已知抛物线y1=ax2+bx+c(a≠0)的对称轴是直线l,顶点为点M.若自变量x和函数值y1的部分对应值如下表所示:
(Ⅰ)求y1与x之间的函数关系式;
(Ⅱ)若经过点T(0,t)作垂直于y轴的直线l′,A为直线l′上的动点,线段AM的垂直平分线交直线l于点B,点B关于直线AM的对称点为P,记P(x,y2).
(1)求y2与x之间的函数关系式;
(2)当x取任意实数时,若对于同一个x,有y1<y2恒成立,求t的取值范围.
x…-103…y1=ax2+bx+c…00…
网友回答
解:(Ⅰ)∵抛物线经过点(0,),
∴c=.
∴y1=ax2+bx+,
∵点(-1,0)、(3,0)在抛物线y1=ax2+bx+上,
∴,解得,
∴y1与x之间的函数关系式为:y1=-x2+x+;
(II)∵y1=-x2+x+,
∴y1=-(x-1)2+3,
∴直线l为x=1,顶点M(1,3).
①由题意得,t≠3,
如图,记直线l与直线l′交于点C(1,t),当点A′与点C不重合时,
∵由已知得,AM与BP互相垂直平分,
∴四边形ANMP为菱形,
∴PA∥l,
又∵点P(x,y2),
∴点A(x,t)(x≠1),
∴PM=PA=|y2-t|,
过点P作PQ⊥l于点Q,则点Q(1,y2),
∴QM=|y2-3|,PQ=AC=|x-1|,
在Rt△PQM中,
∵PM2=QM2+PQ2,即(y2-t)2=(y2-3)2+(x-1)2,整理得,y2=(x-1)2+,
即y2=x2-x+,
∵当点A与点C重合时,点B与点P重合,
∴P(1,),
∴P点坐标也满足上式,
∴y2与x之间的函数关系式为y2=x2-x+(t≠3);
②根据题意,借助函数图象:
当抛物线y2开口方向向上时,6-2t>0,即t<3时,抛物线y1的顶点M(1,3),抛物线y2的顶点(1,),
∵3>,
∴不合题意,
当抛物线y2开口方向向下时,6-2t<0,即t>3时,
y1-y2=-(x-1)2+3-[(x-1)2+]
=(x-1)2+,
若3t-11≠0,要使y1<y2恒成立,
只要抛物线y=(x-1)2+开口方向向下,且顶点(1,)在x轴下方,
∵3-t<0,只要3t-11>0,解得t>,符合题意;
若3t-11=0,y1-y2=-<0,即t=也符合题意.
综上,可以使y1<y2恒成立的t的取值范围是t≥.
解析分析:(I)先根据物线经过点(0,)得出c的值,再把点(-1,0)、(3,0)代入抛物线y1的解析式即可得出y1与x之间的函数关系式;
(II)先根据(I)中y1与x之间的函数关系式得出顶点M的坐标.
①记直线l与直线l′交于点C(1,t),当点A′与点C不重合时,由已知得,AM与BP互相垂直平分,故可得出四边形ANMP为菱形,所以PA∥l,再由点P(x,y2)可知点A(x,t)(x≠1),所以PM=PA=|y2-t|,过点P作PQ⊥l于点Q,则点Q(1,y2),故QM=|y2-3|,PQ=AC=|x-1|,在Rt△PQM中,根据勾股定理即可得出y2与x之间的函数关系式,再由当点A与点C重合时,点B与点P重合可得出P点坐标,故可得出y2与x之间的函数关系式;
②据题意,借助函数图象:当抛物线y2开口方向向上时,可知6-2t>0,即t<3时,抛物线y1的顶点M(1,3),抛物线y2的顶点(1,),由于3>,所以不合题意,当抛物线y2开口方向向下时,6-2t<0,即t>3时,求出y1-y2的值;若3t-11≠0,要使y1<y2恒成立,只要抛物线方向及且顶点(1,)在x轴下方,因为3-t<0,只要3t-11>0,解得t>,符合题意;若3t-11=0,y1-y2=-<0,即t=也符合题意.
点评:本题考查的是二次函数综合题,涉及到待定系数法二次函数解的解析式、勾股定理及二次函数的性质,解答此类题目时要注意数形结合思想的运用.