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1 另类方法
事实1 若抛物线y=ax2 bx c(a≠0)经过A、B、C三点,则
(1)A、B、C三点不在同一直线上;
(2)直线AB、AC、BC均不与x轴垂直.
事实2 平面直角坐标系中,A、B、C三点不在同一直线上,且直线AB、AC、BC均不与x轴垂直,则存在着唯一一条抛物线y=ax2 bx c(a≠0),其图象过A、B、C三点.
事实3 如图1,平面直角坐标系中,A、B两点是等高点(即两点的纵坐标相等),抛物线y=ax2 bx c(a≠0)过A、B两点.若抛物线开口向上,则抛物线经过图中的①区、⑤区、③区,不经过图中的④区、②区、⑥区;若抛物线开口向下,则抛物线经过图中的④区、②区、⑥区,不经过图中的①区、⑤区、③区.(本文中出现的①~⑥区均不包含其边界)
由上述事实,我们可获得确定抛物线y=ax2 bx c(a≠0)开口方向的一个另类方法.
图1方法1 如图1,在平面直角坐标系中,A、B两点是等高点,若抛物线y=ax2 bx c(a≠0)经过A、B、C三点.若C点在图中的①区或⑤区或③区,则抛物线开口向上;若C点在图中的④区或②区或⑥区,则抛物线开口向下.
2 典型例题
例1 已知抛物线y=ax2 bx经过点A(-3,-3)和点P(t,0),且t≠0,若抛物线开口向下,则t的取值范围是 .
析解 如图2,O点是原点,因P(t,0),所以P点、O点是等高点.
当t<-3时(如图3),A在“P—O”的⑤区,抛物线开口向上;
当t=-3时(如图4),直线PA⊥x轴,无此抛物线;
当-3 当t>0时(如图6),A在“P—O”的④区,抛物线开口向下.
所以t的取值范围是t>-3且t≠0.
图2 图3 图4
图5 图6例2 如图7,平面直角坐标系中,O是原点,A、B的坐标分别为(-1,0)、(2,0),以O为圆心,OB为半径的圆与y轴交于C、D两点,与x轴交于E点.点P从C点出发,以每秒1个单位长度的速度在⊙O上逆时针运动.设P的运动时间为t(0≤t<3π),问:当t为何值时,过A、B、P三点的抛物线y=ax2 bx c(a≠0)开口向上.
图7 图8析解 如图8,过点A作x轴的垂线交⊙O于F、G,连接OF、OG.
CE=90·π·2180=π,CEB=270·π·2180=3π.
在Rt△OAF中,∠FAO=90°,
OA=1,OF=OB=2,OA=12OF,所以∠OFA=30°,∠FOA=60°,所以∠COF=90°-∠FOA=90°-60°=30°,所以CF=30·π·2180=13π.同理得DG=13π,所以CG=CFD-DG=180·π·2180-13π=53π.
①当0≤t<13π时,点P在CF(不含F点)中,抛物线y=ax2 bx c(a≠0)开口向下.
②当t=13π时,点P与点F重合,PA⊥x轴,抛物线y=ax2 bx c(a≠0)不存在.
③当13π ④当t=π时,点P与点E重合,P、A、B三点在同一直线上,抛物线y=ax2 bx c(a≠0)不存在.
⑤当π ⑥当t=53π时,点P与点G重合,PA⊥x轴,抛物线y=ax2 bx c(a≠0)不存在.
⑦当53π 综上所述,当13π 3 方法拓展
若抛物线y=ax2 bx c(a≠0)所经过的三个点不一定有等高点,则抛物线的开口方向又该如何确定?此时,我们可使用方法2.
方法2 抛物线y=ax2 bx c(a≠0)过A(x1,y1)、B(x2,y2)、C(x3,y3)三点,且x1 说明:(1)根据y1与y2的大小关系,可分为三种情况①y1y2,③y1=y2,分别对应着图9、图10、图11.
本文所述的“判别二次函数图象开口方向”的另类方法或许不是最简捷的,但换个角度思考,为我们的思维打开了一扇窗,这正是创新思维所需要的.
事实1 若抛物线y=ax2 bx c(a≠0)经过A、B、C三点,则
(1)A、B、C三点不在同一直线上;
(2)直线AB、AC、BC均不与x轴垂直.
事实2 平面直角坐标系中,A、B、C三点不在同一直线上,且直线AB、AC、BC均不与x轴垂直,则存在着唯一一条抛物线y=ax2 bx c(a≠0),其图象过A、B、C三点.
事实3 如图1,平面直角坐标系中,A、B两点是等高点(即两点的纵坐标相等),抛物线y=ax2 bx c(a≠0)过A、B两点.若抛物线开口向上,则抛物线经过图中的①区、⑤区、③区,不经过图中的④区、②区、⑥区;若抛物线开口向下,则抛物线经过图中的④区、②区、⑥区,不经过图中的①区、⑤区、③区.(本文中出现的①~⑥区均不包含其边界)
由上述事实,我们可获得确定抛物线y=ax2 bx c(a≠0)开口方向的一个另类方法.
图1方法1 如图1,在平面直角坐标系中,A、B两点是等高点,若抛物线y=ax2 bx c(a≠0)经过A、B、C三点.若C点在图中的①区或⑤区或③区,则抛物线开口向上;若C点在图中的④区或②区或⑥区,则抛物线开口向下.
2 典型例题
例1 已知抛物线y=ax2 bx经过点A(-3,-3)和点P(t,0),且t≠0,若抛物线开口向下,则t的取值范围是 .
析解 如图2,O点是原点,因P(t,0),所以P点、O点是等高点.
当t<-3时(如图3),A在“P—O”的⑤区,抛物线开口向上;
当t=-3时(如图4),直线PA⊥x轴,无此抛物线;
当-3
所以t的取值范围是t>-3且t≠0.
图5 图6例2 如图7,平面直角坐标系中,O是原点,A、B的坐标分别为(-1,0)、(2,0),以O为圆心,OB为半径的圆与y轴交于C、D两点,与x轴交于E点.点P从C点出发,以每秒1个单位长度的速度在⊙O上逆时针运动.设P的运动时间为t(0≤t<3π),问:当t为何值时,过A、B、P三点的抛物线y=ax2 bx c(a≠0)开口向上.
图7 图8析解 如图8,过点A作x轴的垂线交⊙O于F、G,连接OF、OG.
CE=90·π·2180=π,CEB=270·π·2180=3π.
在Rt△OAF中,∠FAO=90°,
OA=1,OF=OB=2,OA=12OF,所以∠OFA=30°,∠FOA=60°,所以∠COF=90°-∠FOA=90°-60°=30°,所以CF=30·π·2180=13π.同理得DG=13π,所以CG=CFD-DG=180·π·2180-13π=53π.
①当0≤t<13π时,点P在CF(不含F点)中,抛物线y=ax2 bx c(a≠0)开口向下.
②当t=13π时,点P与点F重合,PA⊥x轴,抛物线y=ax2 bx c(a≠0)不存在.
③当13π
⑤当π
⑦当53π
若抛物线y=ax2 bx c(a≠0)所经过的三个点不一定有等高点,则抛物线的开口方向又该如何确定?此时,我们可使用方法2.
方法2 抛物线y=ax2 bx c(a≠0)过A(x1,y1)、B(x2,y2)、C(x3,y3)三点,且x1