16. (★★) (2022·常德) 如图 22.1 - 25,已知抛物线过点 $ O(0,0) $, $ A(5,5) $,且它的对称轴为直线 $ x = 2 $.
(1) 求此抛物线的解析式;
(2) 若 $ B $ 是抛物线对称轴上的一点,且在第一象限,当 $ \triangle OAB $ 的面积为 $ 15 $ 时,求点 $ B $ 的坐标;
(3) 在 (2) 的条件下, $ P $ 是抛物线上的动点,当 $ PA - PB $ 的值最大时,求点 $ P $ 的坐标以及 $ PA - PB $ 的最大值.

(1) 求此抛物线的解析式;
(2) 若 $ B $ 是抛物线对称轴上的一点,且在第一象限,当 $ \triangle OAB $ 的面积为 $ 15 $ 时,求点 $ B $ 的坐标;
(3) 在 (2) 的条件下, $ P $ 是抛物线上的动点,当 $ PA - PB $ 的值最大时,求点 $ P $ 的坐标以及 $ PA - PB $ 的最大值.
答案
(1)$y = x^2 - 4x$;(2)$B(2,8)$;(3)$P(-2,12)$,最大值$3\sqrt{2}$。
解析
(1) 设抛物线解析式为$y = ax^2 + bx + c$,
∵抛物线过点$O(0,0)$,∴$c = 0$,
∵对称轴为$x = 2$,∴$-\frac{b}{2a} = 2$,即$b = -4a$,
∴解析式为$y = ax^2 - 4ax$,
将$A(5,5)$代入得$5 = 25a - 20a$,解得$a = 1$,
∴$b = -4$,抛物线解析式为$y = x^2 - 4x$。
(2) 设$B(2, m)(m > 0)$,
$OA$所在直线解析式:设$y = kx$,将$A(5,5)$代入得$k = 1$,即$y = x$,
$\triangle OAB$面积$S = \frac{1}{2} × |x_A(y_B - y_O) - x_B(y_A - y_O)| = \frac{1}{2} × |5m - 2 × 5| = \frac{1}{2}|5m - 10| = 15$,
解得$|5m - 10| = 30$,∵$m > 0$,∴$5m - 10 = 30$,$m = 8$,
∴$B(2,8)$。
(3) 设直线$AB$解析式为$y = kx + b$,
将$A(5,5)$,$B(2,8)$代入得$\begin{cases}5k + b = 5 \\ 2k + b = 8\end{cases}$,解得$\begin{cases}k = -1 \\ b = 10\end{cases}$,
∴直线$AB$:$y = -x + 10$,
联立$\begin{cases}y = -x + 10 \\ y = x^2 - 4x\end{cases}$,解得$\begin{cases}x = 5 \\ y = 5\end{cases}$(点$A$)或$\begin{cases}x = -2 \\ y = 12\end{cases}$,
∴点$P(-2,12)$时,$PA - PB$最大,
$PA - PB = AB = \sqrt{(5 - 2)^2 + (5 - 8)^2} = 3\sqrt{2}$,
∴点$P(-2,12)$,最大值$3\sqrt{2}$。
∵抛物线过点$O(0,0)$,∴$c = 0$,
∵对称轴为$x = 2$,∴$-\frac{b}{2a} = 2$,即$b = -4a$,
∴解析式为$y = ax^2 - 4ax$,
将$A(5,5)$代入得$5 = 25a - 20a$,解得$a = 1$,
∴$b = -4$,抛物线解析式为$y = x^2 - 4x$。
(2) 设$B(2, m)(m > 0)$,
$OA$所在直线解析式:设$y = kx$,将$A(5,5)$代入得$k = 1$,即$y = x$,
$\triangle OAB$面积$S = \frac{1}{2} × |x_A(y_B - y_O) - x_B(y_A - y_O)| = \frac{1}{2} × |5m - 2 × 5| = \frac{1}{2}|5m - 10| = 15$,
解得$|5m - 10| = 30$,∵$m > 0$,∴$5m - 10 = 30$,$m = 8$,
∴$B(2,8)$。
(3) 设直线$AB$解析式为$y = kx + b$,
将$A(5,5)$,$B(2,8)$代入得$\begin{cases}5k + b = 5 \\ 2k + b = 8\end{cases}$,解得$\begin{cases}k = -1 \\ b = 10\end{cases}$,
∴直线$AB$:$y = -x + 10$,
联立$\begin{cases}y = -x + 10 \\ y = x^2 - 4x\end{cases}$,解得$\begin{cases}x = 5 \\ y = 5\end{cases}$(点$A$)或$\begin{cases}x = -2 \\ y = 12\end{cases}$,
