资源简介 本资料分享自新人教版高中数学资源大全QQ群323031380 期待你的加入与分享第2节 二次函数知 识 梳 理1.二次函数表达式的三种形式(1)一般式:y=ax2+bx+c(a≠0).(2)顶点式:y=a(x-h)2+k(其中a≠0,顶点坐标为(h,k)).(3)零点式:y=a(x-x1)(x-x2)(其中a≠0,x1,x2是二次函数的图象与x轴的两个交点的横坐标).2.二次函数y=ax2+bx+c的图象和性质a>0 a<0图象定义域 R值域单调性 在上递减, 在上递增 在上递增, 在上递减奇偶性 b=0时为偶函数,b≠0时既不是奇函数也不是偶函数图象特点 ①对称轴:x=-;②顶点:3.二次函数的最值问题二次函数的最值问题主要有三种类型:“轴定区间定”“轴动区间定”“轴定区间动”.解决的关键是弄清楚对称轴与区间的关系,要结合函数图象,依据对称轴与区间的关系进行分类讨论.设f(x)=ax2+bx+c(a>0),则二次函数f(x)在闭区间[m,n]上的最大值、最小值有如下的分布情况:对称轴 与区间 的关系 m图象最值 f(x)max=f(m), f(x)min=f(n) f(x)max= max{f(n),f(m)}, f(x)min=f f(x)max=f(n) f(x)min=f(m)4.一元二次方程根的分布设方程ax2+bx+c=0(a≠0)的不等两根为x1,x2且x1表一:(两根与k的大小比较)分布 情况 两根都小于k即x1k,x2>k 一个根小于k,一个根大于k,即x1大致 图象 (a>0)综合结 论(不讨 论a) a·f(k)<0表二:(根在区间上的分布)分布 情况 两根都在(m,n)内 两根都在区间(m,n)外(x1n) 一根在(m,n)内,另一根在(p,q)内,m大致 图象 (a>0)综合结 论(不讨 论a)若两根有且仅有一根在(m,n)内,则需分三种情况讨论:①当Δ=0时,由Δ=0可以求出参数的值,然后再将参数的值代入方程,求出相应的根,检验根是否在给定的区间内,如若不在,舍去;②当f(m)=0或f(n)=0,方程有一根为m或n,可以求出另外一根,从而检验另一根是否在区间(m,n)内;③当f(m)·f(n)<0时,则两根有且仅有一根在(m,n)内.不等式ax2+bx+c>0(<0)恒成立的条件(1)不等式ax2+bx+c>0对任意实数x恒成立 或(2)不等式ax2+bx+c<0对任意实数x恒成立 或诊 断 自 测1.判断下列说法的正误.(1)如果二次函数f(x)的图象开口向上且关于直线x=1对称,且过点(0,0),则此二次函数的解析式为f(x)=(x-1)2-1.( )(2)已知函数f(x)=ax2+x+5的图象在x轴上方,则a的取值范围是.( )(3)二次函数y=ax2+bx+c(x∈R)不可能是偶函数.( )(4)二次函数y=ax2+bx+c(x∈[a,b])的最值一定是.( )答案 (1)√ (2)√ (3)× (4)×2.已知f(x)=x2+px+q满足f(1)=f(2)=0,则f(-1)的值是( )A.5 B.-5 C.6 D.-6答案 C解析 由f(1)=f(2)=0知方程x2+px+q=0的两根分别为1,2,则p=-3,q=2,∴f(x)=x2-3x+2,∴f(-1)=6.3.若方程x2+(m+2)x+m+5=0只有负根,则m的取值范围是( )A.[4,+∞) B.(-5,-4]C.[-5,-4] D.(-5,-2)答案 A解析 由题意得解得m≥4.4.已知函数y=x2-2x+3在闭区间[0,m]上有最大值3,最小值2,则m的取值范围为( )A.[0,1] B.[1,2] C.(1,2] D.(1,2)答案 B解析 画出函数y=x2-2x+3的图象(如图),由题意知1≤m≤2.5.已知方程x2+(m-2)x+2m-1=0的较小的实根在0和1之间,则实数m的取值范围是 W.