a + b + c)(a - b + c) < 0),即((a + c)^2 - b^2 < 0),移项可得((a + c)^2 < b^2),4正确。所以本题选择D。
下面我们来看针对训练:已知二次函数(y = -x^2 + 2bx + c),当(x > 1)时,(y)的值随(x)值的增大而减小,则实数(b)的取值范围是?
因为二次项系数为(-1 < 0),抛物线开口向下,在对称轴右侧(y)随(x)的增大而减小。由题可知,当(x > 1)时,(y)随(x)的增大而减小,所以抛物线(y = -x^2 + 2bx + c)的对称轴应该在直线(x = 1)的左侧。而抛物线(y = -x^2 + 2bx + c)的对称轴为(x = -\frac{2b}{2\times(-1)} = b),所以(b \leq 1),本题选择D选项。
考点四:抛物线的几何变换。
例四:将抛物线(y = x^2 - 6x + 5)向上平移两个单位长度,再向右平移一个单位长度后得到的抛物线解析式是?
对于本题,我们首先应将一般式化为顶点式,然后通过“上加下减,左加右减”得到新的抛物线解析式。
具体解答过程:因为(y = x^2 - 6x + 5 = (x - 3)^2 - 4),向上平移两个单位,再向右平移一个单位,得到的解析式为(y = (x - 3 - 1)^2 - 4 + 2),即(y = (x - 4)^2 - 2)。因此,本题选择B选项。
若抛物线(y = -7(x + 4)^2 - 1)平移得到(y = -7x^2),则可能的平移方式是?
我们可以通过“上加下减、左加右减”来判断函数平移的方向。将(x + 4)变为(x),需要向右平移(4)个单位;将(-1)变为(0),需要向上平移(1)个单位。所以本题选择B,你做对了吗?
考点五:二次函数表达式的确定。
例5:已知关于(x)的二次函数,当(x = -1)时,函数值为(10);当(x = 1)时,函数值为(4);当(x = 2)时,函数值为(7)。求这个二次函数的解析式。
本题已知三个点的坐标,所以可以利用一般式来求解。
具体解答过程:设所求二次函数为(y = ax^2 + bx + c)。由题意得(\begin{cases}a - b + c = 10 \ a + b + c = 4 \ 4a + 2b + c = 7\end{cases}),通过解方程组可得(a = 2),(b = -3),(c = 5)。所以所求二次函数为(y = 2x^2 - 3x + 5)。此方法我们称为待定系数法。
针对训练5:已知抛物线(y = x^2 + bx + c)与抛物线(y = -x^2 - 3x + 7)的形状相同,顶点在直线(x = 1)上,且顶点到(x)轴的距离为(5)。请写出满足此条件的抛物线的解析式。
根据题目条件“形状相同”,可判定(a = 1)或者(-1)。再根据“顶点在直线(x = 1)上,且顶点到(x)轴的距离为(5)”,可写出此函数的顶点坐标,从而通过顶点式写出二次函数的解析式。
具体解答过程:因为抛物线(y = x^2 + bx + c)与抛物线(y = -x^2 - 3x + 7)形状相同,所以(a = 1)或(-1)。又因为顶点在直线(x = 1)上,且顶点到(x)轴的距离为(5),所以顶点为((1, 5))或((1, -5))。
因此,表达式为:
(y = (x - 1)^2 + 5)
(y = (x - 1)^2 - 5)
(y = -(x - 1)^2 + 5)
(y = -(x - 1)^2 - 5)
你学会了吗?好,今天的主要课程就学到这里,同学们,再见。
