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平面上的两点与二次函数图像之间有意义的探究

2010-08-27凌云志黄山区教育局教研室安徽黄山245700

中学教研(数学) 2010年10期
关键词:对称轴过点开口

●凌云志 (黄山区教育局教研室 安徽黄山 245700)

我们知道“经过平面上2个点的圆有无数个且圆心都集中在这2个点的中垂线上”,这也启发我们去探究:经过平面上任意2个点的抛物线是否也有无数个?即便能够明确经过2个点的抛物线有无数个,那能否按照某种需求来选择或明确经过已知2个点的抛物线呢?顺延这条思路,深挖下去,会显出丰实的宝藏.

探究1 经过平面上任意2个点的抛物线是否有无数条?

在平面直角坐标系Oxy中,若有一条曲线y=ax2+bx+c经过任意给定的2个点 A(x1,y1),B(x2,y2),则由c为参量,得c可以取到无数个不同的值使得a≠0,可知过点A,B的抛物线有无数条;

(2)当x1x2(x1-x2)=0时,不能由方程(1)来明确a的解,这时虽然找到与y轴平行的对称轴且过点A,B的抛物线很难,但可以适当地重新选择坐标系O'x'y'(将原坐标系平移后再旋转),使得点A,B 在新坐标系下的坐标为 A(x1',y1'),B(x2',y2'),并满足 x1'x2'(x1'-x2')≠0.仿照(1)的推导,如图1所示,过点A,B的抛物线也有无数条.因为式(2)可以看做a是c的一次函数,a与c是互定关系,所以取定a后,b,c也就随之确定,于是得结论1.

结论1 经过平面上任意2个点 A(x1,y1),B(x2,y2)的抛物线总有无数条.只要满足条件:x1x2(x1-x2)≠0,则可以选择任意开口大小和开口方向不同的抛物线经过这2个点,但对明确了的开口大小和开口方向的抛物线有且只有1条.

探究2 对于满足条件:x1x2(x1-x2)≠0的点A(x1,y1),B(x2,y2),如何选择适度的开口大小的抛物线,使得抛物线经过这2个点时,不被其对称轴分开.

图1

图2

图3

若约定:点A在点B的左边(x1<x2),则点A与点B的相对位置有3种情况:(1)如图2,点A在点B的下方(y1<y2);(2)如图3,点A在点B的上方(y1>y2);(3)点A与点B一样“齐”(y1=y2).

先就图2所示的第1种情况展开讨论:为使过点A,B的抛物线的对称轴不将2个点分开,因抛物线开口向上,点A,B只能位于对称轴的右侧(允许点A可以在对称轴上),这时

若选择的抛物线开口向下(图3所示的第2种情况),点A,B只能位居对称轴的左侧(允许点B在对称轴上),因对称轴方程为

综合式(3)和式(4),不论抛物线开口向上还是向下,对图2中的情形,为使过点A,B的抛物线的对称轴不将两点分开,抛物线开口大小必须满足:

最后,当y1=y2时,显然任何经过点A(x1,y1),B(x2,y2)的抛物线,点 A,B 一定是抛物线对称轴的对称点,不可能找到满足条件的抛物线.反映在式(5)上的要求:|a|≤0,解得a=0(抛物线不存在),同样得到说明.

探究3 反过来,是否经过点A(x1,y1),B(x2,y2)的抛物线y=ax2+bx+c,满足条件(5)就一定不被抛物线的对称轴分开呢?

就图4所示的情况进行分析:假定在开口向上的抛物线的对称轴的2边任意取点A(x1,y1),B因此可以将条件统一为(x2,y2),设顶点 M(m,l),于是

由 y2=a(x2-m)2+l,得

图4

图5

说明 落在抛物线上的对称轴的2边任意2个点是不会满足条件(5)的.有兴趣的读者可以去研究图5所示的情况,结果一样.

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