答案 解析 令f(x)=x2+(m-2)x+2m-1.由题意得即解得6.若函数f(x)=x2+2(a-1)x+2在区间(-∞,3]上是减函数,则实数a的取值范围是 ,且函数f(x)恒过点 W.答案 (-∞,-2] (0,2)解析 二次函数f(x)图象的对称轴是x=1-a,由题意知1-a≥3,∴a≤-2.由函数的解析式易得函数f(x)恒过定点(0,2).考点一 二次函数的解析式【例1】 求下列函数的解析式:(1)(一题多解)已知二次函数f(x)满足f(2)=-1,f(-1)=-1,且f(x)的最大值是8;(2)已知二次函数f(x)的图象经过点(4,3),它在x轴上截得的线段长为2,并且对任意x∈R,都有f(2-x)=f(2+x).解 (1)法一(利用一般式)设f(x)=ax2+bx+c(a≠0).由题意得解得∴所求二次函数为f(x)=-4x2+4x+7.法二(利用顶点式)设f(x)=a(x-m)2+n(a≠0).∵f(2)=f(-1),∴二次函数图象的对称轴为x==,∴m=.又根据题意函数有最大值8,∴n=8.∴y=f(x)=a+8.∵f(2)=-1,∴a+8=-1,解得a=-4,∴f(x)=-4+8=-4x2+4x+7.法三(利用零点式)由已知f(x)+1=0的两根为x1=2,x2=-1,故可设f(x)+1=a(x-2)(x+1)(a≠0),即f(x)=ax2-ax-2a-1.又函数的最大值是8,即=8,解得a=-4,∴所求函数的解析式为f(x)=-4x2+4x+7.(2)∵f(2-x)=f(2+x)对x∈R恒成立,∴f(x)的对称轴为x=2.又∵f(x)的图象在x轴上截得的线段长为2,∴f(x)=0的两根为1和3.设f(x)的解析式为f(x)=a(x-1)(x-3)(a≠0),又∵f(x)的图象过点(4,3),∴3a=3,∴a=1.∴所求f(x)的解析式为f(x)=(x-1)(x-3),即f(x)=x2-4x+3.感悟升华 用待定系数法求二次函数的解析式,关键是灵活选取二次函数解析式的形式,选法如下:【训练1】 若函数f(x)=(x+a)(bx+2a)(常数a,b∈R)是偶函数,且它的值域为(-∞,4],则该函数的解析式f(x)= .答案 -2x2+4解析 由f(x)是偶函数知f(x)的图象关于y轴对称,∴b=-2,∴f(x)=-2x2+2a2,又f(x)的值域为(-∞,4],∴2a2=4,故f(x)=-2x2+4.考点二 二次函数的图象与性质【例2】 已知函数f(x)=x2+2ax+3,x∈[-4,6].(1)当a=-2时,求f(x)的最值;(2)求实数a的取值范围,使y=f(x)在区间[-4,6]上是单调函数;(3)当a=-1时,求f(|x|)的单调区间.解 (1)当a=-2时,f(x)=x2-4x+3=(x-2)2-1,由于x∈[-4,6],∴f(x)在[-4,2]上单调递减,在[2,6]上单调递增,∴f(x)的最小值是f(2)=-1,又f(-4)=35,故f(x)的最大值是35.(2)由于函数f(x)的图象开口向上,对称轴是x=-a,所以要使f(x)在[-4,6]上是单调函数,应有-a≤-4或-a≥6,即a≤-6或a≥4,故a的取值范围是(-∞,-6]∪[4,+∞).(3)由-4≤|x|≤6,得-6≤x≤6,当a=-1时,f(|x|)=x2-2|x|+3=其图象如图所示,∴f(|x|)在[-6,6]上的单增区间为[-1,0]和[1,6],单减区间为[-6,-1)和(0,1).感悟升华 解决二次函数图象与性质问题时要注意:(1)抛物线的开口、对称轴位置、定义区间三者相互制约,常见的题型中这三者有两定一不定,要注意分类讨论;(2)要注意数形结合思想的应用.【训练2】 (1)如图是二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)图象的一部分,图象过点A(-3,0),对称轴为x=-1.