沪科版九年级数学上册
教
学
设
计
2026 秋
第21章 二次函数与反比例函数
21.1二次函数
【教学目标】
1.掌握二次函数的概念,能识别一个函数是不是二次函数;(重点)
2.能根据实际情况建立二次函数模型.(难点)
【教学过程】
一、情境导入
已知长方形窗户的周长为6米,窗户面积为y(平方米),窗户宽为x(米),你能写出y与x之间的函数关系式吗?它是什么函数呢?
二、合作探究
探究点一:二次函数的概念
【类型一】二次函数的识别
下列函数哪些是二次函数?
(1)y=2-x2; (2)y=x2-1;
(3)y=2x(1+4x); (4)y=x2-(1+x)2.
解析:(1)是二次函数;(2)是分式而不是整式不符合二次函数的定义,故y=x2-1不是二次函数;(3)把y=2x(1+4x)化简为y=8x2+2x,显然是二次函数;(4)y=x2-(1+x)2化简后变为y=-2x-1,它不是二次函数而是一个一次函数.
解:二次函数有(1)和(3).
方法总结:判定一个函数是否是二次函数常有三个标准:①所表示的函数关系式为整式;②所表示的函数关系式有唯一的自变量;③所含自变量的关系式最高次数为2,且函数关系式中二次项系数不等于0.
【类型二】根据二次函数的定义求待定字母的值
如果函数y=(k+2)xk2-2是y关于x的二次函数,则k的值为多少?
解析:紧扣二次函数定义求解.注意易错点为忽视k+2≠0.
解:根据题意知k+2≠0,k≠-2,∴k=2.
方法总结:紧扣定义中的两个特征:①a≠0;②自变量最高次数为2的二次三项式ax2+bx+c.
【类型三】与二次函数系数有关的计算
已知一个二次函数,当x=0时,y=0;当x=2时,y=2;当x=-1时,y=8.求这个二次函数中各项系数的和.
解析:
解:设二次函数的表达式为y=ax2+bx+c(a≠0).把x=0,y=0;x=2,y=2;x=-1,y=8分别代入函数表达式,得,解得c=0.所以这个二次函数的表达式为y=8x2.所以a+b+c=8+0+0=8,即这个二次函数中各项系数的和为8.
方法总结:涉及有关二次函数表达式的问题,所设的表达式一般是二次函数表达式的一般形式y=ax2+bx+c(a≠0).解决这类问题要根据x,y的对应值,列出关于字母a,b,c的方程(组),然后解方程(组),即可求得a,b,c的值.
探究点二:建立二次函数模型
某商品的进价为每件40元.当售价为每件60元时,每星期可卖出300件,现需降价处理,且经市场调查:每降价1元,每星期可多卖出20件.在确保盈利的前提下,若设每件降价x元、每星期售出商品的利润为y元.
(1)请写出y与x的函数表达式,并求出自变量x的取值范围;
(2)当每件商品降价15元时,每星期售出商品的利润为多少元?
解析:根据题意可以知道:实际每件商品的利润为(60-x-40),每星期售出商品的数量为(300+20x),则每星期售出商品的利润为y=(60-x-40)(300+20x)元,化简,注意要求出自变量x的取值范围.
解:(1)由题意,得:
y=(60-x-40)(300+20x)
=(20-x)(300+20x)
=-20x2+100x+6000,
自变量x的取值范围为0≤x≤20;
(2)把x=15代入y=-20x2+100x+6000得y=3000(元),即当每件商品降价15元时,每星期售出商品的利润为3000元.
方法总结:销售利润=单件商品利润×销售数量;单件商品利润=售价-进价.
【板书设计】
6.确定自变量的取值范围
【教学后记】
21.2二次函数的图象和性质
21.2.1二次函数y=ax2的图象和性质
【教学目标】
1.正确理解抛物线的有关概念;(重点)
2.会用描点法画出二次函数y=ax2的图象,概括出图象的特点;(重点)
3.掌握形如y=ax2的二次函数图象的性质,并会应用;(难点)
4.通过动手操作、合作交流,积累数学活动经验,培养动手能力和观察能力.
【教学过程】
一、情境导入
我们都见过篮球运动员投篮,你知道篮球从出手到落入篮圈内的路线是什么图形吗?它是如何画出来的?
