10 定义:直线与抛物线两个交点之间的距离称作抛物线关于直线的“割距”。
已知直线 $ y=-x+3 $ 与 $ x $ 轴交于点 $ A $,与 $ y $ 轴交于点 $ B $。若点 $ B $ 恰好是抛物线 $ y=-(x-m)^2 +n $ 的顶点,则此抛物线关于直线 $ y=-x+3 $ 的割距是
已知直线 $ y=-x+3 $ 与 $ x $ 轴交于点 $ A $,与 $ y $ 轴交于点 $ B $。若点 $ B $ 恰好是抛物线 $ y=-(x-m)^2 +n $ 的顶点,则此抛物线关于直线 $ y=-x+3 $ 的割距是
$\sqrt{2}$
。答案
10. $\sqrt{2}$.提示:点$B$坐标为$(0,3)$.由$B$是抛物线的顶点,可得$m=0$,$n=3$,抛物线的表达式为$y=-x^2+3$.抛物线与直线的交点为$(0,3)$和$(1,2)$。
解析
【分析】
解题思路可分为四步:①先求直线与y轴交点B的坐标,直线与y轴交点的横坐标为0,代入直线解析式即可求出B点坐标;②利用二次函数顶点式的性质,抛物线$y=a(x-h)^2+k$的顶点坐标为$(h,k)$,已知B是抛物线顶点,即可求出m、n的值,得到抛物线的解析式;③联立直线与抛物线的解析式,解方程组得到两个交点的坐标;④根据“割距”的定义,用两点间距离公式计算两个交点的距离即可得到结果。
【解析】
1. 求点B的坐标:
直线$y=-x+3$与y轴交于点B,令$x=0$,代入得$y=-0+3=3$,$\therefore B(0,3)$。
2. 求抛物线解析式:
抛物线$y=-(x-m)^2+n$的顶点坐标为$(m,n)$,
∵点B是抛物线的顶点,$\therefore m=0$,$n=3$,
∴抛物线解析式为$y=-x^2+3$。
3. 求直线与抛物线的交点:
联立两个解析式得方程组:
$\begin{cases}y=-x+3 \\ y=-x^2+3\end{cases}$
将两个式子相等,得$-x+3=-x^2+3$,
整理得$x^2-x=0$,因式分解得$x(x-1)=0$,
解得$x_1=0$,$x_2=1$。
把$x_1=0$代入$y=-x+3$得$y_1=3$;把$x_2=1$代入$y=-x+3$得$y_2=2$,
∴两个交点坐标为$(0,3)$和$(1,2)$。
4. 计算割距:
根据两点间距离公式,两点$(x_1,y_1)$、$(x_2,y_2)$的距离为$\sqrt{(x_1-x_2)^2+(y_1-y_2)^2}$,
代入交点坐标得割距为$\sqrt{(0-1)^2+(3-2)^2}=\sqrt{1+1}=\sqrt{2}$。
【答案】
$\sqrt{2}$
【知识点】
一次函数交点求法;二次函数顶点式;两点间距离计算
【点评】
本题属于基础综合题,结合新定义“割距”考察函数基础性质,解题关键是先根据顶点坐标确定抛物线解析式,再通过联立方程求交点,最后计算两点距离即可,要求熟练掌握函数基础性质和联立求交点的方法。
【难度系数】
0.7
解题思路可分为四步:①先求直线与y轴交点B的坐标,直线与y轴交点的横坐标为0,代入直线解析式即可求出B点坐标;②利用二次函数顶点式的性质,抛物线$y=a(x-h)^2+k$的顶点坐标为$(h,k)$,已知B是抛物线顶点,即可求出m、n的值,得到抛物线的解析式;③联立直线与抛物线的解析式,解方程组得到两个交点的坐标;④根据“割距”的定义,用两点间距离公式计算两个交点的距离即可得到结果。
【解析】
1. 求点B的坐标:
直线$y=-x+3$与y轴交于点B,令$x=0$,代入得$y=-0+3=3$,$\therefore B(0,3)$。
2. 求抛物线解析式:
抛物线$y=-(x-m)^2+n$的顶点坐标为$(m,n)$,
∵点B是抛物线的顶点,$\therefore m=0$,$n=3$,
∴抛物线解析式为$y=-x^2+3$。
3. 求直线与抛物线的交点:
联立两个解析式得方程组:
$\begin{cases}y=-x+3 \\ y=-x^2+3\end{cases}$
将两个式子相等,得$-x+3=-x^2+3$,
整理得$x^2-x=0$,因式分解得$x(x-1)=0$,
解得$x_1=0$,$x_2=1$。
把$x_1=0$代入$y=-x+3$得$y_1=3$;把$x_2=1$代入$y=-x+3$得$y_2=2$,
∴两个交点坐标为$(0,3)$和$(1,2)$。
4. 计算割距:
根据两点间距离公式,两点$(x_1,y_1)$、$(x_2,y_2)$的距离为$\sqrt{(x_1-x_2)^2+(y_1-y_2)^2}$,
代入交点坐标得割距为$\sqrt{(0-1)^2+(3-2)^2}=\sqrt{1+1}=\sqrt{2}$。
【答案】
$\sqrt{2}$
【知识点】
一次函数交点求法;二次函数顶点式;两点间距离计算
【点评】
本题属于基础综合题,结合新定义“割距”考察函数基础性质,解题关键是先根据顶点坐标确定抛物线解析式,再通过联立方程求交点,最后计算两点距离即可,要求熟练掌握函数基础性质和联立求交点的方法。
【难度系数】
0.7
三、解答题
11. 已知二次函数 $y=x^2+2x-m$ 图像的顶点在 $x$ 轴上,求此二次函数的表达式。
11. 已知二次函数 $y=x^2+2x-m$ 图像的顶点在 $x$ 轴上,求此二次函数的表达式。
答案
11. $y=x^2+2x+1$.