∴点$P(-2,12)$时,$PA - PB$最大,
$PA - PB = AB = \sqrt{(5 - 2)^2 + (5 - 8)^2} = 3\sqrt{2}$,
∴点$P(-2,12)$,最大值$3\sqrt{2}$。
1. (★) 如果一元二次方程 $ax^{2}+bx + c = 0$ 有解,那么该方程的解就是二次函数 $y = ax^{2}+bx + c$ 的图象与 $x$ 轴交点的
横
坐标。答案
横
解析
对于二次函数$y = ax^{2}+bx + c$,当$y = 0$时,得到一元二次方程$ax^{2}+bx + c = 0$。
一元二次方程$ax^{2}+bx + c = 0$的解,就是使$y = ax^{2}+bx + c$的值为$0$时$x$的取值,而此时对应的点就是二次函数$y = ax^{2}+bx + c$的图象与$x$轴的交点,交点的纵坐标为$0$,横坐标就是方程$ax^{2}+bx + c = 0$的解。
一元二次方程$ax^{2}+bx + c = 0$的解,就是使$y = ax^{2}+bx + c$的值为$0$时$x$的取值,而此时对应的点就是二次函数$y = ax^{2}+bx + c$的图象与$x$轴的交点,交点的纵坐标为$0$,横坐标就是方程$ax^{2}+bx + c = 0$的解。
2. (★) 二次函数 $y = ax^{2}+bx + c$ 的图象与 $x$ 轴有两个交点时,一元二次方程 $ax^{2}+bx + c = 0$ 有
两个不相等
的实数根;有一个交点时,有两个相等
的实数根;没有交点时,没有
实数根。答案
两个不相等;两个相等;没有
解析
二次函数图象与x轴交点的横坐标即为对应一元二次方程的实数根。当二次函数$y=ax^2+bx+c$的图象与x轴有两个交点时,方程$ax^2+bx+c=0$有两个不相等的实数根;有一个交点时,有两个相等的实数根;没有交点时,没有实数根。
3. (★) 抛物线 $y = 2x^{2}+x - 3$ 与 $x$ 轴交点的个数为
2
。答案
$2$
解析
要确定抛物线与$x$轴的交点个数,需要计算一元二次方程$2x^{2}+x - 3 = 0$的判别式$\Delta$的值。
对于一元二次方程$ax^{2}+bx+c = 0(a\neq0)$,其判别式$\Delta=b^{2}-4ac$。
在方程$2x^{2}+x - 3 = 0$中,$a = 2$,$b = 1$,$c=-3$,则$\Delta=1^{2}-4×2×(-3)=1 + 24=25$。
因为$\Delta>0$,所以方程$2x^{2}+x - 3 = 0$有两个不同的实数解,即抛物线$y = 2x^{2}+x - 3$与$x$轴有两个交点。
对于一元二次方程$ax^{2}+bx+c = 0(a\neq0)$,其判别式$\Delta=b^{2}-4ac$。
在方程$2x^{2}+x - 3 = 0$中,$a = 2$,$b = 1$,$c=-3$,则$\Delta=1^{2}-4×2×(-3)=1 + 24=25$。
因为$\Delta>0$,所以方程$2x^{2}+x - 3 = 0$有两个不同的实数解,即抛物线$y = 2x^{2}+x - 3$与$x$轴有两个交点。
4. (★) 抛物线 $y = x^{2}+2x + m - 1$ 与 $x$ 轴有两个不同的交点,则 $m$ 的取值范围是【
A.$m < 2$
B.$m > 2$
C.$0 < m \leq 2$
D.$m < - 2$
A
】A.$m < 2$
B.$m > 2$
C.$0 < m \leq 2$
D.$m < - 2$
答案
A
解析
抛物线 $y = x^{2} + 2x + m - 1$ 与 $x$ 轴有两个不同的交点,需要满足判别式 $\Delta > 0$。
判别式 $\Delta$ 的计算公式为:
$\Delta = b^{2} - 4ac$,
在本题中,$a = 1, b = 2, c = m - 1$。
将这些值代入判别式 $\Delta$,得到:
$\Delta = 2^{2} - 4 × 1 × (m - 1) = 4 - 4m + 4 = 8 - 4m$,
由于 $\Delta > 0$,解得:
$8 - 4m > 0 \implies m < 2$,
因此,$m$ 的取值范围是 $m < 2$。
判别式 $\Delta$ 的计算公式为:
$\Delta = b^{2} - 4ac$,
在本题中,$a = 1, b = 2, c = m - 1$。
将这些值代入判别式 $\Delta$,得到:
$\Delta = 2^{2} - 4 × 1 × (m - 1) = 4 - 4m + 4 = 8 - 4m$,
由于 $\Delta > 0$,解得:
$8 - 4m > 0 \implies m < 2$,
因此,$m$ 的取值范围是 $m < 2$。
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