教材中的例題是學(xué)習(xí)之“源”。基于教材例題或習(xí)題進(jìn)行組合、加工、深化,能得到很多有思維深度的問題。因此,同學(xué)們要重視自己的學(xué)習(xí)過程,多思考教材中的例題變式或習(xí)題變式,提升數(shù)學(xué)思維能力。下面以蘇科版數(shù)學(xué)九年級(jí)下冊(cè)第25頁的例題為例,談?wù)劺}的學(xué)習(xí)與拓展。
【原題呈現(xiàn)】不畫圖像,判斷二次函數(shù)y=-x2+5x-8的圖像與x軸是否有公共點(diǎn)。
【分析】本題考查的是根據(jù)二次函數(shù)相對(duì)應(yīng)的一元二次方程的根的有關(guān)情況判斷二次函數(shù)圖像與x軸的位置關(guān)系。首先將已知函數(shù)轉(zhuǎn)化為一元二次方程,再根據(jù)根的判別式b2-4ac判斷出方程實(shí)數(shù)根的個(gè)數(shù),從而得出函數(shù)圖像與x軸交點(diǎn)的個(gè)數(shù)。
解:因?yàn)榉匠?x2+5x-8=0的根的判別式b2-4ac=52-4×(-1)×(-8)=-7<0,所以方程-x2+5x-8=0沒有實(shí)數(shù)根,即二次函數(shù)y=-x2+5x-8的圖像與x軸沒有公共點(diǎn)。
【點(diǎn)評(píng)】本題巧妙利用了轉(zhuǎn)化思想將二次函數(shù)圖像問題代數(shù)化,把位置關(guān)系轉(zhuǎn)化為數(shù)量關(guān)系,將復(fù)雜問題簡單化。
一、根據(jù)二次函數(shù)確定函數(shù)中參數(shù)的值或取值范圍
變式1 已知二次函數(shù)y=mx2+3mx+m-1的圖像與x軸有公共點(diǎn),則實(shí)數(shù)m的取值范圍為 。
【解析】根據(jù)題意,得b2-4ac=(3m)2-4m(m-1)≥0,解得m≤[-45]或m≥0。
又因?yàn)楹瘮?shù)y=mx2+3mx+m-1為二次函數(shù),所以m≠0。
綜上所述,m≤[-45]或m>0。
【點(diǎn)評(píng)】如何根據(jù)二次函數(shù)圖像與x軸的交點(diǎn)個(gè)數(shù)確定函數(shù)中參數(shù)的取值范圍呢?我們可以先根據(jù)拋物線與x軸的交點(diǎn)個(gè)數(shù)確定根的判別式的取值范圍,再列出關(guān)于參數(shù)的方程或不等式,最終求出參數(shù)的值或取值范圍。
延伸1 已知函數(shù)y=mx2+3mx+m-1的圖像與坐標(biāo)軸恰有兩個(gè)公共點(diǎn),則實(shí)數(shù)m的值為 。
【解析】①當(dāng)m=0時(shí),原函數(shù)為常函數(shù)y=-1,僅與y軸有一個(gè)交點(diǎn)。與題意不符,舍去。②當(dāng)m≠0時(shí),此時(shí)原函數(shù)為二次函數(shù)。因?yàn)槎魏瘮?shù)y=mx2+3mx+m-1與坐標(biāo)軸恰有兩個(gè)公共點(diǎn),且任意二次函數(shù)都與y軸有且只有一個(gè)交點(diǎn),由此可以判斷二次函數(shù)y=mx2+3mx+m-1與x軸只有一個(gè)公共點(diǎn)。所以b2-4ac=(3m)2-4m·(m-1)=0,解得m=[-45]或m=0(舍去)。綜上所述,m=[-45]。
【點(diǎn)評(píng)】本題與變式1相似,主要存在兩處陷阱:一是當(dāng)題目中沒有明確指出函數(shù)為二次函數(shù)時(shí),需要分類討論;二是“與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)”包括“與x軸的交點(diǎn)”和“與y軸的交點(diǎn)”兩種情況,也需要分類討論。解決此類問題時(shí),要仔細(xì)讀題,抓住題目所給的關(guān)鍵信息。
二、根據(jù)二次函數(shù)求一元二次方程的解及參數(shù)
