二次函数与一元二次方程和一元二次不等式

二次函数与一元二次方程和一元二次不等式二次函数2 (0)y ax bx c a =++≠是初中函数的主要内容，也是高中学习的重要基础．在初中阶段大家已经知道：二次函数在自变量x 取任意实数时的最值情况(当0a >时，函数在2b x a =-处取得最小值244ac b a-，无最大值；当0a <时，函数在2b x a =-处取得最大值244ac b a-，无最小值． 方程与函数不仅是初中数学中的重要内容，也是高中数学学习的重要内容，方程与函数之间存在着密切的联系，二次函数的图象与x 轴交点的横坐标即为相应的二次方程的解，课程标准要求我们能利用二次函数的图象求二次方程的近似解。

本节我们将进一步研究一元二次方程与函数问题，研究当自变量x 在某个范围内取值时，函数的最值问题．同时还将学习二次函数的最值问题在实际生活中的简单应用．【例1】已知二次函数22y x x m =-++的部分图象如图所示，则关于x 的一元二次方程220x x m -++=的解为 ．分析：因为二次方程220x x m -++=的根为二次函数22y x x m =-++的图象与x 轴交点横坐标。

根据已知条件22y x x m =-++ ，可知抛物线的对称轴为直线1x =；根据图象可知抛物线与x 轴的一个交点的横坐标为3x =，所以利用抛物线的对称性知抛物线与x 轴的另一个交点横坐标为―1，因此，方程220x x m -++=的解为3和－1。

本题利用抛物线的轴对称性求抛物线与轴的交点坐标，从而求出相应的一元二次方程的根。

【例2】 二次函数2(0y ax bx c a a b c =++≠，，，是常数)中，自变量x 与函数y 的对应值如下表：x 1- 12- 0 12 1 32 2 52 3y 2- 14- 1 74 2 74 1 14- 2-（1）判断二次函数图象的开口方向，并写出它的顶点坐标．（2）一元二次方程20(0ax bx c a a b c ++=≠，，，是常数)的两个根12x x ，的取值范围是下列选项中的哪一个 ．①12130222x x -<<<<， ②12151222x x -<<-<<， ③12150222x x -<<<<， ④12131222x x -<<-<<， 分析：本题以表格的形式给出二次函数2y ax bx c =++的部分对应值，解题时可以选定三对值，求出二次函数解析式，再判断开口方向，求出顶点坐标。

但这样去做计算量较大，观察表格的特征发现，与1x =等距离的x 对应的函数值相等，所以直线1x =是抛物线的对称轴，因此抛物线的顶点坐标为（1，2）；观察表格发现：当1x >时，y 随着x 的增大而减小，当1x <时，y 随着x 的增大而增大，所以抛物线的开口向下。

（2）一元二次方程20(0ax bx c a a b c ++=≠，，，是常数)的根即为抛物线2y ax bx c =++与x 轴交点的横坐标，观察表格发现：12-与0之间一定有一个x 的值，使2y ax bx c =++＝0；2与52之间一定有一个x 的值，使2y ax bx c =++＝0，所以20ax bx c ++=的两根12x x ，的取值范围是12150222x x -<<<<，，故答案为③ 【例3】已知函数2y ax bx c =++的图象如图所示，那么关于x 的方程220ax bx c +++=的根的情况是（ ）A ．无实数根B ．有两个相等实数根C ．有两个异号实数根D ．有两个同号不等实数根分析：本题以图象的形式给出信息,要判断关于x 的方程220ax bx c +++=的根的情况，因为220ax bx c +++=可化为22ax bx c ++=-，即22y ax bx c =++=-，所以，方程220ax bx c +++=的根即为抛物线与直线y ＝－2的交点横坐标，作直线y ＝－2，观察图象可知直线与抛物线的交点在第四象限，因此交点横坐标都为正，故答案为D 。

本题把方程的根转化为抛物线与直线的交点横坐标。

【例4】二次函数2(0)y ax bx c a =++≠的图象如图所示，根据图象解答下列问题：（1）写出方程20ax bx c ++=的两个根．（2）写出不等式20ax bx c ++>的解集．（3）写出y 随x 的增大而减小的自变量x 的取值范围． （4）若方程2ax bx c k ++=有两个不相等的实数根，求k 的取值范围． 分析：本题以图象的形式给出信息,考查了二次函数、二次方程、二次不等式这三个二次之间的关系。

（1）方程20ax bx c ++=的根即抛物线2(0)y ax bx c a =++≠与x 轴交点的横坐标，观察图象得方程20ax bx c ++=的两根为11x =，23x =；（2）不等式20ax bx c ++>的解集即抛物线2(0)y ax bx c a =++≠位于x 轴上方的那一段的x 的范围，观察图象得不等式20ax bx c ++>的解集为13x <<；（3）抛物线的增减性是以对称轴为界，抛物线的对称轴为2x =，结合图象得对称轴右边y 随x 的增大而减小，所以2x >；（4）方程2ax bx c k ++=的解为抛物线2(0)y ax bx c a =++≠与直线y k =的交点，所以当2k <时，抛物线与直线有两个交点，即方程2ax bx c k ++=有两个不相等的实数根的k 的取值范围是2k <。