给出下面四个结论:①b2>4ac;②2a-b=1;③a-b+c=0;④5a其中正确的是( )A.②④ B.①④ C.②③ D.①③(2)若函数f(x)=ax2+2x+3在区间[-4,6]上是单调递增函数,则实数a的取值范围是 W.答案 (1)B (2)解析 (1)因为图象与x轴交于两点,所以b2-4ac>0,即b2>4ac,①正确.对称轴为x=-1,即-=-1,2a-b=0,②错误.结合图象,当x=-1时,y>0,即a-b+c>0,③错误.由对称轴为x=-1知,b=2a.根据抛物线开口向下,知a<0,所以5a<2a,即5a(2)由题意可知f′(x)=2ax+2≥0在[-4,6]上恒成立,所以所以-≤a≤.考点三 二次函数的最值【例3】 (1)已知函数f(x)=ax2+2ax+1在区间[-1,2]上有最大值4,求实数a的值.(2)求函数f(x)=x2+2ax+1在区间[-1,2]上的最大值.解 (1)f(x)=a(x+1)2+1-a.①当a=0时,函数f(x)在区间[-1,2]上的值为常数1,不符合题意,舍去;②当a>0时,函数f(x)在区间[-1,2]上是增函数,最大值为f(2)=8a+1=4,解得a=;③当a<0时,函数f(x)在区间[-1,2]上是减函数,最大值为f(-1)=1-a=4,解得a=-3.综上可知,a的值为或-3.(2)f(x)=(x+a)2+1-a2,∴f(x)的图象是开口向上的抛物线,对称轴为x=-a,①当-a<,即a>-时,f(x)max=f(2)=4a+5;②当-a≥,即a≤-时,f(x)max=f(-1)=2-2a.综上,f(x)max=感悟升华 研究二次函数的性质,可以结合图象进行;对于含参数的二次函数问题,要明确参数对图象的影响,进行分类讨论.【训练3】 设函数f(x)=x2-2x+2,x∈[t,t+1],t∈R,求函数f(x)的最小值.解 f(x)=x2-2x+2=(x-1)2+1,x∈[t,t+1],t∈R,函数图象的对称轴为x=1.当t+1<1,即t<0时,函数图象如图(1)所示,函数f(x)在区间[t,t+1]上为减函数,所以最小值为f(t+1)=t2+1;当t≤1≤t+1,即0≤t≤1时,函数图象如图(2)所示,在对称轴x=1处取得最小值,最小值为f(1)=1;当t>1时,函数图象如图(3)所示,函数f(x)在区间[t,t+1]上为增函数,所以最小值为f(t)=t2-2t+2.综上可知,f(x)min=考点四 一元二次方程根的分布角度1 两根在同一区间【例4-1】 若二次函数y=-x2+mx-1的图象与两端点为A(0,3),B(3,0)的线段AB有两个不同的交点,求实数m的取值范围.解 线段AB的方程为+=1(x∈[0,3]),即y=3-x(x∈[0,3]),由题意得方程组消去y得x2-(m+1)x+4=0,①由题意可得,方程①在x∈[0,3]内有两个不同的实根,令f(x)=x2-(m+1)x+4,则解得所以3故实数m的取值范围是.角度2 两根在不同区间【例4-2】 求实数m的取值范围,使关于x的方程x2+2(m-1)x+2m+6=0.(1)一根大于1,另一根小于1;(2)两根α,β满足0<α<1<β<4;(3)至少有一个正根.解 令f(x)=x2+2(m-1)x+2m+6,(1)由题意得f(1)=4m+5<0,解得m<-.即实数m的取值范围是.(2)解得所以-故实数m的取值范围是.(3)当方程有两个正根时,解得-3当方程有一个正根一个负根时,f(0)=2m+6<0,解得m<-3.当方程有一个根为零时,f(0)=2m+6=0,解得m=-3,此时f(x)=x2-8x,另一根为8,满足题意.当Δ=0时,m=-1或5,当m=5时,原方程变为x2+8x+16=0,∴x=-4,不合题意,舍去;当m=-1时,原方程变为x2-4x+4=0,∴x=2,符合题意,∴m=-1.