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二次函数模型巧用

收藏本文 2024-03-30 点赞:14646 浏览:66759 作者:网友投稿原创标记本站原创

在初中教材中,对二次函数作了较详细的研究,由于初中学生基础薄弱,又受其接受能力的限制,这部份内容的学习多是机械的,很难从本质上加以理解.进入高中以后,尤其是高三复习阶段,要对他们的基本概念和基本性质(图像以及单调性、奇偶性、有界性)灵活应用,对二次函数还需再深入学习.

一、“二次”的应用

函数、方程、不等式三者,在一定条件下可以相互联系.

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函数是研究y与x之间的对应关系,而方程则是求x取何值时,函数值恰好为零;不等式就是考察x的值在什么范围变化时,函数值为正或负. 当a ≠ 0时,方程ax2 + bx + c = 0的解就是二次函数y = ax2 + bx + c的图像与x轴交点的横坐标;不等式ax2 + bx + c > 0(或ax2 + bx + c < 0)的解集就是二次函数y = ax2 + bx + c的图像中位于x轴上方(或下方)部分的点的横坐标x的取值范围,所以说函数、方程、不等式是一个问题的三个方面,它们又统一在函数之中.

1. 在解方程和不等式中的应用

例1 (2007贵州省贵阳)二次函数y = ax2 + bx + c(a ≠ 0)的图像如图所示,根据图像解答下列问题:
(1)写出方程ax2 + bx + c = 0的两个根.
(2)写出不等式ax2 + bx + c > 0的解集.
(3)写出y随x的增大而减小的自变量x的取值范围.
(4)若方程ax2 + bx + c = k有两个不相等的实数根,求k的取值范围.
答案 (1)x1 = 1,x2 = 3.(2)1 < x < 3.(3)x >

2.(4)k <

例2 (2008年安徽省)如图为二次函数y = ax2 + bx + c的图像,在下列说法中:
① ac < 0;
②方程ax2 + bx + c = 0的根是
x1 = -1,x2 = 3
③ a + b + c > 0
④当x > 1时,y随x的增大而增大.
正确的说法有__________. (把正确的答案的序号都填在横线上)
答案 正确的说法有:①②④.
2. 在解方程组的应用
例3 (2007甘肃陇南)如图,抛物线y = ■x2 + mx + n交x轴于A,B两点,交y轴于点C,点P是它的顶点,点A的横坐标是-3,点B的横坐标是1.
(1)求m,n的值;
(2)求直线PC的解析式;
解 (1)由已知条件可知: 抛物线y = ■x2 + mx + n经过A(-3,0)、B(1,0)两点.
∴ 0 = ■ - 3m + n,0 = ■ + m + n.,解得m = 1,n = -■.
(2)∵ y = ■x2 + x - ■,∴ P(-1,-2),C0,-■.
设直线PC的解析式是y = kx + b,则-2 = -k + b,b = -■.
解得k =■,b = -■.
∴ 直线PC的解析式是y = ■x - ■.
从以上解题可以看出,求两个图像的交点坐标,一般方法是把两函数的解析式联立成方程组,求出方程组的解,就是它们的交点坐标;反之,图像交点的坐标,也就是方程组的解. 因此,在研究二次函数的问题时,必须让学生熟练掌握方程组的解法,明确函数、方程(组)的密切联系.

二、联系实际,综合运用

新课程标准,对学生能力的培养提出了较高要求,特别强调学生运用所学数学知识,解决现代社会实际问题的能力. 为了考查学生的能力,许多地方近几年的中考数学试题,解法灵活,思路开阔,不拘泥于旧的框框套套,能很好地考查学生综合运用知识的能力.
1. 在实际生活中的应用
例4 (2007兰州市)某农场计划建一个养鸡场,为了节约材料,鸡场一边靠着原有的一堵墙(墙足够长),另外的部分用30米的竹篱笆围成,现有两种方案:①围成一个矩形(如上左图);②围成一个半圆形(如上右图).设矩形的面积为S1平方米,宽为x米,半圆形的面积为S2平方米,半径为r米,请你通过计算帮助农场主选择一个围成区域面积最大的方案(π ≈ 3).
解 S1 = x(30 - 2x) = -2x2 + 30x = -2x - ■2 + ■.
当x = ■米时,S1取最大值■平方米.
由30 = πr得r = 10米.
S2 = ■πr2 = ■ × 3 × 100 = 150平方米.
∵ ■ < 150,∴ S1 < S2,
∴ 应选择方案②.
从以上可以看出,把实际问题归结为二次函数问题,关键是从实际生活中获取必要的信息,将内在的本质联系挖掘出来,抽象处理有关信息,建立函数模型,利用函数知识来解决问题. 特别注意,利用函数解决实际问题时,自变量的取值范围必须要明确.
2. 与几何有关的应用
例5 (2009兰州市)如图①,正方形 ABCD中,点A,B的坐标分别为(0,10),(8,4),点C在第一象限.动点P在正方形ABCD的边上,从点A出发沿A→B→C→D匀速运动,同时动点Q以相同速度在x轴正半轴上运动,当P点到达D点时,两点同时停止运动, 设运动的时间为t秒.
(1)当P点在边AB上运动时,点Q的横坐标x(长度单位)关于运动时间t(秒)的函数图像如图②所示,请写出点Q开始运动时的坐标及点P运动速度;
(2)求正方形边长及顶点C的坐标;
(3)在(1)中当t为何值时,△OPQ的面积最大,并求此时P点的坐标;
(4)如果点P,Q保持原速度不变,当点P沿A→B→C→D匀速运动时,OP与PQ能否相等,若能,写出所有符合条件的t的值;若不能,请说明理由.
解 (1)Q(1,0),点P运动速度每秒钟1个单位长度.
(2) 过点B作BF⊥y轴于点F,BE⊥x轴于点E,则BF = 8,OF = BE = 4.
∴AF = 10 - 4 = 6,在Rt△AFB中,AB = ■ = 10 过点C作CG⊥x轴于点G,与FB的延长线交于点H.
∵ ∠ABC = 90°,AB = BC,
∴△ABF ≌ △BCH.
∴ BH = AF = 6,CH = BF = 8.
∴ OG = FH = 8 + 6 = 14,CG = 8 + 4 = 12.
∴ 所求C点的坐标为(14,12).
(3)过点P作PM⊥y轴于点M,PN⊥x轴于点N,
则△APM∽△ABF.
∴ ■ = ■ = ■. ∴ ■ = ■ = ■.
∴ AM = ■t,PM = ■t.
∴ PN = OM = 10 -■t,ON = PM = ■t .
设△OPQ的面积为S(平方单位).
∴ S = ■ × 10 - ■t(1 + t) = 5 + ■t - ■t2(0 ≤ t ≤ 10).
∵ a = -■ < 0,
∴当t = -■ = ■时, △OPQ的面积最大.
此时P的坐标为 ■,■ .
(4)当t = ■或t = ■时, OP与PQ相等.
与几何有关的二次函数问题,首先要利用几何知识,推出已知、未知之间的函数关系,然后利用函数知识解决. 注意:此类问题,一定要求出自变量的取值范围.
近几年来,中考有关二次函数的命题,在注重教材知识的基础上,大量增加了知识综合运用,即增加了研究性课题,开放性问题,贴近社会生产、生活实际问题的试题等. 这就要求师生在二次函数的复习中,要抓双基,忌抓难题、怪题,要从本质上发现数学知识间的内在联系,通过分类、整理、综合、构造,形成一个知识结构系统. 在解题时,从题目提供相关的信息来进行最佳组合,促进解题过程的优化.

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