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二次函數(shù)的實(shí)際應(yīng)用六大壓軸題型歸納總結(jié)
【知識(shí)點(diǎn)1解二次函數(shù)的實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題的一般步驟】
審:審清題意,弄清題中涉及哪些量,己知量有幾個(gè),己知量與變量之間的基本關(guān)系是什么,找出等量關(guān)
系(即函數(shù)關(guān)系);
設(shè):設(shè)出兩個(gè)變量,注意分清自變量和因變量,同時(shí)還要注意所設(shè)變量的單位要準(zhǔn)確;
列:列函數(shù)解析式,抓住題中含有等量關(guān)系的語(yǔ)句,將此語(yǔ)句抽象為含變量的等式,這就是二次函數(shù);
解:按題目要求結(jié)合二次函數(shù)的性質(zhì)解答相應(yīng)的問(wèn)題;
檢:檢驗(yàn)所得的解,是否符合實(shí)際,即是否為所提問(wèn)題的答案;
答:寫(xiě)出答案.
【題型1利用二次函數(shù)解決幾何圖形問(wèn)題】
【例1】(2020春?蕭山區(qū)月考)如圖窗戶邊框的上部分是由4個(gè)全等扇形組成的半圓,下部分是矩形,現(xiàn)
在制作一個(gè)窗戶邊框的材料總長(zhǎng)度為6米.(11取3)
(1)若設(shè)扇形半徑為x,請(qǐng)用含x的代數(shù)式表示出A8.并求出x的取值范圍.
(2)當(dāng)x為何值時(shí),窗戶透光面積最大,最大面積為多少?(窗框厚度不予考慮)
【解題思路】(1)根據(jù)2A8+7半徑+瓠長(zhǎng)=6列出代數(shù)式即可;
(2)設(shè)面積為S,列出關(guān)于x的二次函數(shù)求得最大值即可.
【解答過(guò)程】解:(1)根據(jù)題意得:2A8+7x+TLr=24BM(k=6,
整理得:AB=3-5x:
根據(jù)3-5x>0,
所以工的取值范圍是:04q
(2)設(shè)面積為S,則S=2x(3-5x)—孝(x—搭)?+招,
1
當(dāng)4=君時(shí),5最大=居.
【變式1?1】(2020?安徽模擬)如圖,某住宅小區(qū)有一塊矩形場(chǎng)地ABC。,AB=\6m,BC=\2m,開(kāi)發(fā)商準(zhǔn)
備對(duì)這塊地進(jìn)行綠化,分別設(shè)計(jì)了①②③④⑤五塊地,其中①③兩塊形狀大小相同的正方形地用來(lái)種花,
②④兩塊形狀大小相同的矩形地用來(lái)種植草坪,⑤為矩形地用來(lái)養(yǎng)殖觀賞魚(yú).
(1)設(shè)矩形觀賞魚(yú)用地尸的面積為沖?,AG長(zhǎng)為笛川,求y與x之間的函數(shù)關(guān)系式;
(2)求矩形觀賞魚(yú)用地〃〃尸面積的最大值.
【解題思路】(1)根據(jù)矩形的性質(zhì)得到CQ=4B=16,AD=BC=\2,根據(jù)正方形AEPG和正方形JKC/
形狀大小相同,矩形G”/。和矩形EBKL形狀大小相同,得到OG=12-x,FL=x-(12-x)=2x-12,
BE=16-x,LI=(16-x)-x=16-2r,根據(jù)矩形的面積公式即可得到結(jié)論;
(2)根據(jù)二次函數(shù)的性質(zhì)即可得到結(jié)論.
【解答過(guò)程】解:(1)在矩形48co中,CO=A8=16,AD=BC=l2t
???正方形AEFG和正方形JKC/形狀大小相同,矩形GH/O和矩形EBKL形狀形狀大小相同,AG=x,
??DG=12-FL=x-(12-x)=2r-12,BE=16-Jt,Ll=(16-x)-x=16-2x,
?:S矩形UHF=FL?LJ,
:.y=(2x-12)(16-2x)=-4?+56x-192;
(2)由(1)得,y=-47+56x-192=-4(x-7)2+4,
9:FL=2x-12>0,ZJ=16-2x>0,
-8,
???〃=-4<0,
,當(dāng)x=7時(shí),y的最大值=4;
故矩形觀賞魚(yú)用地UHF面積的最大值為4m2.
【變式1-2](2020?富順縣三模)在美化校園的活動(dòng)中,某興趣小組想借助如圖所示的直角墻角(兩邊足
夠長(zhǎng)),用28〃?長(zhǎng)的籬笆圍成一個(gè)矩形花園A3CO(籬笆只圍A&BC兩邊),設(shè)花園的面
積為Sm2.
2
(1)若花園的面積為192m2,求x的值;
(2)寫(xiě)出花園面積S與x的函數(shù)關(guān)系式.x為何值時(shí),花園面積S有最大值?最大值為多少?
(3)若在P處有一棵樹(shù)與墻CD,AD的距離分別是a(14W〃W22)和6濟(jì),要將這棵樹(shù)圍在花園內(nèi)(含
邊界,不考慮樹(shù)的粗細(xì)),設(shè)花園面積S的最大值為y,直接寫(xiě)出y與。的關(guān)系式.
【解題思路】(1)根據(jù)題意得出長(zhǎng)X寬=192,進(jìn)而得出答案;
(2)由題意可得出:S=x(28-x)=-f+28x=-(x-14)2+196,再利用二次函數(shù)增減性求得最值;
(3)根據(jù)題意確定x的取值范圍,利用二次函數(shù)增減性計(jì)算即可.
【解答過(guò)程】解:(1)依題意得S=x(28?x),
當(dāng)S=192時(shí),有S=x(28-x)=192,
BPx2-28x+l92=0,
解得:xi=12,X2=16?
答:花園的面積為192m2,1的值為12m或16m;
(2)由題意可得出:
S=x(28-x)
=-f+28x
=-(x-14)2+196,
答:x為I4〃i時(shí),花園面積S有最大值,最大值為196m2;
(3)依題意得:
[28-x>a
tx>6
解得:60W28”,
S=x(28-x)=-f+28x=-(x-14)2+196,
*:a=-1<0,當(dāng)xW14,y隨x的增大而增大,
又6WxW28-a,
???當(dāng)x=28?a時(shí),函數(shù)有最大值,是y=-(28-?-14)2+196=-(14-a)2+196.
