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利用数形结合思想解直线与抛物线综合题

2015-09-06王献春

中学数学杂志(初中版) 2015年1期
关键词:一元二次方程交点抛物线

王献春

一次函数y=kx+b的图像是一条直线,其中b是直线与y轴交点的纵坐标,如果直线y=kx+b与抛物线y=ax2+bx+c综合起来再求b的相关值,题目就会增加很大难度.若充分利用数形结合思想来分析则可以巧妙解决此类问题.

1 直线与其它图像只有一个交点

例1 已知关于x的一元二次方程x2+(4-m)x+1-m=0.此方程有一个根是-3,在平面直角坐标系xOy中,将抛物线y=x2+(4-m)x+1-m向右平移3个单位,得到一个新的抛物线,当直线y=x+b与这个新抛物线有且只有一个公共点时,求b的值.

分析 仔细审题,切实明确“将抛物线y=x2+(4-m)x+1-m向右平移3个单位”.直线y=x+b与这个新抛物线有且只有一个公共点,即联立直线解析式与抛物线方程组,转化为一元二次方程中根的判别式Δ=0.(如图1)

简解 把x=-3代入原方程,解得m=1.所以y=x2+3x.即y=x+322-94.依题意,可知新的抛物线的解析式为y′=x-322-94.即y′=x2-3x

因为抛物线y′与直线y=x+b只有一个公共点,所以x2-3x=x+b..即x2-4x-b=0.因为Δ=0.所以-42-4×-b=0.解得b=-4.

图1 图22 直线与其它图像有两个交点

例2 二次函数y=x2+bx+c,其顶点坐标为M(1,-4).将二次函数的图象在x轴下方的部分沿x轴翻折,图象的其余部分保持不变,得到一个新的图象,请你结合新图象回答:当直线y=x+b与这个新图象有两个公共点时,求n的取值范围.

分析 直线y=x+n与这个新图象有两个公共点时,需要求出新图像解析式,画出新图像,尤其关注“将二次函数的图象在x轴下方的部分沿x轴翻折,图象的其余部分保持不变”,再仔细观察图像,利用好两个极值点A和B求出相应的b值即可.(如图2)

简解 因为M(1,-4)是二次函数y=(x+m)2+k的顶点坐标,所以y=(x-1)2-4=x2-2x-3,令x2-2x-3=0,解之得x1=-1,x2=3.所以A,B两点的坐标分别为A(-1,0),B(3,0),当直线y=x+b经过A点时,可得b=1.当直线y=x+b经过B点时,可得b=-3.翻折后抛物线y=-x2+2x+3与y=x+b相切时,Δ=0,求出b=134由图可知符合题意的b的取值范围为-3

3 直线与其它图像有三个交点

例3 已知关于x的一元二次方程12x2+(m-2)x+2m-6=0.

(1)当m<3时,关于x的二次函数y=12x2+(m-2)x+2m-6的图象与x轴交于A、B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C,且2AB=3OC,求m的值;

(2)在(1)的条件下,过点C作直线l∥x轴,将二次函数图象在y轴左侧的部分沿直线l翻折,二次函数图象的其余部分保持不变,得到一个新的图象,记为G.请你结合图象回答:当直线y=13x+b与图象G有三个公共点时,b的取值范围.

分析 (1)解关于x的方程,利用2AB=3OC,可求得m=1.

(2)结合题意准确画出图像,尤其明确“将二次函数图象在y轴左侧的部分沿直线l翻折,二次函数图象的其余部分保持不变”,再仔细观察图像是解题关键.先找出过点C时的b值,再找到当直线y=13x+b(b<-4)与函数y=12x2-x-4(x>0)的图象只一个公共点即相切时b值即可.

简解 (1)令y=0,则12x2+(m-2)x+2m-6=0.解得x1=6-2m,x2=-2.

因为m<3,点A在点B的左侧,所以A(-2,0),B(-2m+6,0).所以OA=2,OB=-2m+6.

令x=0,得y=2m-6.所以C(0,2m-6).所以OC=-(2m-6)=-2m+6.因为2AB=3OC,

所以2(2-2m+6)=3(-2m+6).解得m=1.

(2)当m=1时,抛物线的解析式为y=12x2-x-4,点C的坐标为(0,-4).当直线y=13x+b经过C点时,可得b=-4.

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