11. (多选题)小明、小亮、小聪、小慧四人共同探讨代数式$-x^2 -4x +5$求值问题,他们作了如下分工:小明负责找其值为9时的$x$的值,小亮负责找其值为0时的$x$的值,小聪负责找该代数式的最大值,小慧负责找该代数式的最小值。经过探究,他们各自通报结论,其中正确的是(
A.小明认为只有当$x=-2$时,$-x^2 -4x +5$的值为9
B.小亮认为有两个实数$x$,使$-x^2 -4x +5$的值为0
C.小聪发现$-x^2 -4x +5$的值随$x$的变化而变化,因此认为没有最大值
D.小慧发现当$x$取大于$-2$的实数时,$-x^2 -4x +5$的值随$x$的增大而减小,因此认为没有最小值
ABD
)。A.小明认为只有当$x=-2$时,$-x^2 -4x +5$的值为9
B.小亮认为有两个实数$x$,使$-x^2 -4x +5$的值为0
C.小聪发现$-x^2 -4x +5$的值随$x$的变化而变化,因此认为没有最大值
D.小慧发现当$x$取大于$-2$的实数时,$-x^2 -4x +5$的值随$x$的增大而减小,因此认为没有最小值
答案
ABD。提示:当$-x^2-4x+5=9$时,得$x^2+4x+4=0$,所以$(x+2)^2=0$,解得$x_1=x_2=-2$,所以小明的说法正确;
当$-x^2-4x+5=0$时,得$(x+5)(x-1)=0$,解得$x_1=-5,x_2=1$,所以小亮的说法正确;
因为$-x^2-4x+5=-(x+2)^2+9$,所以当$x=-2$时,$y$有最大值9。所以小聪的说法不正确;
因为$-x^2-4x+5=-(x+2)^2+9$,在对称轴直线$x=-2$的右侧,$y$随$x$的增大而减小,所以$y$没有最小值,所以小慧的说法正确。
当$-x^2-4x+5=0$时,得$(x+5)(x-1)=0$,解得$x_1=-5,x_2=1$,所以小亮的说法正确;
因为$-x^2-4x+5=-(x+2)^2+9$,所以当$x=-2$时,$y$有最大值9。所以小聪的说法不正确;
因为$-x^2-4x+5=-(x+2)^2+9$,在对称轴直线$x=-2$的右侧,$y$随$x$的增大而减小,所以$y$没有最小值,所以小慧的说法正确。
解析
【分析】
要判断四人的结论是否正确,我们可以分三步处理:1. 对代数式$-x^2 -4x +5$进行配方转化为顶点式,方便后续分析最值和增减性;2. 针对小明、小亮的结论,分别令代数式等于对应取值,转化为一元二次方程求解,判断解的情况;3. 针对小聪、小慧的结论,结合二次函数的开口方向、对称轴、增减性分析最值情况。
【解析】
先将代数式配方为顶点式:
$\begin{aligned}-x^2 -4x +5 &= -(x^2 +4x) +5 \\&= -(x^2+4x+4 -4)+5 \\&= -(x+2)^2 +9\end{aligned}$
逐一分析选项:
1. 验证A选项:令$-x^2 -4x +5 =9$
代入顶点式得$-(x+2)^2 +9 =9$,化简得$(x+2)^2=0$,解得$x_1=x_2=-2$,仅$x=-2$满足条件,故小明结论正确,A符合题意。
2. 验证B选项:令$-x^2 -4x +5 =0$
整理得$x^2 +4x -5=0$,因式分解得$(x+5)(x-1)=0$,解得$x_1=-5$、$x_2=1$,存在两个不同的实数解,故小亮结论正确,B符合题意。
3. 验证C选项:代数式对应的二次函数二次项系数为$-1<0$,开口向下,顶点坐标为$(-2,9)$,因此当$x=-2$时,代数式有最大值9,小聪认为没有最大值的结论错误,C不符合题意。
4. 验证D选项:该二次函数对称轴为直线$x=-2$,开口向下,因此当$x>-2$时,代数式的值随$x$的增大而减小,$x$越大,代数式的值越小、没有下界,因此不存在最小值,小慧结论正确,D符合题意。
【答案】
ABD
【知识点】
一元二次方程的解法;二次函数的最值;二次函数的增减性
【点评】
本题综合考查一元二次方程求解与二次函数的性质,解题核心是先对代数式配方得到顶点式,再结合二次函数的图象特征逐一判断结论,需注意开口方向对函数增减性、最值的影响。
【难度系数】
0.7