【變式1?3】(2020?溫州模擬)某植物園有一塊足夠大的空地,其中有一堵長(zhǎng)為。米的墻,現(xiàn)準(zhǔn)備用20米
3
的籬笆圍兩間矩形花圃,中間用籬笆隔開(kāi).小俊設(shè)計(jì)了如圖甲和乙的兩種方案:
方案甲中4£)的長(zhǎng)不超過(guò)墻長(zhǎng):方案乙中4£)的長(zhǎng)大于墻長(zhǎng).
(1)若。=6.
①按圖甲的方案,要圍成面積為25平方米的花圃,則AD的長(zhǎng)是多少米?
②按圖乙的方案,能圍成的矩形花圃的最大面積是多少?
(2)若0<aV6.5,哪種方案能圍成面積最大的矩形花圃?請(qǐng)說(shuō)明理由.
圖甲圖乙
【解題思路】(1)①設(shè)A8的長(zhǎng)是1米,根據(jù)矩形的面積公式列出方程;
②列出面積關(guān)于x的函數(shù)關(guān)系式,再根據(jù)函數(shù)的性質(zhì)解答;
(2)設(shè)AB=x,能圍成的矩形花圃的面積為S,根據(jù)題意列出S關(guān)于x的函數(shù)關(guān)系,再通過(guò)求最值方法
解答.
【解答過(guò)程】解:(1)①設(shè)A3的長(zhǎng)是x米,則4)=20-3x,
根據(jù)題意得,x(20-3x)=25,
解得:X]=5,X2=
5
-
3AO=15>6,
答:AO的長(zhǎng)是5米;
②設(shè)BC的長(zhǎng)是x米,矩形花圃的最大面積是y平方米,則AG/pO-x-G-6)]=竽一梟,
根據(jù)題意得,y=x—=—#+竽x=一宗%—竽/(x>6),
???當(dāng)工二竽時(shí),y有最大值為罷.
答:按圖乙的方案,能圍成的矩形花圃的最大面積是半平方米;
6
(2)設(shè)BC=x,能闈成的矩形花圃的面積為S,
4
按圖中的方案,S=xx/W=-1x2+^v=-1(x-10)2+釁,
OOOOD
???在x=aV10時(shí),S的值隨x的增大而增大,
???當(dāng)x=a的最大值〃時(shí),S的值最大,為5=—3(九一10)2+苧;
按圖乙方案,S=1[20-x-(x.a)卜=一,(x-。芋0)2+(丐jQL,
22
...當(dāng)廣竽時(shí),s的值最大為5=歿?_,此時(shí)。取最大值〃時(shí),s的值最大為S="6-;
..(n+20)2i2^100,9n2-120n+400”
?------------I-,(n-10)+-5-]=---------ox--------->0?
2433J24
故第二種方案能圍成面積最大的矩形花圃.
【知識(shí)點(diǎn)2銷售問(wèn)題中的常用公式】
(1)利潤(rùn)=售價(jià)?進(jìn)價(jià)二進(jìn)價(jià)x利潤(rùn)率
(2)利潤(rùn)率=黑’X100%
(3)總利潤(rùn):總售價(jià)■總進(jìn)價(jià):銷售量*(單件售價(jià).單件成本)
【題型2利用二次函數(shù)解決銷售利潤(rùn)問(wèn)題】
[例2]2020年1月,全國(guó)爆發(fā)新型冠狀病毒肺炎,2月某工廠購(gòu)進(jìn)某防護(hù)材料若干千克,成本為每千克
30元,物價(jià)部門(mén)規(guī)定其銷售單價(jià)不低于成本價(jià)但不高于成本價(jià)2倍,經(jīng)試銷,銷售量y(千克)與銷售
單價(jià)x(元)的關(guān)系如圖所示.
(1)求y與工的函數(shù)關(guān)系式,并寫(xiě)出自變量x的取值范圍;
(2)若在銷售過(guò)程中每天還要支付其池費(fèi)用450元,當(dāng)銷售單價(jià)為多少元時(shí),當(dāng)天該工廠日利潤(rùn)最大,
【蟀題思路】(1)直接利用待定系數(shù)法求出一次函數(shù)關(guān)系式;
(2)利用銷量X每件利潤(rùn)=總利潤(rùn),避而結(jié)合二次函數(shù)增減性得出答案.
【解答過(guò)程】解:(1)設(shè)),與x的函數(shù)關(guān)系式為:y=kx+b(2W0),
5
根據(jù)圖象可得方程組{粱非::篇
解得由二彘,
???)與X的函數(shù)關(guān)系式為:y=-2X+200,X的取值范圍是:30WxW60;
(2)設(shè)日利潤(rùn)為伍則可以列出函數(shù)關(guān)系式為:
w=(-2X+200)(x-30)-450
=-2?+260x-6450,
當(dāng)a-卷=65,
又.??30WxW60,
???當(dāng)x=60時(shí),w取得最大值,卬=1950,
答:當(dāng)銷售單價(jià)為60元時(shí),當(dāng)天該工廠日利潤(rùn)最大,最大日利潤(rùn)為1950元.
【變式2“】某公司推出一款產(chǎn)品,經(jīng)市場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn),該產(chǎn)品的日銷售量),(個(gè))與銷售單價(jià)%(元)之間
滿足一次函數(shù)關(guān)系關(guān)于銷售單價(jià),日銷售量,日銷售利潤(rùn)的幾組對(duì)應(yīng)值如表:
銷售單價(jià)工(元)8595105115
日銷售量y(個(gè))17512575m
日銷售利潤(rùn)w(元)87518751875875
(注:日銷售利潤(rùn)=日銷售量X(銷售單價(jià)■成本單價(jià)))
(1)求》關(guān)于x的函數(shù)解析式(不要求寫(xiě)出x的取值范圍)及加的值:
(2)根據(jù)以上信息,填空:
該產(chǎn)品的成本單價(jià)是元,當(dāng)銷售單價(jià)x=元時(shí),日銷售利潤(rùn)卬最大,最大值是元:
(3)公司計(jì)劃開(kāi)展科技創(chuàng)新,以降低該產(chǎn)品的成本,預(yù)計(jì)在今后的銷售中,日銷售量與銷售單價(jià)仍存在
(1)中的關(guān)系.若想實(shí)現(xiàn)銷售單價(jià)為90元時(shí),日銷售利潤(rùn)不低于3750元的銷售目標(biāo),該產(chǎn)品的成本單
價(jià)應(yīng)不超過(guò)多少元?
