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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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