例 2 (2024·浙江)已知二次函数 $ y = x^2 + bx + c (b, c $ 为常数)的图象经过点 $ A(-2, 5) $,对称轴为直线 $ x = -\dfrac{1}{2} $。
(1)求二次函数的解析式;
(2)若点 $ B(1, 7) $ 向上平移 $ 2 $ 个单位长度,再向左平移 $ m (m > 0) $ 个单位长度后,恰好落在 $ y = x^2 + bx + c $ 的图象上,求 $ m $ 的值;
(3)当 $ -2 ≤ x ≤ n $ 时,二次函数 $ y = x^2 + bx + c $ 的最大值与最小值的差为 $ \dfrac{9}{4} $,求 $ n $ 的取值范围。
分析 (1)根据条件建立关于 $ b, c $ 的二元一次方程组,求出 $ b, c $ 的值即可;
(2)将平移后的点的坐标 $ (1 - m, 9) $ 代入(1)中的解析式,即可求出 $ m $ 的值即可;
(3)分 $ n < -\dfrac{1}{2} $,$ -\dfrac{1}{2} ≤ n ≤ 1 $ 和 $ n > 1 $ 三种情形讨论,来确定 $ n $ 的取值范围。
(1)求二次函数的解析式;
(2)若点 $ B(1, 7) $ 向上平移 $ 2 $ 个单位长度,再向左平移 $ m (m > 0) $ 个单位长度后,恰好落在 $ y = x^2 + bx + c $ 的图象上,求 $ m $ 的值;
(3)当 $ -2 ≤ x ≤ n $ 时,二次函数 $ y = x^2 + bx + c $ 的最大值与最小值的差为 $ \dfrac{9}{4} $,求 $ n $ 的取值范围。
分析 (1)根据条件建立关于 $ b, c $ 的二元一次方程组,求出 $ b, c $ 的值即可;
(2)将平移后的点的坐标 $ (1 - m, 9) $ 代入(1)中的解析式,即可求出 $ m $ 的值即可;
(3)分 $ n < -\dfrac{1}{2} $,$ -\dfrac{1}{2} ≤ n ≤ 1 $ 和 $ n > 1 $ 三种情形讨论,来确定 $ n $ 的取值范围。
答案
(1)$y=x^2+x+3$;(2)$m=4$;(3)$-\frac{1}{2}≤ n≤1$。
解析
(1)∵二次函数$y=x^2+bx+c$的对称轴为直线$x=-\frac{1}{2}$,且$a=1$,
∴$-\frac{b}{2×1}=-\frac{1}{2}$,解得$b=1$。
∵函数图象过点$A(-2,5)$,
∴$(-2)^2+(-2)+c=5$,即$4-2+c=5$,解得$c=3$。
∴二次函数解析式为$y=x^2+x+3$。
(2)点$B(1,7)$向上平移2个单位,纵坐标变为$7+2=9$;向左平移$m$个单位,横坐标变为$1-m$,平移后点坐标为$(1-m,9)$。
∵该点在抛物线上,
∴$(1-m)^2+(1-m)+3=9$,
整理得$m^2-3m-4=0$,
解得$m=4$或$m=-1$,
∵$m>0$,∴$m=4$。
(3)二次函数$y=x^2+x+3$开口向上,对称轴为$x=-\frac{1}{2}$,最小值为$y=(-\frac{1}{2})^2+(-\frac{1}{2})+3=\frac{11}{4}$。
①当$n<-\frac{1}{2}$时,区间$[-2,n]$单调递减,最大值为$x=-2$时$y=5$,最小值为$x=n$时$y=n^2+n+3$,
$5-(n^2+n+3)=\frac{9}{4}$,解得$n=-\frac{1}{2}$(舍去);
②当$-\frac{1}{2}≤ n≤1$时,最大值为$x=-2$时$y=5$,最小值为$\frac{11}{4}$,$5-\frac{11}{4}=\frac{9}{4}$,符合题意;
③当$n>1$时,最大值为$x=n$时$y=n^2+n+3$,最小值为$\frac{11}{4}$,
$n^2+n+3-\frac{11}{4}=\frac{9}{4}$,解得$n=1$(舍去)。
综上,$n$的取值范围是$-\frac{1}{2}≤ n≤1$。
∴$-\frac{b}{2×1}=-\frac{1}{2}$,解得$b=1$。
∵函数图象过点$A(-2,5)$,
∴$(-2)^2+(-2)+c=5$,即$4-2+c=5$,解得$c=3$。
∴二次函数解析式为$y=x^2+x+3$。
(2)点$B(1,7)$向上平移2个单位,纵坐标变为$7+2=9$;向左平移$m$个单位,横坐标变为$1-m$,平移后点坐标为$(1-m,9)$。
∵该点在抛物线上,
∴$(1-m)^2+(1-m)+3=9$,
整理得$m^2-3m-4=0$,
解得$m=4$或$m=-1$,
∵$m>0$,∴$m=4$。
(3)二次函数$y=x^2+x+3$开口向上,对称轴为$x=-\frac{1}{2}$,最小值为$y=(-\frac{1}{2})^2+(-\frac{1}{2})+3=\frac{11}{4}$。
①当$n<-\frac{1}{2}$时,区间$[-2,n]$单调递减,最大值为$x=-2$时$y=5$,最小值为$x=n$时$y=n^2+n+3$,
$5-(n^2+n+3)=\frac{9}{4}$,解得$n=-\frac{1}{2}$(舍去);
②当$-\frac{1}{2}≤ n≤1$时,最大值为$x=-2$时$y=5$,最小值为$\frac{11}{4}$,$5-\frac{11}{4}=\frac{9}{4}$,符合题意;
③当$n>1$时,最大值为$x=n$时$y=n^2+n+3$,最小值为$\frac{11}{4}$,
$n^2+n+3-\frac{11}{4}=\frac{9}{4}$,解得$n=1$(舍去)。
综上,$n$的取值范围是$-\frac{1}{2}≤ n≤1$。
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