【解題思路】(1)根據(jù)題意和表格中的數(shù)據(jù)可以求得y關(guān)于x的函數(shù)解析式;
(2)根據(jù)題意可以列出相應(yīng)的方程,從而可以求得生產(chǎn)成本和卬的最大值;
(3)根據(jù)題意可以列出相應(yīng)的不等式,從而可以取得科技創(chuàng)新后的成本.
【解答過(guò)程】解;(1)設(shè)),關(guān)于工的函數(shù)解析式為丁="+乩
(85k+b=175洱的=-5
I95fc+b=125,〃b=600'
即y關(guān)于x的函數(shù)解析式是y=-5x+600,
當(dāng)x=115時(shí),y=-5X115+600=25,
即加的值是25;
(2)設(shè)成本為。元/個(gè),
當(dāng)x=85時(shí),875=175X(85-a),得a=80,
卬=(-5x+600)(x-80)=-+1000.148000=-5(x-100)2+2000,
???當(dāng)x=100時(shí),卬取得最大值,此時(shí)卬=2000,
故答案為:80,100,2000;
(3)設(shè)科技創(chuàng)新后成本為b元,
當(dāng)x=90時(shí),
(-5X90+600)(90-b)23750,
解得,人W65,
答:該產(chǎn)品的成本單價(jià)應(yīng)不超過(guò)65元.
【變式2-2](2020?安徽二模)某市在黨中央實(shí)施“精準(zhǔn)扶貧”政策的號(hào)召下,大力開(kāi)展科技扶貧工作,
幫助農(nóng)民組建農(nóng)副產(chǎn)品銷售公司,某農(nóng)副產(chǎn)品的年產(chǎn)量不超過(guò)100萬(wàn)件,該產(chǎn)品的生產(chǎn)費(fèi)用y(萬(wàn)元)
與年產(chǎn)量x(萬(wàn)件)之間的函數(shù)圖象是頂點(diǎn)為原點(diǎn)的拋物線的一部分(如圖①所示);該產(chǎn)品的銷售單
價(jià)z(元/件)與年銷售量x(萬(wàn)件)之間的函數(shù)圖象是如圖②所示的一條線段,生產(chǎn)出的產(chǎn)品都能在當(dāng)年
銷售完,達(dá)到產(chǎn)銷平衡,所獲毛利潤(rùn)為卬萬(wàn)元.(毛利潤(rùn)=銷售額-生產(chǎn)費(fèi)用)
(1)請(qǐng)直接寫(xiě)出),與x以及z與x之間的函數(shù)關(guān)系式;
(2)求卬與x之間的函數(shù)關(guān)系式;并求年產(chǎn)量多少萬(wàn)件時(shí),所獲毛利潤(rùn)最大?最大毛利潤(rùn)是多少?
(3)由于受資金的影響,今年投入生產(chǎn)的費(fèi)用不會(huì)超過(guò)360萬(wàn)元,今年最多可獲得多少萬(wàn)元的毛利潤(rùn)?
【解題思路】(1)利用待定系數(shù)法可求出),與“以及z與x之間的函數(shù)關(guān)系式;
(2)根據(jù)(1)的表達(dá)式及毛利潤(rùn)=銷售額■生產(chǎn)費(fèi)用,可得出卬與x之間的函數(shù)關(guān)系式,再利用配方
7
法求函數(shù)最值即可;
(3)首先求出x的取值范圍,再利用一次函數(shù)增減性得出答案即可.
【解答過(guò)程】解:(1)圖①可得函數(shù)經(jīng)過(guò)點(diǎn)(100,1000),
設(shè)拋物線的解析式為丁=/(〃工0),
將點(diǎn)(100,1000)代入得:1000=10000^,
解得:“余,
故y與X之間的關(guān)系式為尸宗.
圖②可得:函數(shù)經(jīng)過(guò)點(diǎn)(0,30)、(100,20),
設(shè)2=區(qū)也則已嗎y=20,
解得:色=一焉.
3=30
故z與x之間的關(guān)系式為z=-點(diǎn)x+30;
(2)W=zx-y=—■J+30x-■J
=-#+30/
=(x2-150x)
=-1(x-75)2+1125,
F4)?
???當(dāng)x=75時(shí),W有最大值1125,
.??年產(chǎn)量為75萬(wàn)件時(shí)毛利潤(rùn)最大,最大毛利潤(rùn)為1125萬(wàn)元;
(3)令y=360,得看2=360,
解得:x=±60(負(fù)值舍去),
由圖象可知,當(dāng)0〈)W360時(shí),0〈rW60,
rtlW=(x-75)2+1125的性質(zhì)可知,
當(dāng)0VxW60時(shí),卬隨x的增大而增大,
故當(dāng)工=60時(shí),W有最大值1080,
答:今年最多可獲得毛利潤(rùn)1080萬(wàn)元.
8
【變式2?3】(2020?邢臺(tái)二模)一家經(jīng)營(yíng)打印耗材的門(mén)店經(jīng)銷各種打印耗材,其中某一品牌硒鼓的進(jìn)價(jià)為。
元/個(gè),售價(jià)為X元/個(gè).下面是門(mén)店在銷售一段時(shí)間后銷售情況的反饋:
①若每個(gè)硒鼓按定價(jià)30元的8折出售,可獲20%的利潤(rùn);
②如果硒鼓按30元/個(gè)的價(jià)格出售,每月可售出500個(gè),在此基礎(chǔ)上,售吩每增加5元,月銷售量就減
少50個(gè).
