【精品解析】2018-2019学年数学人教版(五四学制)九年级上册28.3 二次函数与实际问题同步课时作业(3)

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名称 【精品解析】2018-2019学年数学人教版(五四学制)九年级上册28.3 二次函数与实际问题同步课时作业(3)
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科目 数学
更新时间 2018-10-09 15:09:32

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2018-2019学年数学人教版(五四学制)九年级上册28.3 二次函数与实际问题同步课时作业(3)
一、选择题
1.如图,某校的围墙由一段相同的凹曲拱组成,其拱状图形为抛物线的一部分,栅栏的跨径AB间,按相同间隔0.2米用5根立柱加固,拱高OC为0.36米,则立柱EF的长为(  )
A.0.4米 B.0.16米 C.0.2米 D.0.24米
【答案】C
【知识点】二次函数的实际应用-拱桥问题
【解析】【解答】如图,以C坐标系的原点,OC所在直线为y轴建立坐标系,
设抛物线解析式为y=ax2,
由题知,图象过B(0.6,0.36),
代入得:0.36=0.36a
∴a=1,即y=x2.
∵F点横坐标为-0.4,
∴当x= -0.4时,y=0.16,
∴EF=0.36-0.16=0.2米
故答案为:C.
【分析】本题考查点的坐标的求法及二次函数的实际应用.此题为数学建模题,借助二次函数解决实际问题.由于相同的间距0.2m用5根立柱加固,则AB=0.2×6=1.2,以C坐标系的原点,OC所在直线为y轴建立坐标系,由此得到抛物线过(0.6,0.6)、(0,0)、(-0.6,0.6),据此求出解析式.把x= -0.4代入后求出y,让0.36-y即可.
2.如图,隧道的截面是抛物线,可以用y=表示,该隧道内设双行道,限高为3m,那么每条行道宽是(  )
A.不大于4m B.恰好4m
C.不小于4m D.大于4m,小于8m
【答案】A
【知识点】二次函数的实际应用-拱桥问题
【解析】【解答】由题意可知,直接把y=3代入解析式求解即可.解:把y=3代入y= 中得:
x=4,x= -4(舍去).
∴每条行道宽应不大于4m.
故答案为:A
【分析】将函数值代入函数解析式,解一元二次方程,根据实际问题选择合适的值
3.(2017八下·东营期末)河北省赵县的赵州桥的桥拱是近似的抛物线形,建立如图所示的平面直角坐标系,其函数的关系式为y=﹣ x2,当水面离桥拱顶的高度DO是4m时,这时水面宽度AB为(  )
A.﹣20m B.10m C.20m D.﹣10m
【答案】C
【知识点】二次函数的实际应用-拱桥问题
【解析】【解答】解:根据题意B的纵坐标为﹣4,
把y=﹣4代入y=﹣ x2,
得x=±10,
∴A(﹣10,﹣4),B(10,﹣4),
∴AB=20m.
即水面宽度AB为20m.
故选C.
【分析】根据题意,把y=﹣4直接代入解析式即可解答.
4.图2是图1中拱形大桥的示意图,桥拱与桥面的交点为O,B,以点O为原点,水平直线OB为x轴,建立平面直角坐标系,桥的拱形可近似看成抛物线y=﹣ (x﹣80)2+16,桥拱与桥墩AC的交点C恰好在水面,有AC⊥x轴,若OA=10米,则桥面离水面的高度AC为(  )
A.16 米 B. 米 C.16 米 D. 米
【答案】B
【知识点】二次函数的实际应用-拱桥问题
【解析】【解答】解:∵AC⊥x轴,OA=10米,
∴点C的横坐标为﹣10,
当x=﹣10时,y=﹣ (x﹣80)2+16=﹣ (﹣10﹣80)2+16=﹣ ,
∴C(﹣10,﹣ ),
∴桥面离水面的高度AC为 m.
故答案为:B
【分析】将自变量的值代入函数解析式,解出函数值求出点C的坐标,根据实际问题得到AC的长度
5.(2017·兰州模拟)图(1)是一个横断面为抛物线形状的拱桥,当水面在l时,拱顶(拱桥洞的最高点)离水面2m,水面宽4m.如图(2)建立平面直角坐标系,则抛物线的关系式是(  )
A.y=﹣2x2 B.y=2x2 C.y=﹣ x2 D.y= x2
【答案】C
【知识点】根据实际问题列二次函数关系式
【解析】【解答】解:设此函数解析式为:y=ax2,a≠0;
那么(2,﹣2)应在此函数解析式上.