综上可得,实数m的取值范围是(-∞,-1].角度3 在区间(m,n)内有且只有一个实根【例4-3】 已知函数f(x)=mx2-2x+1有且仅有一个正实数的零点,求实数m的取值范围.解 依题意,得(1)(2)(3)解得m=1,经验证,满足题意.又当m=0时,f(x)=-2x+1,它显然有一个为正实数的零点.综上所述,m的取值范围是(-∞,0]∪{1}.感悟升华 利用二次函数图象解决方程根的分布的一般步骤:(1)设出对应的二次函数;(2)利用二次函数的图象和性质列出等价不等式(组);(3)解不等式(组)求得参数的范围.【训练4】 (1)已知二次函数y=(m+2)x2-(2m+4)x+(3m+3)与x轴有两个交点,一个大于1,一个小于1,求实数m的取值范围.(2)若关于x的方程x2+2(m-1)x+2m+6=0有且只有一根在区间(0,3)内,求实数m的取值范围.解 (1)令f(x)=(m+2)x2-(2m+4)x+(3m+3).由题意可知(m+2)·f(1)<0,即(m+2)(2m+1)<0,所以-2即实数m的取值范围是.(2)令f(x)=x2+2(m-1)x+2m+6,①解得所以m=-1.②f(0)·f(3)=(2m+6)(8m+9)<0,解得-3③f(0)=2m+6=0,即m=-3时,f(x)=x2-8x,另一根为8 (0,3),所以舍去;④f(3)=8m+9=0,即m=-时,f(x)=x2-x+,另一根为∈(0,3),满足条件.综上可得,-3所以实数m的取值范围是∪{-1}.基础巩固题组一、选择题1.已知a,b,c∈R,函数f(x)=ax2+bx+c.若f(0)=f(4)>f(1),则( )A.a>0,4a+b=0 B.a<0,4a+b=0C.a>0,2a+b=0 D.a<0,2a+b=0答案 A解析 因为f(0)=f(4)>f(1),所以函数图象应开口向上,即a>0,且其对称轴为x=2,即-=2,所以4a+b=0.2.设二次函数f(x)=ax2-2ax+c在区间[0,1]上单调递减,且f(m)≤f(0),则实数m的取值范围是( )A.(-∞,0] B.[2,+∞)C.(-∞,0]∪[2,+∞) D.[0,2]答案 D解析 f(x)的对称轴为x=1,由f(x)在[0,1]上递减知a>0,且f(x)在[1,2]上递增,f(0)=f(2),∵f(m)≤f(0),结合对称性,∴0≤m≤2.3.若函数f(x)=x2-ax-a在区间[0,2]上的最大值为1,则实数a=( )A.-1 B.1 C.2 D.-2答案 B解析 ∵函数f(x)=x2-ax-a的图象为开口向上的抛物线,∴函数的最大值在区间的端点取得.∵f(0)=-a,f(2)=4-3a,∴或解得a=1.4.若关于x的不等式x2-ax+1≤0的解集中只有一个整数,且该整数为1,则a的取值范围为( )A. B. C. D.答案 A解析 令f(x)=x2-ax+1,则f(0)>0,由题意可得解得2≤a<.5.若函数y=x2-3x-4的定义域为[0,m],值域为,则m的取值范围是( )A.[0,4] B.C. D.答案 D解析 二次函数图象的对称轴为x=,且f=-,f(3)=f(0)=-4,结合函数图象(如图所示),可得m∈.6.设abc>0,二次函数f(x)=ax2+bx+c的图象可能是( )答案 D解析 由A,C,D知,f(0)=c<0,从而由abc>0,所以ab<0,所以对称轴x=->0,知A,C错误,D满足要求;由B知f(0)=c>0,所以ab>0,所以对称轴x=-<0,B错误.7.设二次函数f(x)=x2-x+a(a>0),若f(m)<0,则f(m-1)的值为( )A.正数B.负数C.非负数D.