(1)求。的值,并寫(xiě)出該品牌硒鼓每月的銷售量y(個(gè))與售價(jià)x(元/個(gè))之間的函數(shù)關(guān)系式,并注明
自變量x的取值范圍;
(2)求該耗材店銷售這種硒鼓每月獲得的利潤(rùn)W(元)與售價(jià)x(元/個(gè))之間的函數(shù)關(guān)系式,并求每月
獲得的最大利潤(rùn);
(3)在新冠肺炎流行期間,這種硒鼓的進(jìn)價(jià)降低為〃元/個(gè),售價(jià)為x元/個(gè)(〃/xW48).耗材店在2
月份仍然按照銷售量與售價(jià)關(guān)系不變的方式銷售,并決定將當(dāng)月銷售這種硒鼓獲得的利潤(rùn)全部捐贈(zèng)給火
神山醫(yī)院,支援武漢抗擊新冠肺炎.若要使這個(gè)月銷售這種硒鼓獲得的利閥G(元)隨售價(jià)x(元/個(gè))
的增大而增大,請(qǐng)直接寫(xiě)出〃的取值范圍.
【解題思路】(1)根據(jù)實(shí)際售價(jià)-進(jìn)價(jià)=進(jìn)價(jià)X利潤(rùn)率建立關(guān)于。的方程,解之可得〃的值;用原銷售
量-因價(jià)格上漲而減少的銷售量可得答案.
(2)根據(jù)“總利潤(rùn)=每個(gè)硒鼓利潤(rùn)X銷售量”列出關(guān)于x的函數(shù),配方成頂點(diǎn)式,再利用二次函數(shù)的性
質(zhì)求解可得;
(3)根據(jù)以上相等關(guān)系,并結(jié)合新進(jìn)價(jià)列出關(guān)于x的二次函數(shù),找到其對(duì)稱軸,利用二次函數(shù)的增減性
求解可得.
【解答過(guò)程】解:(1)30X0.8-4=20%。,
解得a=20.
y=500-10(x-30),即y=-IOA+800(20WxW48).
(2)根據(jù)題意,得W=(x-20)(-lOx+800)=-10(x-50)2+9000.
V-10<0,銷售單價(jià)不能超過(guò)48元/個(gè),
即當(dāng)20WxW48時(shí),卬隨x的增大而增大,
?,?當(dāng)工=48時(shí),W有最大值,最大值為8960.
答:當(dāng)售價(jià)為48元/個(gè)時(shí),每月獲得的利潤(rùn)最大,最大利潤(rùn)為8960元.
(3)根據(jù)題意,得G=(x-〃)(-10x+800)=-10?+(800+10〃)X-800〃,對(duì)稱軸》=哼^(guò).
VA=-10<0,
??,當(dāng)〃WxW48時(shí),該商品利潤(rùn)G隨x的增大而增大,
解得〃216.
???進(jìn)價(jià)是降低的,
:.n的取值范圍是16W〃V20.
【題型3利用二次函數(shù)解決拋物線形軌跡問(wèn)題】
【例3】(2020秋?淹池縣期末)如圖,小明在一次高爾夫球爭(zhēng)霸賽中,從山坡下。點(diǎn)打出一球向球洞A點(diǎn)
飛去,球的路線為拋物線,如果不考慮空氣阻力,當(dāng)球移動(dòng)的水平距離為9米時(shí),球達(dá)到最大高度12米.已
知山坡0A與水平方向OC的夾角為30°,0、A兩點(diǎn)相距8V5米.
(1)求出球的飛行路線所在拋物線的解析式;
(2)判斷小明這一桿能否把高爾大球從O點(diǎn)直接打入球洞A點(diǎn),并說(shuō)明理由.
>4B
【蟀題思路】(1)分析題意可知,拋物線的頂點(diǎn)坐標(biāo)為(9,12),經(jīng)過(guò)原點(diǎn)(0,0),設(shè)頂點(diǎn)式可求
拋物線的解析式;
(2)04與水平方向OC的夾角為30°,0A=8百米,解直角三角形可求點(diǎn)4的坐標(biāo),把點(diǎn)A的橫坐標(biāo)
x=12代入拋物線解析式,看函數(shù)值與點(diǎn)A的縱坐標(biāo)是否相符.
【解答過(guò)程】解:(1)???頂點(diǎn)8的坐標(biāo)是(9,12),
???設(shè)拋物線的解析式為y=a(x-9)2+12,
???點(diǎn)。的坐標(biāo)是(0,0)
???把點(diǎn)O的坐標(biāo)代入得:0=。(0-9)2+12,
解得〃=-務(wù)
工拋物線的解析式為尸一2(x-9)2+12
HFI4,18
叩尸—27^'~+gX;
10
(2)在RtZXAOC中,
VZAOC=30°,。4=8后
???4C=OA?sin30。=8A/3X1=4百,
OC=OA?cos300=8V3x^=12.
???點(diǎn)A的坐標(biāo)為(12,4V3),
???當(dāng)%=12時(shí),尸苧H4次,
,小明這一桿不能把高爾夫球從O點(diǎn)直接打入球洞A點(diǎn).
【變式3-1】如圖,運(yùn)動(dòng)員甲在距籃下4〃?處跳起投籃,球運(yùn)行的路線是拋物線,當(dāng)球運(yùn)行的水平距離為2.5機(jī)
時(shí),達(dá)到最大高度3.5米,然后準(zhǔn)確落入籃圈.已知籃圈中心到地面的距離為3.05米.
(1)建立如圖所示的直角坐標(biāo)系,求效物線的解析式.
(2)該運(yùn)動(dòng)員身高1.8米,在這次跳投中,球在頭頂上方0.25米處出手,問(wèn):球出手時(shí),他跳離地面的
高度是多少?
(3)運(yùn)動(dòng)員乙跳離地面時(shí),最高能摸到3.3m,問(wèn):在(2)的條件下,運(yùn)動(dòng)員乙在運(yùn)動(dòng)員甲與籃板之間
的什么范圍內(nèi)能在空中截住球?
【解題思路】(1)設(shè)拋物線的表達(dá)式為依題意可知圖象經(jīng)過(guò)的坐標(biāo),由此可得a的值.
(2)設(shè)球出手時(shí),他跳離地面的高度為癡,則可得/?+2.05=-0.2X(-2.5)2+35
(3)當(dāng)y=3.3m,進(jìn)而代入函數(shù)解析式,求出工的值,即可得出答案.
【解答過(guò)程】解:(1)???當(dāng)球運(yùn)行的水平距離為2.5米時(shí),達(dá)到最大高度3.5米,
???拋物線的頂點(diǎn)坐標(biāo)為(0,3.5),
???設(shè)拋物線的表達(dá)式為y=/+3.5.
由圖知圖象過(guò)以下點(diǎn):(1.5,3.05).
