已知函数均为一次函数,m为常数.
(1)如图1,将直线绕点
逆时针旋转45°得到直线
,直线
交y轴于点B.若直线
恰好是
中某个函数的图象,请直接写出点B坐标以及m可能的值;
(2)若存在实数b,使得成立,求函数
图象间的距离;
(3)当时,函数
图象分别交x轴,y轴于C,E两点,
图象交x轴于D点,将函数
的图象最低点F向上平移
个单位后刚好落在一次函数
图象上,设
的图象,线段
,线段
围成的图形面积为S,试利用初中知识,探究S的一个近似取值范围.(要求:说出一种得到S的更精确的近似值的探究办法,写出探究过程,得出探究结果,结果的取值范围两端的数值差不超过0.01.)
(1)(0,1);1或0 (2) (3)
【解析】
(1)由题意,可得点B坐标,进而求得直线的解析式,再分情况讨论即可解的m值;
(2)由非负性解得m和b的值,进而得到两个函数解析式,设与x轴、y轴交于T,P,
分别与x轴、y轴交于G,H,连接GP,TH,证得四边形GPTH是正方形,求出GP即为距离;
(3)先根据解析式,用m表示出点C、E、D的坐标以及y关于x的表达式为,得知y是关于x的二次函数且开口向上、最低点为其顶点
,根据坐标平移规则,得到关于m的方程,解出m值,即可得知点D 、E的坐标且抛物线过D、E点,观察图象,即可得出S的大体范围,如:
,较小的可为平行于DE且与抛物线相切时围成的图形面积.
【详解】
解:(1)由题意可得点B坐标为(0,1),
设直线的表达式为y=kx+1,将点A(-1,0)代入得:k=1,
所以直线的表达式为:y=x+1,
若直线恰好是
的图象,则2m-1=1,解得:m=1,
若直线恰好是
的图象,则2m+1=1,解得:m=0,
综上,,
或者
(2)如图,
,
,
,
设与x轴、y轴交于T,P,
分别与x轴、y轴交于G,H,连接GP,TH
,
四边形GPTH是正方形
,
,即
;
(3),
分别交x轴,y轴于C,E两点
,
图象交x轴于D点
二次函数
开口向上,它的图象最低点在顶点
顶点
抛物线顶点F向上平移
,刚好在一次函数
图象上
且
,
∴,
由
,
得到
,
,
由得到与x轴,y轴交点是
,
,
,
抛物线经过
,
两点
的图象,线段OD,线段OE围成的图形是封闭图形,则S即为该封闭图形的面积
探究办法:利用规则图形面积来估算不规则图形的面积.
探究过程:
①观察大于S的情况.
很容易发现
,
(若有S小于其他值情况,只要合理,参照赋分.)
②观察小于S的情况.
选取小于S的几个特殊值来估计更精确的S的近似值,取值会因人而不同,下面推荐一种方法,选取以下三种特殊位置:
位置一:如图
当直线MN与DE平行且与抛物线有唯一交点时,设直线MN与x,y轴分别交于M,N
,
直线
设直线
,
直线
点
位置二:如图
当直线DR与抛物线有唯一交点时,直线DR与y轴交于点R
设直线,
直线
,
直线
点
位置三:如图
当直线EQ与抛物线有唯一交点时,直线EQ与x轴交于点Q
设直线
,
直线
点
我们发现:在曲线DE两端位置时的三角形的面积远离S的值,由此估计在曲线DE靠近中间部分时取值越接近S的值
探究的结论:按上述方法可得一个取值范围
(备注:不同的探究方法会有不同的结论,因而会有不同的答案.只要来龙去脉清晰、合理,即可参照赋分,但若直接写出一个范围或者范围两端数值的差不在0.01之间不得分.)
【点睛】
本题是一道综合性很强的代数与几何相结合的压轴题,知识面广,涉及有旋转的性质、坐标平移规则、非负数的性质、一次函数的图象与性质、二次函数的图象与性质、一元二次方程、不规则图形面积的估计等知识,解答的关键是认真审题,找出相关信息,利用待定系数法、数形结合法等解题方法确定解题思路,利用相关信息进行推理、探究、发现和计算.
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