我们把篮球从出手到落入篮圈内的曲线叫抛物线,你还能举出一些抛物线的例子吗?
二、合作探究
探究点一:二次函数y=ax2的图象
【类型一】画二次函数y=ax2的图象
在同一平面直角坐标系中,画出下列函数的图象:①y=2x2;②y=2x2;③y=-2x2;④y=-2x2.根据图象回答下列问题:
(1)这些函数的图象都是轴对称图形吗?如果是,对称轴是什么?
(2)图象有最高点或最低点吗?如果有,最高点或最低点的坐标是什么?
解析:要画出已知四个函数的图象,需先列表,因为在这些函数中,自变量的取值范围是全体实数,故应以原点O为中心,对称地选取x的值,列出函数的对应值表.
解:列表:
描点、连线,函数图象如图所示.
(1)这四个函数的图象都是轴对称图形,对称轴都是y轴;
(2)函数y=2x2和y=2x2的图象有最低点,函数y=-2x2和y=-2x2的图象有最高点,这些最低点和最高点的坐标都是(0,0).
方法总结:(1)画形如y=ax2(a≠0)的图象时,x的值应从最低(或最高)点起左右两边对称地选取.
(2)连线时,一般按从左到右的顺序将点连接起来,一定注意连线要平滑,不能画成折线.
(3)抛物线的概念:二次函数y=ax2(a≠0)的图象是抛物线,简称为抛物线y=ax2.
(4)抛物线的特点:①有开口方向;②有对称轴;③有顶点——对称轴与抛物线的交点.抛物线的顶点也是它的最低点或最高点.
【类型二】同一坐标系中两种不同图象的判断
当ab>0时,抛物线y=ax2与直线y=ax+b在同一直角坐标系中的图象大致是()
解析:根据a、b的符号来确定.当a>0时,抛物线y=ax2的开口向上.∵ab>0,∴b>0.∴直线y=ax+b过第一、二、三象限.当a<0时,抛物线y=ax2的开口向下.∵ab>0,∴b<0.∴直线y=ax+b过第二、三、四象限.故选D.
方法总结:本例综合考查了一次函数y=ax+b和二次函数y=ax2的图象和性质.因为在同一问题中相同字母的取值是相同的,所以应从各选项中两个函数图象所反映的a的符号是否一致入手进行分析.
探究点二:抛物线y=ax2的开口方向、大小与系数a的关系
如图,四个二次函数图象中,分别对应:①y=ax2;②y=bx2;③y=cx2;④y=dx2,则a、b、c、d的大小关系为()
A.a>b>c>d
B.a>b>d>c
C.b>a>c>d
D.b>a>d>c
答案:A
方法总结:抛物线y=ax2的开口大小由|a|确定,|a|越大,抛物线的开口越小;|a|越小,抛物线的开口越大.
探究点三:二次函数的图象与几何图形的综合应用
已知二次函数y=ax2(a≠0)与直线y=2x-3相交于点A(1,b),求:
(1)a,b的值;
(2)函数y=ax2的图象的顶点M的坐标及直线与抛物线的另一个交点B的坐标;
(3)△AMB的面积.
解析:直线与二次函数y=ax2的图象交点坐标可利用方程求解,而求△AMB的面积,一般应画出草图进行解答.
解:(1)∵点A(1,b)是直线y=2x-3与二次函数y=ax2的图象的交点,∴点A的坐标满足二次函数和直线的关系式,
∴b=2×1-3,∴b=-1;
(2)由(1)知二次函数为y=-x2,顶点M(即坐标原点)的坐标为(0,0).由-x2=2x-3,解得x1=1,x2=-3,∴y1=-1,y2=-9,∴直线与二次函数的另一个交点B的坐标为(-3,-9);
(3)如图所示,作AC⊥x轴,BD⊥x轴,垂足分别为C、D,根据点的坐标的意义,可知MD=3,MC=1,CD=1+3=4,BD=9,AC=1,∴S△AMB=S梯形ABDC-S△ACM-S△BDM=2×(1+9)×4-2×1×1-2×3×9=6.