J2.25〃+3.5=3.05,
解得:a=-0.2,
11
,拋物線的表達(dá)式為了=-0.2?+3.5.
(2)設(shè)球出手時(shí),他跳離地面的高度為人加,
因?yàn)椋?)中求得y=-0.2?+3.5,
則球出手時(shí),球的高度為/1+1.8+0.25=M+2.05)機(jī),
工力+2.05=-0.2X(-2.5)2+3.5,
???力=0.2(m).
答:球出手時(shí),他跳離地面的高度為0.2m.
(3)由題意可得出:y=3.3>
則3.3=-0.2?+3.5
解得:XI=1,X2=-1,
A2.5-1=1.5(w),1.5-1=0.5(m)
???乙在距離甲1.5米以內(nèi)或離籃板0.5米以內(nèi)能在空中截住球.
【變式3-2](2021?嘉善縣一模)已知,足球球門(mén)高2.44米,寬7.32米(如圖1)在射門(mén)訓(xùn)練中,一球員
接傳球后射門(mén),擊球點(diǎn)A距離地面0.4米,即48=0.4米,球的運(yùn)動(dòng)路線是拋物線的一部分,當(dāng)球的水
平移動(dòng)距離為6米時(shí),球恰好到達(dá)最高點(diǎn)D,即8=4.4米.以直線BC為x軸,以直線48為),軸
建立平面直角坐標(biāo)系(如圖2).
圖1圖2圖3
(1)求該拋物線的表達(dá)式;
(2)若足球恰好擊中球門(mén)橫梁,求該足球運(yùn)動(dòng)的水平距離;
(3)若要使球直接落在球門(mén)內(nèi),則該球員應(yīng)后退〃?米后接球射門(mén),擊球點(diǎn)為4(如圖3),請(qǐng)直接寫(xiě)出
m的取值范圍.
【解題思路】(1)根據(jù)條件可以得到拋物線的頂點(diǎn)坐標(biāo)是(6,4.4),利用待定系數(shù)法即可求得函數(shù)的
解析式;
(2)求出當(dāng)y=2.44時(shí),x的值,取正;
(3)先求出y=0時(shí),x的值,取正,減去恰好擊中球門(mén)橫梁時(shí),足球的水平距離.
12
【解答過(guò)程】解:(1)拋物線的頂點(diǎn)坐標(biāo)是(6,4.4),
設(shè)拋物線的解析式是:y=aCv-6)2+4.4,
把(0,0.4)代入得36a+4.4=04
解得即Y,
則拋物線是尸一3(x-6)2+4.4;
(2)???球門(mén)高為2.44米,即),=2.44,
則有2.44=-i(x-6)2+4.4,
解得:XI=10.2,^2=1.8,
從題干圖2中,發(fā)現(xiàn)球門(mén)在CO右邊,
??x=10.2,
即足球運(yùn)動(dòng)的水平距離是10.2米;
(3)不后退時(shí),剛好擊中橫梁,
???往后退,則球可以進(jìn)入球門(mén),
而當(dāng)球落地時(shí),球剛好在門(mén)口,是一個(gè)臨界值,
當(dāng)y=0時(shí),
有0=一3(x?6)2+4.4,
解得:xi=6+VT10>X2=6-V110:
取2E值,x=6+V110?
?,?后退的距離需小于—10.2=(7V110-4.2)米
55
□
故布亍-4.2.
【變式3-3](2020?紹興)如圖1,排球場(chǎng)長(zhǎng)為18〃?,寬為9〃?,網(wǎng)高為2.24機(jī),隊(duì)員站在底線。點(diǎn)處發(fā)球,
球從點(diǎn)。的正上方19〃的C點(diǎn)發(fā)出,運(yùn)動(dòng)路線是拋物線的一部分,當(dāng)球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)A時(shí),高度為2.88m,
即BA=2.88m,這時(shí)水平距離O8=7m,以直線0B為x軸,直線。C為),軸,建立平面直角坐標(biāo)系,如
圖2.
(1)若球向正前方運(yùn)動(dòng)(即x軸垂直于底線),求球運(yùn)動(dòng)的高度),(機(jī))與水平距離x(/?)之間的函數(shù)
關(guān)系式(不必寫(xiě)出X取值范圍).并判斷這次發(fā)球能否過(guò)網(wǎng)?是否出界?說(shuō)明理由.
13
(2)若球過(guò)網(wǎng)后的落點(diǎn)是對(duì)方場(chǎng)地①號(hào)位內(nèi)的點(diǎn)P(如圖1,點(diǎn)P距底線1加,邊線0.5m),問(wèn)發(fā)球點(diǎn)
o在底線上的哪個(gè)位置?(參考數(shù)據(jù):V5取1.4)
【解題思路】(1)求出拋物線表達(dá)式;再確定x=9和x=18時(shí),對(duì)應(yīng)函數(shù)的值即可求解;
(2)當(dāng)y=0時(shí),),=一擊(x-7)2+2.88=0,解得:%=19或?5(舍去?5),求出尸。=6魚(yú)=8.4,
即可求解.
【解答過(guò)程】解:(1)設(shè)拋物線的表土式為:y=a(x-7)2+2.88,
將x=0,y=1.9代入上式并解得:—白,
故拋物線的表達(dá)式為:尸一擊(x-7)2+2.88;
當(dāng)尤=9時(shí),尸一擊(x-7)2+2.88=2.8>2.24,
當(dāng)%=18時(shí),尸一擊(x-7)2+2.88=0.46>0,
故這次發(fā)球過(guò)網(wǎng),但是出界了;
(2)如圖,分別過(guò)點(diǎn)O,P作邊線的平行線交于點(diǎn)Q,
在RlZXOPQ中,0Q=187=17,
當(dāng)y=0時(shí),一擊(x-7)2+2.88=0,解得:%=19或-5(舍去-5),
,。尸=19,而0。=17,
故PQ=6&=8.4,
79-8.4-0.5=0.1,
???發(fā)球點(diǎn)0在底線上且距右邊線0.1米處.