解析
【分析】
要解决这道题,首先明确二次函数顶点在x轴上的核心特征:顶点的纵坐标为0,也等价于二次函数图像与x轴只有一个交点,对应一元二次方程的判别式Δ=0。我们可以先将给定的二次函数一般式通过配方法转化为顶点式,直接得到顶点纵坐标的表达式,令其等于0求出未知参数m的值,再代回原式就能得到二次函数的表达式,也可以利用判别式等于0列方程求解m,两种方法均符合当前学段知识要求。
【解析】
解法一(配方法):
将二次函数$y=x^2+2x-m$配方得:
$y=x^2+2x+1-1-m=(x+1)^2-(1+m)$
∴ 该二次函数的顶点坐标为$(-1, -(1+m))$
∵ 函数图像的顶点在x轴上,x轴上点的纵坐标为0
∴ $-(1+m)=0$
解得:$m=-1$
将$m=-1$代入原二次函数表达式,得:
$y=x^2+2x-(-1)=x^2+2x+1$
解法二(判别式法):
∵ 二次函数$y=x^2+2x-m$的顶点在x轴上
∴ 对应的一元二次方程$x^2+2x-m=0$有两个相等的实数根,即$\Delta=0$
对于一元二次方程$ax^2+bx+c=0$,$\Delta=b^2-4ac$,本题中$a=1,b=2,c=-m$
∴ $\Delta=2^2-4×1×(-m)=4+4m=0$
解得:$m=-1$
代入原表达式得$y=x^2+2x+1$
【答案】
$y=x^2+2x+1$
【知识点】
二次函数顶点性质;待定系数法求二次函数解析式
【点评】
本题是二次函数基础题型,核心考查顶点在x轴上的性质应用,无论是配方法求顶点坐标还是用判别式求解,都要求熟练掌握二次函数的基本性质,属于基础得分题。
【难度系数】
0.8
要解决这道题,首先明确二次函数顶点在x轴上的核心特征:顶点的纵坐标为0,也等价于二次函数图像与x轴只有一个交点,对应一元二次方程的判别式Δ=0。我们可以先将给定的二次函数一般式通过配方法转化为顶点式,直接得到顶点纵坐标的表达式,令其等于0求出未知参数m的值,再代回原式就能得到二次函数的表达式,也可以利用判别式等于0列方程求解m,两种方法均符合当前学段知识要求。
【解析】
解法一(配方法):
将二次函数$y=x^2+2x-m$配方得:
$y=x^2+2x+1-1-m=(x+1)^2-(1+m)$
∴ 该二次函数的顶点坐标为$(-1, -(1+m))$
∵ 函数图像的顶点在x轴上,x轴上点的纵坐标为0
∴ $-(1+m)=0$
解得:$m=-1$
将$m=-1$代入原二次函数表达式,得:
$y=x^2+2x-(-1)=x^2+2x+1$
解法二(判别式法):
∵ 二次函数$y=x^2+2x-m$的顶点在x轴上
∴ 对应的一元二次方程$x^2+2x-m=0$有两个相等的实数根,即$\Delta=0$
对于一元二次方程$ax^2+bx+c=0$,$\Delta=b^2-4ac$,本题中$a=1,b=2,c=-m$
∴ $\Delta=2^2-4×1×(-m)=4+4m=0$
解得:$m=-1$
代入原表达式得$y=x^2+2x+1$
【答案】
$y=x^2+2x+1$
【知识点】
二次函数顶点性质;待定系数法求二次函数解析式
【点评】
本题是二次函数基础题型,核心考查顶点在x轴上的性质应用,无论是配方法求顶点坐标还是用判别式求解,都要求熟练掌握二次函数的基本性质,属于基础得分题。
【难度系数】
0.8
12. 已知抛物线$y=x^2+mx+3$的对称轴为直线$x=-2$.
(1)求$m$的值.
(2)如果将此抛物线向右平移$n$个单位长度后,那么新的抛物线经过点$(6,8)$,求新抛物线与$y$轴的交点坐标.
(1)求$m$的值.