方法总结:解答此类题目,最好画出草图,利用数形结合,解答相关问题.探究点四:二次函数y=ax2的性质
【类型一】二次函数y=ax2的增减性
作出函数y=-x2的图象,观察图象,并利用图象回答下列问题:
(1)在y轴左侧图象上任取两点A(x1,y1),B(x2,y2),使x2<x1<0,试比较y1与y2的大小;
(2)在y轴右侧图象上任取两点C(x3,y3),D(x4,y4),使x3>x4>0,试比较y3与y4的大小.
解析:根据画出的函数图象来确定有关数值大小比较,是一种比较常用的方法.
解:(1)图象如图所示,由图象可知y1>y2;
(2)由图象可知y3<y4.
方法总结:解有关二次函数的性质问题,最好利用数形结合思想,在草稿纸上画出抛物线的草图,进行观察和分析以免解题时产生错误.
【类型二】二次函数y=ax2的最值
已知函数y=(1-n)xn2+n-4是关于x的二次函数,当n为何值时,抛物线有最低点?并求出这个最低点的坐标.这时当x为何值时,y随x的增大而增大?
解:∵函数y=(1-n)xn2+n-4是关于x的二次函数,∴1-n≠0.解得n=2或n=-3.∵抛物线有最低点,∴1-n>0,即n<1.∴n=-3.∴当x>0时,y随x的增大而增大.
方法总结:抛物线有最低点或最高点是由抛物线y=ax2(a≠0)的二次项系数a的符号决定的;当a>0时,抛物线有最低点;当a<0时,抛物线有最高点.而此题常错误地认为n>0时,抛物线有最低点.正确的答案应为1-n>0,即n<1时,抛物线有最低点,因为二次项系数是(1-n).
探究点五:利用二次函数y=ax2的图象和性质解题
【类型一】利用二次函数y=ax2的性质解题
当m为何值时,函数y=mxm2-m的图象是开口向下的抛物线?当x为何值时,y随x的增大而增大?这个函数有最大值还是最小值?这个值是多少?
解:由题意,得m应满足m2-m=2,解得m=-1.当x<0时,y随x的增大而增大.这个函数有最大值,最大值是0.
方法总结:本题主要考查函数y=ax2(a≠0)的有关性质.当a>0时,图象开口向上,函数有最小值0;当a<0时,图象开口向下,函数有最大值0.当a<0且x<0时,y随x的增大而增大.
【类型二】二次函数y=ax2的图象和性质的实际应用
如图,是一座抛物线形拱桥的示意图,在正常水位时,水面AB的宽为20m,如果水位上升3m,水面CD的宽为10m.
(1)建立如图所示的坐标系,求此抛物线的函数表达式;
(2)现有一辆载有救援物资的货车从甲地出发需经过此桥开往乙地,已知甲地距此桥280km(桥长忽略不计).货车正以每小时40km的速度开往乙地,当行驶了1h时,忽然接到紧急通知:前方连降暴雨,造成水位以每小时0.25m的速度持续上涨(货车接到通知时,水位在CD处,当水位涨到桥拱最高点O时,禁止车辆通行).问:如果货车按原来速度行驶,能否安全通过此桥?若能,请说明理由;若不能,要使货车安全通过此桥,速度应超过每小时多少千米?
解:(1)设抛物线的函数表达式为y=ax2(a≠0),拱桥最高点O到水面CD的距离为hm,则D(5,-h),B(10,-h-3).
∴100a=-h-3,解得h=1.∴抛物线的函数表达式为y=-25x2;
(2)水位由CD处涨到最高点O的时间为h÷0.25=1÷0.25=4(h),货车按原来速度行驶的路程为40×1+40×4=200<280,∴货车按原来速度行驶不能安全通过此桥.设货车速度提高到xkm/h,即当4x+40×1=280时,x=60.∴要使货车安全通过此桥,货车的速度应超过60km/h.
方法总结:一般地,求二次函数y=ax2的表达式时,只需一个已知点(坐标原点除外)的坐标即可.而此题由于点B,D的纵坐标未知,故需设出CD到桥顶的距离h作为辅助未知数.