要判断四人的结论是否正确,我们可以分三步处理:1. 对代数式$-x^2 -4x +5$进行配方转化为顶点式,方便后续分析最值和增减性;2. 针对小明、小亮的结论,分别令代数式等于对应取值,转化为一元二次方程求解,判断解的情况;3. 针对小聪、小慧的结论,结合二次函数的开口方向、对称轴、增减性分析最值情况。
【解析】
先将代数式配方为顶点式:
$\begin{aligned}-x^2 -4x +5 &= -(x^2 +4x) +5 \\&= -(x^2+4x+4 -4)+5 \\&= -(x+2)^2 +9\end{aligned}$
逐一分析选项:
1. 验证A选项:令$-x^2 -4x +5 =9$
代入顶点式得$-(x+2)^2 +9 =9$,化简得$(x+2)^2=0$,解得$x_1=x_2=-2$,仅$x=-2$满足条件,故小明结论正确,A符合题意。
2. 验证B选项:令$-x^2 -4x +5 =0$
整理得$x^2 +4x -5=0$,因式分解得$(x+5)(x-1)=0$,解得$x_1=-5$、$x_2=1$,存在两个不同的实数解,故小亮结论正确,B符合题意。
3. 验证C选项:代数式对应的二次函数二次项系数为$-1<0$,开口向下,顶点坐标为$(-2,9)$,因此当$x=-2$时,代数式有最大值9,小聪认为没有最大值的结论错误,C不符合题意。
4. 验证D选项:该二次函数对称轴为直线$x=-2$,开口向下,因此当$x>-2$时,代数式的值随$x$的增大而减小,$x$越大,代数式的值越小、没有下界,因此不存在最小值,小慧结论正确,D符合题意。
【答案】
ABD
【知识点】
一元二次方程的解法;二次函数的最值;二次函数的增减性
【点评】
本题综合考查一元二次方程求解与二次函数的性质,解题核心是先对代数式配方得到顶点式,再结合二次函数的图象特征逐一判断结论,需注意开口方向对函数增减性、最值的影响。
【难度系数】
0.7
12. 如图,在某场足球比赛中,球员甲从球门线中心点O的正前方10 m的点P处起脚射门,足球沿抛物线飞向球门中心线。当足球飞行的水平距离为6 m时,达到最高点,此时足球飞离地面高度为3 m。已知球门的横梁高为2.44 m。
(1)建立如图所示直角坐标系。此次射门,足球能否射进球门?(不计其他影响因素)
(2)守门员站在距离球门2 m处,他跳起时手的最大摸高为2.52 m。问:他能阻止球员甲的此次射门吗?如果不能,他至少后退多少米才能阻止球员甲的此次射门?

(1)建立如图所示直角坐标系。此次射门,足球能否射进球门?(不计其他影响因素)
(2)守门员站在距离球门2 m处,他跳起时手的最大摸高为2.52 m。问:他能阻止球员甲的此次射门吗?如果不能,他至少后退多少米才能阻止球员甲的此次射门?
答案
(1) $y=-\frac{1}{12}(x-4)^2+3(0≤x≤10)$。当$x=0$时,$y=\frac{5}{3}<2.44$,所以足球能射入球门。
(2) 当$x=2$时,$y=\frac{8}{3}>2.52$,所以守门员不能阻止此次射门。由$-\frac{1}{12}(x-4)^2+3=2.52$,得$x=1.6$或$x=6.4$(不合题意,舍去)。所以守门员至少后退0.4 m才能阻止球员甲的此次射门。
(2) 当$x=2$时,$y=\frac{8}{3}>2.52$,所以守门员不能阻止此次射门。由$-\frac{1}{12}(x-4)^2+3=2.52$,得$x=1.6$或$x=6.4$(不合题意,舍去)。所以守门员至少后退0.4 m才能阻止球员甲的此次射门。
解析
【分析】
解题思路:首先根据抛物线的顶点坐标设出二次函数的顶点式,代入已知点坐标求出完整的函数解析式。第(1)问计算球门位置x=0对应的y值,和球门横梁高度对比判断是否能进球;第(2)问先计算守门员当前站位x=2对应的y值,和他的最大摸高对比判断能否拦截,再令y等于最大摸高求解对应的x值,计算需要后退的距离。
步骤:1. 确定抛物线顶点为(4,3),设顶点式解析式;2. 代入点P(10,0)求出参数a,得到完整函数解析式;3. 代入x=0求y,与2.44比较;4. 代入x=2求y,与2.52比较;5. 令y=2.52解方程,选取符合题意的解计算后退距离。
【解析】
(1)由题意得,抛物线的顶点坐标为$(4,3)$,设抛物线解析式为$y=a(x-4)^2+3$。