14
【題型4利用二次函數(shù)解決車過(guò)隧道問(wèn)題】
【例4】(2020秋?海淀區(qū)校級(jí)月考)小宇遇到了這樣一個(gè)問(wèn)題:
如圖是一個(gè)單向隧道的斷面,隧道頂MCN是一條拋物線的?部分,經(jīng)測(cè)量,隧道頂?shù)目缍葹?〃?,
最高處到地面的距離CO為4〃?,兩側(cè)墻高AM和8N均為3加,今有寬24〃的卡車在隧道中間行駛,如
果卡車載物后的最高點(diǎn)E到隧道頂面對(duì)應(yīng)的點(diǎn)。的距離應(yīng)不小于0.6陽(yáng),那么卡車載物后的限高應(yīng)是多少
米?(精確到0.1加
為解決這個(gè)問(wèn)題,小宇以48中點(diǎn)。為原點(diǎn),建立了如圖所示的平面直角坐標(biāo)系,根據(jù)上述信息,設(shè)拋
物線的表達(dá)式為y=ax2+c.
(1)寫(xiě)出M、。、N、F四個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo);
(2)求出拋物的表達(dá)式;
(3)利用求出的表達(dá)式,幫助小宇解決這個(gè)問(wèn)題.
【解題思路】(1)根據(jù)題中信息直接寫(xiě)出"、C、N、尸四個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)即可;
(2)將點(diǎn)M、。點(diǎn)的坐標(biāo)代入拋物線的表達(dá)式為、=加+C利用待定系數(shù)法求解即:
(3)在),=一]/+4中,令x=L2,求得相應(yīng)的y值,從而可得點(diǎn)。的坐標(biāo),結(jié)合卡車載物后的最高點(diǎn)
E到隧道頂面對(duì)應(yīng)的點(diǎn)D的距離應(yīng)不小于06〃,可得卡車載物最高點(diǎn)距地面的距離,然后精確到0.1〃?,
即可得出答案.
【解答過(guò)程】解:(1)由題意得:M(-2,3)、C(0,4)、N(2,3)、F(1.2,0);
(2)將M(?2,3)、C(0,4)代入y=o?+c,得:
(4a+c=3
tc=4'
解得:卜=一/,
=4
15
???拋物的表達(dá)式為5=一%。4;
(3)在丁=一#+4中,令x=1.2,得:
y=-1xl.22+4=3.64,
???點(diǎn)D的坐標(biāo)為(1.2,3.64),即點(diǎn)D與地面的距離為3.64m,
???卡車載物后的最高點(diǎn)E到隧道頂面對(duì)應(yīng)的點(diǎn)D的距離應(yīng)不小于0.6皿,
:,點(diǎn)E離地面的距離不超過(guò)3.04小,
???卡車載物后的限高應(yīng)是3.0〃?.
【變式4-1](2021?海城市模擬)如圖,隧道的橫截面由拋物線形和矩形0ABe構(gòu)成.矩形一邊OA的長(zhǎng)
是12m,另一邊OC的長(zhǎng)是1m.拋物線上的最高點(diǎn)。到地面OA的距離為7M以O(shè)A所在直線為x軸,
以O(shè)C所在直線為),軸,建立平面直角坐標(biāo)系.
(1)求該拋物線所對(duì)應(yīng)的函數(shù)表達(dá)式.
(2)在拋物線形拱壁上需要安裝兩排燈,使它們離地面的高度相等,如果燈離地面的高度為5〃?,求兩
排燈之間的水平距離.
(3)隧道內(nèi)車輛雙向通行,規(guī)定車輛必須在中心線兩側(cè)行駛,并保持車輛頂部與隧道有不少于[用的空
隙.現(xiàn)有一輛貨運(yùn)汽車,在隧道內(nèi)距離道路邊緣力〃處行駛,求這輛貨運(yùn)汽車載物后的最大高度.
【解題思路】(1)設(shè)拋物線所對(duì)應(yīng)的函數(shù)表達(dá)式為y=aQ-6)2+7,將點(diǎn)C(0,1)代入所設(shè)解析式
求出a的值即可得出函數(shù)解析式;
(2)將y=5代入解析式求出x的值,將所求x的值相減可得答案;
(3)求出x=2時(shí)y的值,再減去[可得答案.
【解答過(guò)程】解:(1)由題意設(shè)拋物線所對(duì)應(yīng)的函數(shù)表達(dá)式為(x-6)2+7,
將點(diǎn)C(0,1)代入上式,36。+7=1,
解得Q=一/
???該拋物線所對(duì)應(yīng)的函數(shù)表達(dá)式為y=-1(x-6)2+7.
16
(2)把),=5代入y=一如-6)2+7中,一融—6產(chǎn)+7=5,
解得%1=6+2V3,X2=6-2V3,
6+2>/3-(6-2V3)=4V3,
所以兩排燈之間的水平距離為4V5m;
(3)把%=2代入、=-9(>一6)2+7中,y=-1(2-6)2+7=^,
131
——-=4,
33
所以這輛貨運(yùn)汽車載物后的最大高度為4〃?.
【變式4-2](2020?武漢模擬)某坦克剖隊(duì)需要經(jīng)過(guò)一個(gè)拱橋(如圖所示),拱橋的輪廓是拋物線形,拱
高OC=6m,跨度43=20加,有5根支柱:AG、MN、CD、EF、BH,相鄰兩支柱的距離均為5k
(1)以43的中點(diǎn)為原點(diǎn),45所在直線為x軸,支柱CO所在直線為),軸,建立平面直角坐標(biāo)系,求拋
物線的解析式;
(2)若支柱每米造價(jià)為2萬(wàn)元,求5根支柱的總造價(jià);
(3)拱橋下面是雙向行車道(正中間是一條寬2M的隔離帶),其中的一條行車道是坦克的行進(jìn)方向,
現(xiàn)每輛坦克長(zhǎng)4m,寬2M,高3m,行駛速度為24M皿,坦克允許并排行駛,坦克前后左右距離忽略不計(jì),
試問(wèn)120輛該型號(hào)坦克從剛開(kāi)始進(jìn)入到全部通過(guò)這座長(zhǎng)1(X)0小的拱橋隧道所需最短時(shí)間為多少分鐘?
【解題思路】(1)根據(jù)題目可知4,8,C的坐標(biāo),設(shè)出拋物線的解析式代入可求解.
(2)把x=5代入可求出支柱的長(zhǎng)度,然后算出總造價(jià)即可.
(3)先求出坦克方隊(duì)的長(zhǎng),然后算出速度,從而求得通過(guò)隧道的時(shí)間即可.