【板书设计】
且y没有最小值,即y≤0
【教学后记】
21.2.2二次函数y=ax2+bx+c的图象和性质
第1课时二次函数y=ax2+k的图象和性质
【教学目标】
1.会用描点法画出y=ax2+k的图象;
2.掌握形如y=ax2+k的二次函数图象的性质,并会应用;(重点)
3.理解二次函数y=ax2与y=ax2+k之间的联系.(难点)
【教学过程】
一、情境导入
边长为15cm的正方形铁片,中间剪去一个边长为x(cm)的小正方形铁片,剩下的四方框铁片的面积y(cm2)与x(cm)的函数关系式是什么?它的顶点坐标是什么?
二、合作探究
探究点一:二次函数y=ax2+k的图象与性质
【类型一】确定y=ax2+k的图象与坐标轴的交点
抛物线y=x2-4与x轴的交点坐标是________.
解析:因为抛物线y=x2-4与x轴的交点纵坐标是0,即y=0,此时x2-4=0,解得x=±2,所以抛物线y=x2-4与x轴的交点坐标是(2,0)与(-2,0).
方法总结:求抛物线与x轴交点坐标时,可利用交点纵坐标为0构造关于x的方程来求抛物线的横坐标.
【类型二】二次函数y=ax2+k增减性判断
已知点(x1,y1),(x2,y2)均在抛物线y=x2-1上,下列说法中正确的是()
A.若y1=y2,则x1=x2
B.若x1=-x2,则y1=-y2
C.若0<x1<x2,则y1>y2
D.若x1<x2<0,则y1>y2
解析:如图所示,选项A:若y1=y2,则x1=-x2,所以选项A是错误的;选项B:若x1=-x2,则y1=y2,所以选项B是错误的;选项C:若0<x1<x2,则在对称轴的右侧,y随x的增大而增大,则y1<y2,所以选项C是错误的;选项D:若x1<x2<0,则在对称轴的左侧,y随x的增大而减小,则y1>y2,所以选项D是正确的.故选D.
【类型三】二次函数y=ax2+k的图象与性质的综合
若二次函数y=ax2+2的图象经过点(-2,10),则下列说法错误的是()
A.a=2B.当x<0,y随x的增大而减小
C.顶点坐标为(2,0)D.图象有最低点
解析:把x=-2,y=10代入y=ax2+2可得10=4a+2,所以a=2,抛物线开口向上,有最低点,当x<0,y随x的增大而减小,所以A、B、D均正确,顶点坐标为(0,2),而不是(2,0).故选C.
方法总结:抛物线y=ax2+k(a≠0)的顶点为(0,k).
【类型四】在同一坐标系中确定y=ax2+k的图象与一次函数的图象
在同一直角坐标系中,一次函数y=ax+c与二次函数y=ax2+c的图象大致为()
解析:当a>0时,抛物线开口向上,且直线从左向右逐渐上升;当a<0时,抛物线开口向下,且直线从左向右逐渐下降,由此排除选项A,C,D,故选B.
探究点二:二次函数y=ax2+k的平移
【类型一】利用平移确定y=ax2+k的解析式
已知抛物线y=ax2+c向下平移2个单位后,所得抛物线为y=-3x2+2.那么抛物线的解析式为____________.
解析:因为抛物线y=ax2+c向下平移2个单位后,所得抛物线为y=-3x2+2.所以a=-3,c-2=2,所以c=4,所以抛物线的解析式为y=-3x2+4.
【类型二】确定y=ax2与y=ax2+k的关系
抛物线y=ax2+c与y=-5x2的形状大小,开口方向都相同,且顶点坐标是(0,3),求抛物线的表达式,它是由抛物线y=-5x2怎样得到的?
解:抛物线y=ax2+c与y=-5x2的形状大小相同,开口方向也相同,∴a=-5.
又∵其顶点坐标为(0,3),∴c=3.
∴y=-5x2+3.它是由抛物线y=-5x2向上平移3个单位得到的.
方法总结:对于二次函数y=ax2的图象来说,向上平移|c|个单位,就在ax2后面加|c|,向下平移|c|个单位,就在ax2后面减|c|.