正数、负数和零都有可能答案 A解析 设f(x)=x2-x+a=0的两个根为α,β,由f(m)<0,则α由于二次函数f(x)=x2-x+a的对称轴为x=,且f(0)=a>0,则|α-β|<1,f(m-1)>0,故选A.8.(2016·浙江卷)已知函数f(x)=x2+bx,则“b<0”是“f(f(x))的最小值与f(x)的最小值相等”的( )A.充分不必要条件 B.必要不充分条件C.充分必要条件 D.既不充分也不必要条件答案 A解析 ∵f(x)=x2+bx=-,当x=-时,f(x)min=-.又f(f(x))=(f(x))2+bf(x)=-,当f(x)=-时,f(f(x))min=-,当-≥-时,f(f(x))可以取到最小值-,即b2-2b≥0,解得b≤0或b≥2,故“b<0”是“f(f(x))的最小值与f(x)的最小值相等”的充分不必要条件.9.在交通工程学中常作如下定义:交通流量Q(辆/小时)为单位时间内通过道路上某一横断面的车辆数;车流速度V(千米/小时)为单位时间内车流平均行驶过的距离;车流密度K(辆/千米)为单位长度道路上某一瞬间所存在的车辆数.一般的V和K满足一个线性关系,即V=v0(其中v0,k0是正数),则以下说法正确的是( )A.随着车流密度增大,车流速度增大B.随着车流密度增大,交通流量增大C.随着车流密度增大,交通流量先减小,后增大D.随着车流密度增大,交通流量先增大,后减小答案 D解析 由V=v0,得K=k0-V,由单位关系得Q=VK=V=-V2+k0V,可以看成Q与V的二次函数,开口向下,图象先增大,再减小,所以随着车流速度V的增大,交通流量Q先增大、后减小.二、填空题10.已知函数f(x)=-x2+4x+a,x∈[0,1],若f(x)有最小值-2,则f(x)的最大值为 W.答案 1解析 f(x)=-x2+4x+a=-(x-2)2+a+4,∴函数f(x)=-x2+4x+a在[0,1]上单调递增,∴当x=0时,f(x)取得最小值,当x=1时,f(x)取得最大值,∴f(0)=a=-2,f(1)=3+a=3-2=1.11.已知二次函数f(x)满足f(2+x)=f(2-x),且f(x)在[0,2]上是增函数,若f(a)≥f(0),则实数a的取值范围是 W.答案 [0,4]解析 由题意可知函数f(x)的图象开口向下,对称轴为x=2(如图),若f(a)≥f(0),从图象观察可知0≤a≤4.12.已知f(x)=若存在实数t,使函数y=f(x)-a有两个零点,则t的取值范围是 W.答案 (-∞,0)∪(0,1)解析 由题意知函数f(x)在定义域上不单调,如图,当t=0或t≥1时,f(x)在R上均单调递增,当t<0时,在(-∞,t)上f(x)单调递增,且f(x)<0,在(t,0)上f(x)单调递减,且f(x)>0,在(0,+∞)上f(x)单调递增,且f(x)>0.故要使得函数y=f(x)-a有两个零点,则t的取值范围为(-∞,0)∪(0,1).13.已知f(x+1)=x2-5x+4.(1)f(x)的解析式为 ;(2)当x∈[0,5]时,f(x)的最大值和最小值分别是 W.答案 (1)x2-7x+10 (2)10,-解析 (1)f(x+1)=x2-5x+4,令x+1=t,则x=t-1,∴f(t)=(t-1)2-5(t-1)+4=t2-7t+10,∴f(x)=x2-7x+10.(2)∵f(x)=x2-7x+10,其图象开口向上,对称轴为x=,∈[0,5],∴f(x)min=f=-,又f(0)=10,f(5)=0.∴f(x)的最大值为10,最小值为-.14.(2018·浙江卷)已知λ∈R,函数f(x)=当λ=2时,不等式f(x)<0的解集是 W.若函数f(x)恰有2个零点,则λ的取值范围是 .答案 (1,4) (1,3]∪(4,+∞)解析 若λ=2,则当x≥2时,令x-4<0,得2≤x<4;当x<2时,令x2-4x+3<0,得14.15.