變式2 如圖1是二次函數(shù)y=ax2+bx+c(a、b、c為常數(shù),a≠0)的部分圖像,該圖像的對(duì)稱軸是直線x=3,點(diǎn)A的坐標(biāo)為(-1,0),則方程ax2+bx+c=0的解是 。
【解析】由圖可知,點(diǎn)A、B是二次函數(shù)y=ax2+bx+c與x軸的兩個(gè)交點(diǎn),所以ax2+bx+c=0的一個(gè)根是x=-1。又因?yàn)辄c(diǎn)B與點(diǎn)A關(guān)于直線x=3對(duì)稱,所以點(diǎn)B的坐標(biāo)為(7,0)。所以一元二次方程ax2+bx+c=0的解為x1=-1,x2=7。
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查二次函數(shù)圖像與x軸交點(diǎn)坐標(biāo)和對(duì)應(yīng)的一元二次方程的根的關(guān)系,即若二次函數(shù)圖像與x軸有交點(diǎn),那么交點(diǎn)坐標(biāo)的橫坐標(biāo)就是對(duì)應(yīng)的一元二次方程的根。本題結(jié)合二次函數(shù)的對(duì)稱性得出點(diǎn)B坐標(biāo),即可求解。
延伸2 已知二次函數(shù)y=-x2+2mx-m2-1(m為常數(shù))。當(dāng)自變量x的值滿足-3≤x≤-1時(shí),y的最大值為-5,求m的值。
【解析】二次函數(shù)y=-x2+2mx-m2-1的對(duì)稱軸為直線x=[-2m-2]=m,所以頂點(diǎn)坐標(biāo)為(m,-1)。
①若m>-1,則當(dāng)-3≤x≤-1時(shí),y隨x的增大而增大。
∴ 當(dāng)x=-1時(shí),y有最大值-5。
即-m2-2m-2=-5,
解得m1=1,m2=-3(舍去)。
②若-3≤m≤-1,則當(dāng)x=m時(shí),y有最大值-1,與題意不符,舍去。
③若m<-3,則當(dāng)-3≤x≤-1時(shí),y隨x的增大而減小。
∴ 當(dāng)x=-3時(shí),y有最大值-5。
即-m2-6m-10=-5,
解得m1=-1(舍去),m2=-5。
綜上所述,m的值為1或-5。
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查二次函數(shù)在給定自變量范圍內(nèi),已知函數(shù)的最(大或?。┲登髤?shù)的取值范圍。本題屬于典型的“定區(qū)間動(dòng)軸”題型,由于對(duì)稱軸中含參數(shù),無法確定對(duì)稱軸位置,所以需要分類討論。我們可以結(jié)合函數(shù)的單調(diào)性判斷出最大值所對(duì)應(yīng)的自變量的值,最后通過求解相應(yīng)的方程得出答案。
【總結(jié)】我們知道,二次函數(shù)y=ax2+bx+c(a、b、c為常數(shù),a≠0)與x軸的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)實(shí)際上就是對(duì)應(yīng)的一元二次方程ax2+bx+c=0的根,二次函數(shù)與x軸的交點(diǎn)的個(gè)數(shù)與一元二次方程的根的個(gè)數(shù)緊密聯(lián)系。其實(shí),二次函數(shù)y=ax2+bx+c與x軸的交點(diǎn)問題就是探究二次函數(shù)y=ax2+bx+c與直線y=0之間的關(guān)系。我們還可以深層次地思考二次函數(shù)y=ax2+bx+c與直線y=m之間的關(guān)系,甚至是與直線y=mx+n的關(guān)系,從特殊到一般,再到更一般,系統(tǒng)地把握兩者之間的聯(lián)系,內(nèi)化成與之相關(guān)的結(jié)構(gòu)性思維就能使問題化難為易。
(作者單位:江蘇省南京市致遠(yuǎn)初級(jí)中學(xué))