(2)如果将此抛物线向右平移$n$个单位长度后,那么新的抛物线经过点$(6,8)$,求新抛物线与$y$轴的交点坐标.
答案
12. (1)$m=4$. (2)$(0,8)$或$(0,80)$.
解析
【分析】
第(1)问可利用二次函数对称轴公式求解:对于二次函数$y=ax^2+bx+c(a≠0)$,对称轴为$x=-\frac{b}{2a}$,结合题中给出的对称轴$x=-2$,代入对应系数即可列方程求出$m$。
第(2)问先将求得的$m$代入得到原抛物线解析式,根据抛物线平移“左加右减”的规律写出向右平移$n$个单位后的新解析式,将已知点$(6,8)$代入新解析式求出$n$的取值,最后令新解析式中$x=0$,计算得到的$y$值就是新抛物线与$y$轴交点的纵坐标。
【解析】
(1)二次函数$y=ax^2+bx+c(a≠0)$的对称轴公式为$x=-\frac{b}{2a}$。
在抛物线$y=x^2+mx+3$中,$a=1$,$b=m$,已知对称轴为直线$x=-2$,代入得:
$-\frac{m}{2×1}=-2$
解得$m=4$。
(2)把$m=4$代入原抛物线解析式,得$y=x^2+4x+3$。
将抛物线向右平移$n$个单位长度($n>0$),根据“左加右减”的平移规律,新抛物线解析式为:
$y=(x-n)^2+4(x-n)+3$
因为新抛物线经过点$(6,8)$,将$x=6,y=8$代入上式:
$8=(6-n)^2+4(6-n)+3$
整理得$(6-n)^2+4(6-n)-5=0$,设$t=6-n$,方程变为$t^2+4t-5=0$,因式分解得$(t+5)(t-1)=0$,解得$t=1$或$t=-5$。
对应得:$6-n=1⇒ n=5$;$6-n=-5⇒ n=11$,两个$n$值均为正,符合平移要求。
求新抛物线与$y$轴的交点,令$x=0$:
①当$n=5$时,$y=(0-5)^2+4×(0-5)+3=25-20+3=8$,交点为$(0,8)$;
②当$n=11$时,$y=(0-11)^2+4×(0-11)+3=121-44+3=80$,交点为$(0,80)$。
【答案】
(1)$m=4$;(2)$(0,8)$或$(0,80)$
【知识点】
二次函数对称轴,二次函数图象平移,二次函数与坐标轴交点
【点评】
本题围绕二次函数的基础性质设计,重点考查对称轴公式、图象平移规则的应用,以及代入求值的计算能力,解题时需要注意平移单位的非负性,避免舍去有效解。
【难度系数】
0.7
第(1)问可利用二次函数对称轴公式求解:对于二次函数$y=ax^2+bx+c(a≠0)$,对称轴为$x=-\frac{b}{2a}$,结合题中给出的对称轴$x=-2$,代入对应系数即可列方程求出$m$。
第(2)问先将求得的$m$代入得到原抛物线解析式,根据抛物线平移“左加右减”的规律写出向右平移$n$个单位后的新解析式,将已知点$(6,8)$代入新解析式求出$n$的取值,最后令新解析式中$x=0$,计算得到的$y$值就是新抛物线与$y$轴交点的纵坐标。
【解析】
(1)二次函数$y=ax^2+bx+c(a≠0)$的对称轴公式为$x=-\frac{b}{2a}$。
在抛物线$y=x^2+mx+3$中,$a=1$,$b=m$,已知对称轴为直线$x=-2$,代入得:
$-\frac{m}{2×1}=-2$
解得$m=4$。
(2)把$m=4$代入原抛物线解析式,得$y=x^2+4x+3$。
将抛物线向右平移$n$个单位长度($n>0$),根据“左加右减”的平移规律,新抛物线解析式为:
$y=(x-n)^2+4(x-n)+3$
因为新抛物线经过点$(6,8)$,将$x=6,y=8$代入上式:
$8=(6-n)^2+4(6-n)+3$
整理得$(6-n)^2+4(6-n)-5=0$,设$t=6-n$,方程变为$t^2+4t-5=0$,因式分解得$(t+5)(t-1)=0$,解得$t=1$或$t=-5$。
对应得:$6-n=1⇒ n=5$;$6-n=-5⇒ n=11$,两个$n$值均为正,符合平移要求。
求新抛物线与$y$轴的交点,令$x=0$:
①当$n=5$时,$y=(0-5)^2+4×(0-5)+3=25-20+3=8$,交点为$(0,8)$;
②当$n=11$时,$y=(0-11)^2+4×(0-11)+3=121-44+3=80$,交点为$(0,80)$。
【答案】
(1)$m=4$;(2)$(0,8)$或$(0,80)$
【知识点】
二次函数对称轴,二次函数图象平移,二次函数与坐标轴交点
【点评】
本题围绕二次函数的基础性质设计,重点考查对称轴公式、图象平移规则的应用,以及代入求值的计算能力,解题时需要注意平移单位的非负性,避免舍去有效解。
【难度系数】
0.7
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