【板书设计】
性质4.与一次函数、几何图形综合
【教学后记】
第2课时二次函数y=a(x+h)2的图象和性质
【教学目标】
1.会用描点法画出y=a(x+h)2的图象;
2.掌握形如y=a(x+h)2的二次函数图象的性质,并会应用;(重点)
3.理解二次函数y=a(x+h)2与y=ax2之间的联系.(难点)
【教学过程】
一、情境导入
涵洞是指在公路工程建设中,为了使公路顺利通过水渠不妨碍交通,修筑于路面以下的排水孔道(过水通道),通过这种结构可以让水从公路的下面流过.如图建立直角坐标系,你能得到函数图象解析式吗?
二、合作探究
探究点一:二次函数y=a(x+h)2的图象与性质
【类型一】 y=a(x+h)2的顶点坐标
已知抛物线y=a(x+h)2(a≠0)的顶点坐标是(-2,0),且图象经过点(-4,2),求a,h的值.
解:∵抛物线y=a(x+h)2(a≠0)的顶点坐标为(-2,0),∴h=2.又∵抛物线y=a(x+2)2经过点(-4,2),∴a(-4+2)2=2.∴a=2.
方法总结:二次函数y=a(x+h)2的顶点坐标为(-h,0).
【类型二】二次函数y=a(x+h)2图象的形状
顶点为(-2,0),开口方向、形状与函数y=-2x2的图象相同的抛物线的解析式为()
A.y=2(x-2)2 B.y=2(x+2)2C.y=-2(x+2)2 D.y=-2(x-2)2
解析:因为抛物线的顶点在x轴上,所以可设该抛物线的解析式为y=a(x+h)2(a≠0),而二次函数y=a(x+h)2(a≠0)与y=-2x2的图象相同,所以a=-2.而抛物线的顶点为(-2,0),所以h=2.把a=-2,h=2代入y=a(x+h)2得y=-2(x+2)2.故选C.
方法总结:决定抛物线形状的是二次项的系数,二次项系数相同的抛物线的形状完全相同.
【类型三】二次函数y=a(x+h)2的增减性及最值
对于二次函数y=9(x-1)2,下列结论正确的是()
A.y随x的增大而增大
B.当x>0时,y随x的增大而增大
C.当x=-1时,y有最小值0
D.当x>1时,y随x的增大而增大
解析:因为a=9>0,所以抛物线开口向上,且h=-1,顶点坐标为(1,0),所以当x>1时,y随x的增大而增大.故选D.
探究点二:二次函数y=a(x+h)2图象的平移
【类型一】利用平移确定y=a(x+h)2的解析式
抛物线y=ax2向右平移3个单位后经过点(-1,4),求a的值和平移后的函数关系式.
解析:y=ax2向右平移3个单位后的关系式可表示为y=a(x-3)2,把点(-1,4)的坐标代入即可求得a的值.
解:二次函数y=ax2的图象向右平移3个单位后的二次函数关系式可表示为y=a(x-3)2,把x=-1,y=4代入,得4=a(-1-3)2,a=4,∴平移后二次函数关系式为y=4(x-3)2.
方法总结:根据抛物线平移的规律,向右平移3个单位后,a不变,括号内应“减去3”;若向左平移3个单位,括号内应“加上3”,即“左加右减”.
【类型二】确定y=a(x+h)2与y=ax2的关系
向左或向右平移函数y=-2x2的图象,能使得到的新的图象过点(-9,-8)吗?若能,请求出平移的方向和距离;若不能,请说明理由.
解:能,理由如下:设平移后的函数为y=-2(x+h)2,
将x=-9,y=-8代入得-8=-2(-9+h)2,所以h=5或h=13,
所以平移后的函数为y=-2(x+5)2或y=-2(x+13)2.
即抛物线的顶点为(-5,0)或(-13,0),所以应向左平移5或13个单位.
【类型三】二次函数y=a(x+h)2图象的平移与几何图形的综合
把函数y=2x2的图象向右平移4个单位后,其顶点为C,并与直线y=x分别相交于A、B两点(点A在点B的左边),求△ABC的面积.
解析:利用二次函数平移规律先确定平移后的抛物线解析式,确定C点坐标,再解由所得到的二次函数解析式与y=x组成的方程组,确定A、B两点坐标,最后求△ABC的面积.
解:平移后的函数为y=2(x-4)2,顶点C的坐标为(4,0),
解方程组y=x,得y=2,或y=8.
∵点A在点B的左边,∴A(2,2),B(8,8).
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