则﹣2=4a
即得a=﹣ ,
那么y=﹣ x2.
故答案为:C.
【分析】解决此类问题运用待定系数法求解析式,根据抛物线的顶点是原点的特点设解析式y=ax2,(a≠0);找到图象上的一点坐标(2,﹣2)代入求得a的值即可.
6.(2017·上城模拟)如图是二次函数y=﹣x2+2x+4的图象,使y≤1成立的x的取值范围是(  )
A.﹣1≤x≤3 B.x≤﹣1
C.x≥1 D.x≤﹣1或x≥3
【答案】D
【知识点】二次函数与不等式(组)的综合应用
【解析】【解答】解:由图可知,x≤﹣1或x≥3时,y≤1.
故选:D.
【分析】根据函数图象写出直线y=1以及下方部分的x的取值范围即可.
7.(2018·湖州)在平面直角坐标系xOy中,已知点M,N的坐标分别为(﹣1,2),(2,1),若抛物线y=ax2﹣x+2(a≠0)与线段MN有两个不同的交点,则a的取值范围是(  )
A.a≤﹣1或 ≤a< B. ≤a<
C.a≤ 或a> D.a≤﹣1或a≥
【答案】A
【知识点】二次函数与一次函数的综合应用
【解析】【解答】解:∵抛物线的解析式为y=ax2-x+2.
观察图象可知当a<0时,x=-1时,y≤2时,满足条件,即a+3≤2,即a≤-1;
当a>0时,x=2时,y≥1,且抛物线与直线MN有交点,满足条件,
∴a≥ ,
∵直线MN的解析式为y=- x+ ,
由 ,消去y得到,3ax2-2x+1=0,
∵△>0,
∴a< ,
∴ ≤a< 满足条件,
综上所述,满足条件的a的值为a≤-1或 ≤a< ,
故答案为:A.
【分析】此图有两种情况,根据抛物线的特点及线段两个端点画出简易图像,观察图象可知①当a<0时,x=-1时,y≤2时,满足条件,即a+3≤2,即a≤-1;②当a>0时,x=2时,y≥1,且抛物线与直线MN有交点,满足条件,故a≥,用待定系数法求出直线MN的解析式,解联立MN的解析式与抛物线的解析式,根据它们有两个不同的交点得出△>0,从而得出不等式求出得出a<,故≤<,综上所述得出答案。
8.如图,二次函数y= -x2-2x的图象与x轴交于点A、O,在抛物线上有一点P,满足S△AOP=3,则点P的坐标是(  )
A.(-3,-3) B.(1,-3)
C.(-3,-3)或(-3,1) D.(-3,-3)或(1,-3)
【答案】D
【知识点】二次函数图象上点的坐标特征
【解析】解答:设P点纵坐标为m,
抛物线的解析式中,令y=0,得:-x2-2x=0,解得x=0,x= -2;∴A(-2,0),OA=2;
∵S△AOP= OA×m=3
∴|m|=3;
∴m=±3;
当P点纵坐标为3时,-x2-2x=3,x2+2x+3=0,△=4-12<0,方程无解,此种情况不成立;
当P点纵坐标为-3时,-x2-2x= -3,x2+2x-3=0,
解得x=1,x= -3;
∴P(1,-3)或(-3,-3);
故选D.
分析:根据抛物线的解析式,即可确定点A的坐标,由于OA是定长,根据△AOP的面积即可确定P点纵坐标的绝对值,将其代入抛物线的解析式中,即可求得P点的坐标.
二、填空题
9.(2018·绵阳)右图是抛物线型拱桥,当拱顶离水面2m时,水面宽4m,水面下降2m,水面宽度增加   m。
【答案】4 -4
【知识点】二次函数的实际应用-拱桥问题
【解析】【解答】解:根据题意以AB为x轴,AB的垂直平分线为y轴建立平面直角坐标系(如图),
依题可得:A(-2,0),B(2,0),C(0,2),
设经过A、B、C三点的抛物线解析式为:y=a(x-2)(x+2),
∵C(0,2)在此抛物线上,
∴a=- ,
∴此抛物线解析式为:y=- (x-2)(x+2),
∵水面下降2m,
∴- (x-2)(x+2)=-2,
∴x1=2 ,x2=-2 ,
∴下降之后的水面宽为:4 .
∴水面宽度增加了:4 -4.
故答案为:4 -4.
【分析】根据题意以AB为x轴,AB的垂直平分线为y轴建立平面直角坐标系(如图),依题可得:A(-2,0),B(2,0),C(0,2),再根据待定系数法求出经过A、B、C三点的抛物线解析式y=- (x-2)(x+2);由水面下降2m,求出下降之后的水面宽度,从而得出水面宽度增加值.