【解答過(guò)程】【解】(1)設(shè)y=/+。,把C(0,6)、3(10,0)代入,
3
得。=一而,c=6.
???),=一喬+6.
(2)當(dāng)x=5時(shí),y=-X52+6=p
911
???跖=10—1=蕓,8=10-6=4,
17
支柱的總造價(jià)為2(2x9+2X10+4)=70(萬(wàn)元).
(3).??坦克的圖為3米,令y=3時(shí),—磊/+6=3,
解得:X=±5A/L
V7<5>/2<8,坦克寬為2米,
,可以并排3輛坦克行駛,此時(shí)坦克方陣的長(zhǎng)為120+3X4=160(米),
坦克的行駛速度為24加〃?=400米/分,
???通過(guò)隧道的最短時(shí)間為吟曾=2.9(分).
【變式4-3](2020秋?海州區(qū)校級(jí)期末)施工隊(duì)要修建一個(gè)橫斷面為拋物線的公路隧道,其高度為8米,
寬度OM為16米.現(xiàn)以O(shè)點(diǎn)為原點(diǎn),O例所在直線為x軸建立直角坐標(biāo)系(如圖1所示).
(1)求出這條拋物線的函數(shù)解析式,并寫(xiě)出自變量x的取值范圍;
(2)隧道下的公路是雙向行車道(正中間是一條寬1米的隔離帶),其中的一條行車道能否行駛寬3.5
米、高5.8米的特種車輛?請(qǐng)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明;
(3)施工隊(duì)計(jì)劃在隧道門(mén)口搭建一個(gè)矩形“腳手架”CDAB,使A.D點(diǎn)在拋物線上.B、C點(diǎn)在地面
OM線上(如圖2所示).為了籌備材料,需求出“腳手架”三根木桿48、AD.0c的長(zhǎng)度之和的最大
值是多少,請(qǐng)你幫施工隊(duì)計(jì)算一下.
【解題思路】(1)拋物線的頂點(diǎn)坐標(biāo)為(8,8),則其表達(dá)式為:y=aQ-8)2+8,將點(diǎn)。(0,0)
代入上式,即可求解;
(2)雙向行車道,正中間是一條寬1米的隔離帶,則每個(gè)車道寬為7.5米,車沿著隔離帶邊沿行駛時(shí),
車最左側(cè)邊沿的x=7.5-3.5=4,即可求解;
(3)點(diǎn)A、D關(guān)于函數(shù)對(duì)稱軸對(duì)稱,則設(shè)AO=2機(jī),則AB=產(chǎn)一5(廠8)2+8=8—$/,=AB+AD+DC
OOW
=2m+2AB=—^nr+2fn+\6f即可求解.
【解答過(guò)程】解:(1)拋物線的頂點(diǎn)坐標(biāo)為(8,8),
18
則其表達(dá)式為:y=a(x-8)2+8,
將點(diǎn)。(0,0)代入上式得:0=644+8,解得:a=-1,
故函數(shù)的表達(dá)式為:y=—(x-8)2+8,即產(chǎn)一款+太(04W16);
(2)雙向行車道,正中間是一條寬1米的隔離帶,則每個(gè)車道寬為7.5米,
車沿著隔離帶邊沿行駛時(shí),車最左側(cè)邊沿的x=7.5-3.5=4,
當(dāng)JC=4時(shí),y=6,即允許的最大高度為6米,
5.8<6,故該車輛能通行;
(3)設(shè)點(diǎn)8Cm,0),則點(diǎn)A(m,~^m2+2m'),
由拋物線的表達(dá)式知,其對(duì)稱軸為x=8,則8c=2(8-m)=\6-2m=AD,
則AB=
o
1G
則設(shè):w=AB+AD+DC=2m+2AB=-yn2+2m+16,
<0,故卬有最大值,
當(dāng)m=4時(shí),卬的最大值為20,
故AB、AD,。。的長(zhǎng)度之和的最大值是20.
【題型5利用二次函數(shù)解決拱橋形問(wèn)題】
【例5】(2020秋?渝水區(qū)校級(jí)月考)某河上有拋物線形拱橋,當(dāng)水面離拱頂5加時(shí),水面寬8m.一木船寬
3
4m,高2m,載貨后,木船露出水面的部分為7儲(chǔ)以拱頂。為坐標(biāo)原點(diǎn)建立如圖所示的平面直角坐標(biāo)系,
A、8為拋物線與水面的交點(diǎn).
(1)B點(diǎn)的坐標(biāo)為;
(2)求拋物線解析式;
(3)當(dāng)水面離拱頂1.8米時(shí),木船能否通過(guò)拱橋?
【解題思路】(1)當(dāng)水面距拱頂5根時(shí),水面寬8〃?,則8(4,-5);
19
(2)設(shè)拋物線的解析式為),=/,將點(diǎn)8的坐標(biāo)代入上式即可求解;
(3)將尸2代入上式,得尸一徐^一/,則H=2,而1.8<2,即可求解.
【解答過(guò)程】解:(1)當(dāng)水面距拱頂5機(jī)時(shí),水面寬8加,
則點(diǎn)B(4,-5),
故答案為(4,-5);
(2)設(shè)拋物線的解析式為
將點(diǎn)8的坐標(biāo)代入上式得-5=aX42,解得。=一會(huì),
?,?該拋物線的解析式為尸-船2;
(3)將x=2代入上式,得y=
53
V-+-=2,
44
而1.8<2,
當(dāng)水面離拱頂1.8米時(shí),木船不能通過(guò)拱橋.
【變式5-1](2020秋?泗陽(yáng)縣期末)河上有一座拋物線形的石拱橋,水面寬6機(jī)時(shí),水面離橋拱頂部3m.
(1)如圖建立平面直角坐標(biāo)系,試求效物線的解析式;
(2)一艘裝滿貨物的小船,露出水面部分的高為0.5帆,寬為4m.現(xiàn)因暴雨河水水位上升了\m,這艘
小船能從這座石拱橋下通過(guò)嗎?請(qǐng)說(shuō)明理由.
【解題思路】(1)根據(jù)題意可以知道A、B的坐標(biāo),在利用點(diǎn)C得坐標(biāo)從而求出拋物線的解析式.
(2)代入x=2求出),的值,用其減去1求出可通過(guò)船的做最高高度,與0.5比較大小從而得出答案.