∵抛物线过点$P(10,0)$,将$x=10,y=0$代入解析式:
$0=a(10-4)^2+3$
$36a+3=0$,解得$a=-\frac{1}{12}$
∴抛物线解析式为$y=-\frac{1}{12}(x-4)^2+3\quad(0≤ x≤10)$
球门对应横坐标$x=0$,将$x=0$代入解析式:
$y=-\frac{1}{12}×(0-4)^2+3=\frac{5}{3}\ \mathrm{m}$
∵$\frac{5}{3}<2.44$,因此足球能射进球门。
(2)守门员站在距离球门2m处,对应横坐标$x=2$,将$x=2$代入解析式:
$y=-\frac{1}{12}×(2-4)^2+3=\frac{8}{3}\ \mathrm{m}$
∵$\frac{8}{3}>2.52$,因此守门员不能阻止此次射门。
若要成功拦截,令$y=2.52$,代入解析式得:
$-\frac{1}{12}(x-4)^2+3=2.52$
整理得$(x-4)^2=5.76$,解得$x_1=1.6$,$x_2=6.4$($x=6.4$靠近射门点,不符合实际站位要求,舍去)
守门员至少后退的距离为$2-1.6=0.4\ \mathrm{m}$。
【答案】
(1) 足球能射进球门;
(2) 守门员不能阻止此次射门,至少后退0.4 m才能阻止。
【知识点】
二次函数顶点式;二次函数实际应用;一元二次方程解法
【点评】
本题结合足球射门的生活场景考查二次函数的实际应用,要求熟练掌握二次函数解析式的求法,能够通过代入求值、解方程解决实际问题,解题时需注意结合实际情境对解的合理性进行判断。
【难度系数】
0.7
解题思路:首先根据抛物线的顶点坐标设出二次函数的顶点式,代入已知点坐标求出完整的函数解析式。第(1)问计算球门位置x=0对应的y值,和球门横梁高度对比判断是否能进球;第(2)问先计算守门员当前站位x=2对应的y值,和他的最大摸高对比判断能否拦截,再令y等于最大摸高求解对应的x值,计算需要后退的距离。
步骤:1. 确定抛物线顶点为(4,3),设顶点式解析式;2. 代入点P(10,0)求出参数a,得到完整函数解析式;3. 代入x=0求y,与2.44比较;4. 代入x=2求y,与2.52比较;5. 令y=2.52解方程,选取符合题意的解计算后退距离。
【解析】
(1)由题意得,抛物线的顶点坐标为$(4,3)$,设抛物线解析式为$y=a(x-4)^2+3$。
∵抛物线过点$P(10,0)$,将$x=10,y=0$代入解析式:
$0=a(10-4)^2+3$
$36a+3=0$,解得$a=-\frac{1}{12}$
∴抛物线解析式为$y=-\frac{1}{12}(x-4)^2+3\quad(0≤ x≤10)$
球门对应横坐标$x=0$,将$x=0$代入解析式:
$y=-\frac{1}{12}×(0-4)^2+3=\frac{5}{3}\ \mathrm{m}$
∵$\frac{5}{3}<2.44$,因此足球能射进球门。
(2)守门员站在距离球门2m处,对应横坐标$x=2$,将$x=2$代入解析式:
$y=-\frac{1}{12}×(2-4)^2+3=\frac{8}{3}\ \mathrm{m}$
∵$\frac{8}{3}>2.52$,因此守门员不能阻止此次射门。
若要成功拦截,令$y=2.52$,代入解析式得:
$-\frac{1}{12}(x-4)^2+3=2.52$
整理得$(x-4)^2=5.76$,解得$x_1=1.6$,$x_2=6.4$($x=6.4$靠近射门点,不符合实际站位要求,舍去)
守门员至少后退的距离为$2-1.6=0.4\ \mathrm{m}$。
【答案】
(1) 足球能射进球门;
(2) 守门员不能阻止此次射门,至少后退0.4 m才能阻止。
【知识点】
二次函数顶点式;二次函数实际应用;一元二次方程解法
【点评】
本题结合足球射门的生活场景考查二次函数的实际应用,要求熟练掌握二次函数解析式的求法,能够通过代入求值、解方程解决实际问题,解题时需注意结合实际情境对解的合理性进行判断。
【难度系数】
0.7
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