第02講 二次函式圖象及與函式最值

2022-12-29 07:39:03 字數 5033 閱讀 5765

【複習要求】

1、掌握二次函式解析式的求法

2、掌握最值求法

【教學重點】

熟悉並掌握二次函式求最值的各種題型和方法

【教學難點】

二次函式求最值

【家庭作業】

1、完成拓展內容

2、複習知識點

【知識梳理】

1、一般式:y=ax2+bx+c(a≠0);

頂點式:y=a(x+h)2+k (a≠0),其中頂點座標是(-h,k).

交點式:y=a(x-x1) (x-x2) (a≠0),其中x1,x2是二次函式圖象與x軸交點的橫座標.

2、二次函式的影象

二次函式y=a(x+h)2+k(a≠0)中,a決定了二次函式圖象的開口大小及方向;h決定了二次函式圖象的左右平移,而且「h正左移,h負右移」;k決定了二次函式圖象的上下平移,而且「k正上移,k負下移」.

(1)當a>0時,函式y=ax2+bx+c圖象開口向上;頂點座標為,對稱軸為直線x=-;當x<時,y隨著x的增大而減小;當x>時,y隨著x的增大而增大;當x=時,函式取最小值y=.

(2)當a<0時,函式y=ax2+bx+c圖象開口向下;頂點座標為,對稱軸為直線x=-;當x<時,y隨著x的增大而增大;當x>時,y隨著x的增大而減小;當x=時,函式取最大值y=.

(3)頂點.

在軸上方異號;在軸下方同號;在軸上,在直線上.

(4)圖象過點,圖象過點,

特別地:(為截距);;.

3、二次函式最大值或最小值的求法.

第一步確定a的符號,a>0有最小值,a<0有最大值;

第二步配方求頂點,頂點的縱座標即為對應的最大值或最小值.

4、求二次函式在某一範圍內的最值.

如:在(其中)的最值.

第一步:先通過配方,求出函式圖象的對稱軸:;

第二步:討論:

[1]若時求最小值或時求最大值,需分三種情況討論:

①對稱軸小於即,即對稱軸在的左側;

②對稱軸,即對稱軸在的內部;

③對稱軸大於即,即對稱軸在的右側。

[2] 若時求最大值或時求最小值,需分兩種情況討論:

①對稱軸,即對稱軸在的中點的左側;

②對稱軸,即對稱軸在的中點的右側;

【典型例題】

例1、把二次函式y=x2+bx+c的影象向上平移2個單位,再向左平移4個單位,得到函式y=x2的影象,求b,c的值.

解法一:y=x2+bx+c=(x+)2,把它的影象向上平移2個單位,再向左平移4個單位,得到的影象,也就是函式y=x2的影象,所以,

解得b=-8,c=14.

解法二:把二次函式y=x2+bx+c的影象向上平移2個單位,再向左平移4個單位,得到函式y=x2的影象,等價於把二次函式y=x2的影象向下平移2個單位,再向右平移4個單位,得到函式y=x2+bx+c的影象.

由於把二次函式y=x2的影象向下平移2個單位,再向右平移4個單位,得到函式y=(x-4)2+2的影象,即為y=x2-8x+14的影象,∴函式y=x2-8x+14與函式y=x2+bx+c表示同乙個函式,∴b=-8,c=14.

說明:本例的兩種解法都是利用二次函式影象的平移規律來解決問題,所以,同學們要牢固掌握二次函式影象的變換規律.

這兩種解法反映了兩種不同的思維方法:解法一,是直接利用條件進行正向的思維來解決的,其運算量相對較大;而解法二,則是利用逆向思維,將原來的問題等價轉化成與之等價的問題來解,具有計算量小的優點.今後,我們在解題時,可以根據題目的具體情況,選擇恰當的方法來解決問題.

例2、已知某二次函式的最大值為2,影象的頂點在直線y=x+1上,並且圖象經過點(3,-1),求二次函式的解析式.

分析:在解本例時,要充分利用題目中所給出的條件——最大值、頂點位置,從而可以將二次函式設成頂點式,再由函式圖象過定點來求解出係數a.

解:∵二次函式的最大值為2,而最大值一定是其頂點的縱座標,

∴頂點的縱座標為2.

又頂點在直線y=x+1上,

所以,2=x+1,∴x=1.

∴頂點座標是(1,2).

設該二次函式的解析式為,

∵二次函式的影象經過點(3,-1),

∴,解得a=-2.

∴二次函式的解析式為,即y=-2x2+8x-7.

說明:在解題時,由最大值確定出頂點的縱座標,再利用頂點的位置求出頂點座標,然後設出二次函式的頂點式,最終解決了問題.因此,在解題時,要充分挖掘題目所給的條件,並巧妙地利用條件簡捷地解決問題.

例3、已知二次函式的圖象過點(-3,0),(1,0),且頂點到x軸的距離等於2,求此二次函式的表示式.

分析一:由於題目所給的條件中,二次函式的圖象所過的兩點實際上就是二次函式的圖象與x軸的交點座標,於是可以將函式的表示式設成交點式.

解法一:∵二次函式的圖象過點(-3,0),(1,0),

∴可設二次函式為y=a(x+3) (x-1) (a≠0),

展開,得 y=ax2+2ax-3a,

頂點的縱座標為,

由於二次函式圖象的頂點到x軸的距離2,

∴|-4a|=2,即a=.