【解答過(guò)程】解:(1)設(shè)拋物線的解圻式為y=aG-xi)(x-%2).
A1-3,0),4(3,0),C(0,3).
y=a(x+3)(x-3).
在洛點(diǎn)C(0,3)帶入y=a(x+3)(廠3)中的得a=-
20
所以拋物線的解析式為y=一打2+3,
(2)小船可以通過(guò),
理由:當(dāng)x=2時(shí),y——x22+3
52
V--1=->0.5,
33
???暴雨后這艘船能從這座拱橋下通過(guò).
【變式5-2](2021?衢州)如圖1是一座拋物線型拱橋側(cè)面示意圖.水面寬A8與橋長(zhǎng)8均為24m,在距
離。點(diǎn)6米的七處,測(cè)得橋面到橋拱的距離E尸為1.5加,以橋拱頂點(diǎn)。為原點(diǎn),橋面為x軸建立平面直
角坐標(biāo)系.
(1)求橋拱頂部。離水面的距離.
(2)如圖2,橋面上方有3根高度均為4m的支柱CG,OH,DI,過(guò)相鄰兩根支柱頂端的鋼纜呈形狀相
同的拋物線,其最低點(diǎn)到橋面距離為bn.
①求出其中一條鋼纜拋物線的函數(shù)表達(dá)式.
②為慶祝節(jié)日,在鋼纜和橋拱之間豎直裝飾若干條彩帶,求彩帶長(zhǎng)度的最小值.
【解題思路】根據(jù)題意設(shè)出適當(dāng)?shù)亩魏瘮?shù)表達(dá)式,利用待定系數(shù)法求出表達(dá)式,再結(jié)合圖形進(jìn)行求解
即可;
【解答過(guò)程】解:(1)根據(jù)題意可知點(diǎn)尸的坐標(biāo)為(6,-1.5),可設(shè)拱橋側(cè)面所在二次函數(shù)表達(dá)式為:
將尸(6,-1.5)代入有:-1.5—36a1,求得古,
,1/
,,J,=-24r,
當(dāng)x=12時(shí),yi-去X12?--6,
21
???橋拱頂部離水面高度為6〃?.
(2)①由題意可知右邊鋼纜所在拋物淺的頂點(diǎn)坐標(biāo)為(6,1),可設(shè)其表達(dá)式為"一eCv-6)2+1,
將”(0,4)代入其表達(dá)式有:4—42(0-6)2+1,求得〃2,
12
??.右邊鋼纜所在拋物線表達(dá)式為:”一2(X-6)2+1,左邊鋼纜所在拋物線表達(dá)式為:V3=—(x+6)2+1
1212
②設(shè)彩帶的長(zhǎng)度為
則L-)吃-y\==(x-6)2+1-(―=|x2—x+4=—4)2+2,
???當(dāng)一4時(shí),L制小位—2,
答:彩帶長(zhǎng)度的最小值是2〃?.
【變式5?3】(2021?貴陽(yáng))甲秀樓是貴陽(yáng)市一張靚麗的名片.如圖①,甲秀樓的橋拱截面084可視為拋物
線的一部分,在某一時(shí)刻,橋拱內(nèi)的水面寬04=8加,橋拱頂點(diǎn)8到水面的距離是4m.
(1)按如圖②所示建立平面直角坐標(biāo)系,求橋拱部分拋物線的函數(shù)表達(dá)式;
(2)一只寬為1.2m的打撈船徑直向橋駛來(lái),當(dāng)船駛到橋拱下方且距。點(diǎn)0.4冽時(shí),橋下水位剛好在OA
處,有一名身高1.68次的工人站立在打撈船正中間清理垃圾,他的頭頂是否會(huì)觸碰到橋拱,請(qǐng)說(shuō)明理由
(線設(shè)船底與水面齊平).
(3)如圖③,橋拱所在的函數(shù)圖象是拋物線),=加+以+cQR0),該拋物線在x軸下方部分與橋拱084
在平靜水面中的倒影組成一個(gè)新函數(shù)圖象.將新函數(shù)圖象向右平移機(jī)(m>0)個(gè)單位長(zhǎng)度,平移后的函
數(shù)圖象在8WxW9時(shí),y的值隨x值的增大而減小,結(jié)合函數(shù)圖象,求用的取值范圍.
【解題思路】(1)根據(jù)題意結(jié)合圖象可以求出函數(shù)的頂點(diǎn)B(4,4),先設(shè)拋物線的頂點(diǎn)式(A-
-4)2+4,再根據(jù)圖象過(guò)原點(diǎn),求出。的值即可;
(2)先求出工人矩原點(diǎn)的距離,再把距離代入函數(shù)解析式求出),的值,然后和1.68比較即可;
(3)根據(jù)倒影與橋?qū)ΨQ,先求出倒影的解析式,再平移機(jī)各單位,根據(jù)二次函數(shù)的性質(zhì)求出機(jī)的取值
范圍.
【解答過(guò)程】解:(1)如圖②,由題意得:水面寬OA是8機(jī),橋拱頂點(diǎn)B到水面的距離是4〃?,
22
結(jié)合函數(shù)圖象可知,頂點(diǎn)B(4,4),點(diǎn)0(0,0),
設(shè)二次函數(shù)的表達(dá)式為y=a(x-4)2+4,
將點(diǎn)O(0,0)代入函數(shù)表達(dá)式,
解得:a=
,二次函數(shù)的表達(dá)式為丁=一/(x-4)2+4,
即y=—/f+Zr(0WxW8);
(2)工人不會(huì)碰到頭,理由如下:
???小船距。點(diǎn)0.4加,小船寬1.2團(tuán),工人直立在小船中間,
由題意得:工人距O點(diǎn)距離為0.4+*xl.2=l,
???洛=1代入y=+2x,
解得:y=\=1.75,
???1.75機(jī)>1.68m,
??.此時(shí)工人不會(huì)碰到頭;
(3)拋物線,,=-%2+您在工軸上方的部分與橋拱在平靜水面中的倒影關(guān)于X軸成軸對(duì)稱.
新函數(shù)圖象的對(duì)稱軸也是直線x=4,
此時(shí),當(dāng)0WxW4或xN8時(shí),y的值隨x值的增大而減小,
將新函數(shù)圖象向右平移機(jī)個(gè)單位長(zhǎng)度
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