师:同学们,今天我们学习二次函数与一元二次方程。本节课学习目标是理解二者关系,能相互转换问题,体会并应用数形结合思想解题。学习重点是探索它们之间的关系。之前我们从一次函数角度看一元一次方程,认识了二者联系。从数的方面,当一次函数(y = ax + b)函数值(y)为(0)时,求自变量的值就是求一元一次方程(ax + b = 0)的解;从形的方面,求直线(y = ax + b)与(x)轴公共点的横坐标就是求相应方程的解。
现在我们学习了二次函数(y = ax2 + bx + c)与一元二次方程,它们之间是否存在相应关系呢?看下面问题。
以(40)米/秒的速度将小球沿与地面呈(30)度方向出击,球飞行路线是抛物线,不考虑空气阻力,球飞行高度(h)与飞行时间(t)关系为(h = 20t - 5t2)。思考以下问题:
小球飞行高度能否达到(15)米?若能,需飞行时间是多少?这里(h)代表飞行高度,此实际问题转换成已知函数值等于(15)求自变量的值。将(h = 15)代入函数解析式,得到关于(t)的一元二次方程,解得(t? = 1),(t? = 3)。所以小球飞行(1)秒或(3)秒时,飞行高度为(15)米。同学们能结合图像说明为什么小球在两个时间达到(15)米高度吗?
生:当(t = 1)秒时,小球达到(15)米,然后继续上升到最大高度,再回落到(15)米,此时对应时间是(3)秒。
师:再看第二问,小球飞行高度能否达到(20)米?若能,需多少飞行时间?这一问与第一问对比,区别是什么?
生:函数值变成(20)了。
师:对,解决方法一样。将(h = 20)代入函数解析式,得到方程(20 = 20t - 5t2),整理得关于(t)的一元二次方程(t2 - 4t + 4 = 0),解得(t? = t? = 2)。所以小球飞行(2)秒时,高度为(20)米。同学们结合图像说说为什么只在一个时间小球飞行高度达到(20)米?
生:当(t = 2)时,小球飞行高度达到最大高度(20)米,所以只在一个时间达到。
师:好,再看第三问,小球飞行高度能否达到(20.5)米?若能,需多少飞行时间?同样将(h = 20.5)代入函数解析式,得到(20.5 = 20t - 5t2),整理得关于(t)的一元二次方程(t2 - 4t + 4.1 = 0)。由于此方程(\Delta\lt0),方程无解,即小球飞行高度达不到(20.5)米。同学们结合图像说说为什么小球达不到(20.5)米?
生:当小球飞行高度达到(20.5)米时,相应直线(h = 20.5)与抛物线没有公共点。
师:再看第四小问,这一问没直接告诉小球飞行高度,但从飞出和落地可知飞行高度(h = 0)。同样将(h = 0)代入函数解析式,得到相应一元二次方程(0 = 20t - 5t2),得到(t2 - 4t = 0),解得(t? = 0),(t? = 4)。当小球飞行(0)秒和(4)秒时,高度为(0)米,即(0)秒时小球从地面飞出,(4)秒时小球落回地面。同学们结合图像说明小球飞行时间是(4)秒吗?
生:当(h = 0)时,即坐标轴横轴,它与抛物线两个交点是(0)和(4),(0)秒到(4)秒的时间差就是小球飞出和落地时间。
师:从上面可看出,对于二次函数(h = 20t - 5t2),已知(h)值求时间(t),就是把函数值(h)换成常数,求一元二次方程的根。现在学习了二次函数与一元二次方程,同学们发现它们关系密切了吧?例如已知二次函数(y = -x2 + 4x)值为(3),求自变量的值,可解一元二次方程(-x2 + 4x = 3),整理为(x2 - 4x + 3 = 0);反过来,求解方程(x2 - 4x + 3 = 0),又可看作求二次函数(y = x2 - 4x + 3)与(x)轴公共点的横坐标。
下面利用二次函数深入讨论一元二次方程。看下列二次函数图像,思考问题:二次函数图像与(x)轴有公共点吗?若有,公共点横坐标是什么?当(x)取公共点横坐标时,相应函数值是多少?与之相应一元二次方程根可求得吗?先看(y = x2 + x - 2),它与(x)轴有两个交点,公共点横坐标是(-2)和(1)。当(x)取(-2)和(1)时,相对应一元二次方程两个根就是(-2)和(1)。这说明当二次函数图像与(x)轴有两个公共点时,相对应一元二次方程有两个不相等实数根。