所以,二次函式的表示式為y=,或y=-.

分析二:由於二次函式的圖象過點(-3,0),(1,0),所以,對稱軸為直線x=-1,又由頂點到x軸的距離為2,可知頂點的縱座標為2,或-2,於是,又可以將二次函式的表示式設成頂點式來解,然後再利用圖象過點(-3,0),或(1,0),就可以求得函式的表示式.

解法二:∵二次函式的圖象過點(-3,0),(1,0),

∴對稱軸為直線x=-1.

又頂點到x軸的距離為2,

∴頂點的縱座標為2,或-2.

於是可設二次函式為y=a(x+1)2+2,或y=a(x+1)2-2,

由於函式圖象過點(1,0),

∴0=a(1+1)2+2,或0=a(1+1)2-2.

∴a=-,或a=.

所以,所求的二次函式為y=-(x+1)2+2,或y=(x+1)2-2.

說明:上述兩種解法分別從與x軸的交點座標及頂點的座標這兩個不同角度,利用交點式和頂點式來解題,在今後的解題過程中,要善於利用條件,選擇恰當的方法來解決問題.

例4、已知二次函式的圖象過點(-1,-22),(0,-8),(2,8),求此二次函式的表示式.

解:設該二次函式為y=ax2+bx+c(a≠0).

由函式圖象過點(-1,-22),(0,-8),(2,8),可得

解得 a=-2,b=12,c=-8.

所以,所求的二次函式為y=-2x2+12x-8.

通過上面的幾道例題,同學們能否歸納出:在什麼情況下,分別利用函式的一般式、頂點式、交點式來求二次函式的表示式?

例5、求二次函式y=-3x2-6x+1圖象的開口方向、對稱軸、頂點座標、最大值(或最小值),並指出當x取何值時,y隨x的增大而增大(或減小)?並畫出該函式的圖象.

解:∵y=-3x2-6x+1=-3(x+1)2+4,

∴函式圖象的開口向下;

對稱軸是直線x=-1;

頂點座標為(-1,4);

當x=-1時,函式y取最大值y=4;

當x<-1時,y隨著x的增大而增大;當x>-1時,y隨著x的增大而減小;

採用描點法畫圖,選頂點a(-1,4)),與x軸交於點b和c,與y軸的交點為d(0,1),過這五點畫出圖象(如圖2-5所示).

例6、某種產品的成本是120元/件,試銷階段每件產品的售價x(元)與產品的日銷售量y(件)之間關係如下表所示:

若日銷售量y是銷售價x的一次函式,那麼,要使每天所獲得最大的利潤,每件產品的銷售價應定為多少元?此時每天的銷售利潤是多少?

分析:由於每天的利潤=日銷售量y×(銷售價x-120),日銷售量y又是銷售價x的一次函式,所以,欲求每天所獲得的利潤最大值,首先需要求出每天的利潤與銷售價x之間的函式關係,然後,再由它們之間的函式關係求出每天利潤的最大值.

解:由於y是x的一次函式,於是,設y=kx+(b)

將x=130,y=70;x=150,y=50代入方程,有

解得 k=-1,b=200.

∴ y=-x+200.

設每天的利潤為z(元),則

z=(-x+200)(x-120)=-x2+320x-24000

=-(x-160)2+1600,

∴當x=160時,z取最大值1600.

答:當售價為160元/件時,每天的利潤最大,為1600元.

例7、求下列函式的最大值或最小值.

(12).

例7分析:由於函式和的自變數x的取值範圍是全體實數,所以只要確定它們的圖象有最高點或最低點,就可以確定函式有最大值或最小值.

解:(1)因為二次函式中的二次項係數2>0,所以拋物線有最低點,即函式有最小值.因為=,所以當時,函式有最小值是.

(2)因為二次函式中的二次項係數-1<0,所以拋物線有最高點,即函式有最大值.因為=,所以當時,函式有最大值.

例8、當時,求函式的最大值和最小值.

例8解:作出函式的圖象.當時,,當時,.

說明:二次函式在自變數的給定範圍內,對應的圖象是拋物線上的一段.那麼最高點的縱座標即為函式的最大值,最低點的縱座標即為函式的最小值.

根據二次函式對稱軸的位置,函式在所給自變數的範圍的圖象形狀各異.下面給出一些常見情況:

例9當時,求函式的取值範圍.

例9解:作出函式在內的圖象.

可以看出:當時,,無最大值.所以,當時,函式的取值範圍是.

例10當時,求函式的最小值(其中為常數).

分析:由於所給的範圍隨著的變化而變化,所以需要比較對稱軸與其範圍的相對位置.

解:函式的對稱軸為.畫出其草圖.

(1) 當對稱軸在所給範圍左側.即時:當時,;

(2) 當對稱軸在所給範圍之間.即時: 當時,;

(3) 當對稱軸在所給範圍右側.即時:當時,.

綜上所述:

【變式練習】

1、函式在上有最大值5和最小值2,求的值。

解:對稱軸,故函式在區間上單調。

(1)當時,函式在區間上是增函式,故 ;

(2)當時,函式在區間上是減函式,故

2、求函式的最小值。

解:對稱軸

(1)當時,;

(2)當時,;

(3)當時,

改:1.本題若修改為求函式的最大值,過程又如何?

解:(1)當時,;

(2)當時,。

2.本題若修改為求函式的最值,討論又該怎樣進行?

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