设对任意的实数x∈[-1,1],不等式x2+ax-3a<0恒成立,则实数a的取值范围是 .答案 a>解析 法一 令f(x)=x2+ax-3a,则要使满足条件,则解得a>.法二 因为x∈[-1,1],所以不等式x2+ax-3a<0恒成立等价于a>恒成立,即a>.令y=,再令t=3-x∈[2,4],则y==t+-6,因为该函数在[2,3)上递减,在(3,4]上递增,且y|t=2=,y|t=4=,所以可知a>.16.已知在(-∞,1]上递减的函数f(x)=x2-2tx+1,且对任意的x1,x2∈[0,t+1],总有|f(x1)-f(x2)|≤2,则实数t的取值范围是( )A.[-,] B.[1,]C.[2,3] D.[1,2]答案 B解析 由于f(x)=x2-2tx+1的图象的对称轴为x=t,又y=f(x)在(-∞,1]上是减函数,所以t≥1.则在区间[0,t+1]上,f(x)max=f(0)=1,f(x)min=f(t)=t2-2t2+1=-t2+1,要使对任意的x1,x2∈[0,t+1],都有|f(x1)-f(x2)|≤2,只需1-(-t2+1)≤2,解得-≤t≤.又t≥1,∴1≤t≤.能力提升题组17.二次函数f(x)=ax2+bx+c,a为正整数,若f(0)≥2,f(2)≥2,f(x)有两个小于2的不等正零点,则a的最小值是( )A.3 B.4 C.5 D.6答案 A解析 因为a为正整数,所以当a越大时,y=f(x)的图象的开口越小,当a越小时,y=f(x)的图象的开口越大,结合二次函数图象的对称性知,当y=f(x)的图象的开口最大时,y=f(x)的图象过(0,2),(2,2)两点,a的取值符合题意,则c=2,4a+2b+c=2,-=1,可得b=-2a,又b2-4ac>0,解得a>2,因为a为正整数,所以a的最小值为3,故选A.18.(2020·浙江新高考仿真卷四)设函数f(x)=sin2x+acos x+b在上的最大值是M,最小值是m,则M-m( )A.与a有关,且与b有关B.与a有关,且与b无关C.与a无关,且与b无关D.与a无关,且与b有关答案 B解析 令t=cos x,则g(t)=-t2+at+b+1(0≤t≤1),由题意,①当<0,即a<0时,g(0)为最大值,g(1)为最小值,此时M-m=1-a;②当>1,即a>2时,g(0)为最小值,g(1)为最大值,此时M-m=a-1;③当≤≤1,即1≤a≤2时,M=g,m=g(0),此时M-m=;④当0≤<,即0≤a<1时,M=g,m=g(1),此时M-m=+1-a.综上所述,M-m与a有关,但与b无关,故选B.19.(2021·杭州学军中学模拟)已知函数f(x)=x2+tx-t(t<0),若x∈[-1,0]时,f(x)max=2,则t= ;记集合A={x|f(x)<0},若A∩Z(Z为整数集)中恰有一个元素,则t的取值范围为 W.答案 - 解析 因为t<0,所以当x∈[-1,0]时,由->0,得f(x)max=f(-1)=1-t-t=2,解得t=-,因为A∩Z中恰有一个元素,所以t2-4×(-t)>0,解得t>0或t<-4,又因为t<0,所以t<-4,则f(1)=1>0,f(2)=4+t<0,则f(3)=9+2t≥0,解得t≥-,即t的取值范围为.20.已知函数f(x)=x2+ax+b(a,b∈R),对于任意实数a,总存在实数m,当x∈[m,m+1]时,使得f(x)≤0恒成立,则b的取值范围为 .答案 解析 设f(x)=x2+ax+b=0有两根x1,x2,∴4b∵对于任意实数a,总存在实数m,当x∈[m,m+1]时,使得f(x)≤0恒成立,∴(x1-x2)2≥1恒成立,∴a2-1≥4b恒成立,∴4b≤(a2-1)min=-1,∴b≤-,故b的取值范围为.本资料分享自新人教版高中数学资源大全QQ群483122854 期待你的加入与分享 展开更多...... 收起↑ 资源预览