题目内容

【题目】定义:若抛物线L2:y=mx2+nx(m≠0)与抛物线L1:y=ax2+bx(a≠0)的开口大小相同,方向相反,且抛物线L2经过L1的顶点,我们称抛物线L2为L1的“友好抛物线”.

(1)若L1的表达式为y=x2﹣2x,求L1的“友好抛物线”的表达式;

(2)已知抛物线L2:y=mx2+nx为L1:y=ax2+bx的“友好抛物线”.求证:抛物线L1也是L2的“友好抛物线”;

(3)平面上有点P(1,0),Q(3,0),抛物线L2:y=mx2+nx为L1:y=ax2的“友好抛物线”,且抛物线L2的顶点在第一象限,纵坐标为2,当抛物线L2与线段PQ没有公共点时,求a的取值范围.

【答案】(1)y=﹣x2;(2)答案见解析;(3)0<a<或a>8.

【解析】试题(1)设L1的“友好抛物线”的表达式为:y=﹣x2+bx,根据L1:y=x2﹣2x可得其顶点坐标,代入y=﹣x2+bx可得b的值,进而得出L1的“友好抛物线”;

(2)先求出抛物线L1和L2的顶点坐标,根据L2过L1 的顶点,得出bn=0,进而得到抛物线L1经过L2的顶点,再根据L2与L1的开口大小相同,方向相反,即可得出抛物线L1也是L2的“友好抛物线”;

(3)根据“友好抛物线”的定义,得到m=﹣a,进而得到L2的顶点为(,).根据抛物线L2的顶点在第一象限,纵坐标为2,可得a=n2>0.再根据L2经过点P(1,0),得到a=8.根据L2经过点Q(3,0),得到a=.进而得出抛物线L2与线段PQ没有公共点时,a的取值范围.

试题解析:解:(1)依题意,可设L1的“友好抛物线”的表达式为:y=﹣x2+bx,∵L1:y=x2﹣2x=(x﹣1)2﹣1,∴L1的顶点为(1,﹣1),∵y=﹣x2+bx过点(1,﹣1),∴﹣1=﹣12+b,即b=0,∴L1的“友好抛物线”为:y=﹣x2.

(2)L2:y=mx2+nx的顶点为(,),L1:y=ax2+bx的顶点为(,),∵L2为L1 的“友好抛物线”,∴m=﹣a.

∵L2过L1 的顶点,∴=m×()2+n×().

化简得:bn=0.

把x=代入y=ax2+bx,得

y═a×()2+b×()==,∴抛物线L1经过L2的顶点.

又∵L2与L1的开口大小相同,方向相反,∴抛物线L1也是L2的“友好抛物线”.

(3)∵抛物线L2:y=mx2+nx为L1:y=ax2的“友好抛物线”,∴m=﹣a,∴L2:y=﹣ax2+nx的顶点为(,).

∵抛物线L2的顶点在第一象限,纵坐标为2,∴=2,即a=n2>0.

当L2经过点P(1,0)时,﹣a+n=0,∴a=8.

当L2经过点Q(3,0)时,﹣9a+3n=0,∴a=,∴抛物线L2与线段PQ没有公共点时,0<a<或a>8.

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