【例5】当22x -≤≤时，求函数223y x x =--的最大值和最小值．分析：作出函数在所给范围的及其对称轴的草图，观察图象的最高点和最低点，由此得到函数的最大值、最小值及函数取到最值时相应自变量x 的值．解：作出函数的图象．当1x =时，min 4y =-，当2x =-时，max 5y =．x y3 3 2 2 1 14 1- 1-2- O【例6】当12x ≤≤时，求函数21y x x =--+的最大值和最小值．解：作出函数的图象．当1x =时，min 1y =-，当2x =时，max 5y =-． 由上述两例可以看到，二次函数在自变量x 的给定范围内，对应的图象是抛物线上的一段．那么最高点的纵坐标即为函数的最大值，最低点的纵坐标即为函数的最小值． 根据二次函数对称轴的位置，函数在所给自变量x 的范围的图象形状各异．下面给出一些常见情况： 【例7】当0x ≥时，求函数(2)y x x =--的取值范围．解：作出函数2(2)2y x x x x =--=-在0x ≥内的图象．可以看出：当1x =时，min 1y =-，无最大值．所以，当0x ≥时，函数的取值范围是1y ≥-．【例8】当1t x t ≤≤+时，求函数21522y x x =--的最小值(其中t 为常数)． 分析：由于x 所给的范围随着t 的变化而变化，所以需要比较对称轴与其范围的相对位置．解：函数21522y x x =--的对称轴为1x =．画出其草图． (1) 当对称轴在所给范围左侧．即1t >时： 当x t =时，2min 1522y t t =--； (2) 当对称轴在所给范围之间．即1101t t t ≤≤+⇒≤≤时：当1x =时，2min 1511322y =⨯--=-； (3) 当对称轴在所给范围右侧．即110t t +<⇒<时：当1x t =+时，22min 151(1)(1)3222y t t t =+-+-=-．综上所述：2213,023,0115,122t t y t t t t ⎧-<⎪⎪=-≤≤⎨⎪⎪-->⎩在实际生活中，我们也会遇到一些与二次函数有关的问题：【例9】某商场以每件30元的价格购进一种商品，试销中发现这种商品每天的销售量m (件)与每件的销售价x (元)满足一次函数1623,3054m x x =-≤≤．(1) 写出商场卖这种商品每天的销售利润y 与每件销售价x 之间的函数关系式；(2) 若商场要想每天获得最大销售利润，每件商品的售价定为多少最合适？最大销售利润为多少？解：(1) 由已知得每件商品的销售利润为(30)x -元，那么m 件的销售利润为(30)y m x =-，又1623m x =-．2 (30)(1623)32524860,3054y x x x x x ∴=--=-+-≤≤(2) 由(1)知对称轴为42x =，位于x 的范围内，另抛物线开口向下 ∴当42x =时，2max 342252424860432y =-⨯+⨯-=∴ 当每件商品的售价定为42元时每天有最大销售利润，最大销售利润为432元．课后自我检测A 组1．抛物线2(4)23y x m x m =--+-，当m ＝ _____ 时，图象的顶点在y 轴上；当m ＝_____ 时，图象的顶点在x 轴上；当m ＝ _____ 时，图象过原点．2．用一长度为l 米的铁丝围成一个长方形或正方形，则其所围成的最大面积为 ________ ．3．求下列二次函数的最值：(1) 2245y x x =-+； (2) (1)(2)y x x =-+．4．求二次函数2235y x x =-+在22x -≤≤上的最大值和最小值，并求对应的x 的值．5．对于函数2243y x x =+-，当0x ≤时，求y 的取值范围．6．求函数23532y x x =---的最大值和最小值．7．已知关于x 的函数22(21)1y x t x t =+++-，当t 取何值时，y 的最小值为0？8．若不等式02>++c bx x 的解为－1<x <2，则＝_____，＝______9．当直线0=++b y ax 在两点P (1,1),Q (2,1)之间通过时，求实数b a ,满足的关系式_______10．二次方程22(1)20x a x a +++-=,有一个根比1大,另一个根比1-小,则a 的取值范围是 11．已知函数2(0)y ax bx c a =++≠的图象经过点(1,3)-和(1,1)两点,若01c <<,则a 的取值范围是12.若方程05)2(2=++++m x m x 只有正根，则m 的取值范围是B 组1．已知关于x 的函数222y x ax =++在55x -≤≤上．(1) 当1a =-时，求函数的最大值和最小值； (2) 当a 为实数时，求函数的最大值．2．函数223y x x =++在0m x ≤≤上的最大值为3，最小值为2，求m 的取值范围．3．设0a >，当11x -≤≤时，函数21y x ax b =--++的最小值是4-，最大值是0，求,a b的值．4．已知函数221y x ax =++在12x -≤≤上的最大值为4，求a 的值．5．求关于x 的二次函数221y x tx =-+在11x -≤≤上的最大值(t 为常数)．6．已知关于的不等式02>++t x x 对R x ∈恒成立，则的取值范围是______7.不等式2(2)2(2)40a x a x -+--<对一切实数x 恒成立,则实数a 的取值范围是8．一元二次不等式220ax bx ++>的解是1123x -<<，则a b +的值是 课后自我检测参考答案A 组1．4 14或2，322．2216l m 3．(1) 有最小值3，无最大值；(2) 有最大值94，无最小值． 4．当34x =时，min 318y =；当2x =-时，max 19y =． 5．5y ≥-6．当56x =时，min 33y =-23x =或1时，max 3y =． 7．当54t =-时，min 0y =． 略 B 组1．(1) 当1x =时，min 1y =；当5x =-时，max 37y =．(2) 当0a ≥时，max 2710y a =+；当0a <时，max 2710y a =-．2．21m -≤≤-．3．2,2a b ==-．4．14a =-或1a =-．5．当0t ≤时，max 22y t =-，此时1x =；当0t >时，max 22y t =+，此时1x =-． 略。