10.如图,小河上有一拱桥,拱桥及河道的截面轮廓线由抛物线的一部分ACB和矩形的三边AE,ED,DB组成,已知河底ED是水平的,ED=16m,AE=8m,抛物线的顶点C到ED的距离是11m.试以ED所在的直线为x轴,抛物线的对称轴为y轴建立平面直角坐标系,求题中抛物线的函数表达式   .
【答案】y=﹣ x2+11
【知识点】二次函数的实际应用-拱桥问题
【解析】【解答】解:如图所示.
由题知抛物线的顶点坐标为(0,11),B(8,8),
设抛物线的表达式为y=ax2+11,
将点B的坐标(8,8)代入抛物线的表达式得: ,
所以抛物线的表达式为:y=﹣ x2+11.
【分析】由题知抛物线的顶点坐标为(0,11),B(8,8),代入抛物线的解析式求出解析式
11.是一个横断面为抛物线形状的拱桥,当水面在l时,拱顶(拱桥洞的最高点)离水面2m,水面宽4m.如图建立平面直角坐标系,则抛物线的关系式是   .
【答案】y=﹣
【知识点】二次函数的实际应用-拱桥问题
【解析】【解答】解:设出抛物线方程y=ax2(a≠0),
由图象可知该图象经过(﹣2,﹣2)点,
故﹣2=4a,
a=﹣ ,
故y=﹣
【分析】根据二次函数图象,确定函数解析式并用待定系数法求出函数解析式
12.飞机着陆后滑行的距离s(单位:米)关于滑行的时间t(单位:秒)的函数解析式是s=60t﹣ t2,则飞机着陆后滑行的最长时间为   秒.
【答案】20
【知识点】二次函数的实际应用-抛球问题
【解析】【解答】解:s=60t﹣ t2=﹣ (t﹣20)2+600,
∴当t=20时,s取得最大值,此时s=600.
故答案是:20
【分析】函数解析式配方为顶点式,找出自变量与最值
三、解答题
13.(2018·青岛模拟)如图,隧道的截面由抛物线和长方形构成,长方形的长是12m,宽是4m.按照图中所示的直角坐标系,抛物线可以用y=﹣ x2+bx+c表示,且抛物线的点C到墙面OB的水平距离为3m时,到地面OA的距离为 m.
(1)求该抛物线的函数关系式,并计算出拱顶D到地面OA的距离;
(2)一辆货运汽车载一长方体集装箱后高为6m,宽为4m,如果隧道内设双向行车道,那么这辆货车能否安全通过?
(3)在抛物线型拱壁上需要安装两排灯,使它们离地面的高度相等,如果灯离地面的高度不超过8m,那么两排灯的水平距离最小是多少米?
【答案】(1)解:根据题意得B(0,4),C(3, ),
把B(0,4),C(3, )代入y=﹣ x2+bx+c得 ,
解得 .
所以抛物线解析式为y=﹣ x2+2x+4,
则y=﹣ (x﹣6)2+10,
所以D(6,10),
所以拱顶D到地面OA的距离为10m
(2)解:由题意得货运汽车最外侧与地面OA的交点为(2,0)或(10,0),
当x=2或x=10时,y= >6,
所以这辆货车能安全通过
(3)解:令y=8,则﹣ (x﹣6)2+10=8,解得x1=6+2 ,x2=6﹣2 ,
则x1﹣x2=4 ,
所以两排灯的水平距离最小是4 m
【知识点】二次函数的最值;待定系数法求二次函数解析式;二次函数图象与坐标轴的交点问题;二次函数的实际应用-拱桥问题
【解析】【分析】(1)因为抛物线与y轴交于点B,矩形OBA的长和宽分别为12m、4m,所以可得点B(0,4),而抛物线过点C(3,),用待定系数法把点B、C的坐标代入解析式即可求得抛物线的解析式;要计算拱顶D到地面OA的距离,即为抛物线的顶点的纵坐标,所以只需将抛物线的解析式配成顶点式,即可求解;
(2)由题意知,隧道宽为12m,货运汽车载一长方体集装箱后高为6m,宽为4m,所以可得货运汽车最外侧与地面OA的交点的横坐标分别为2或10,将这两个横坐标代入(1)中的解析式,即可求得对应的纵坐标,若纵坐标大于集装箱的高度,则可以通过,反之,不能通过;
(3)因为灯离地面的高度不超过8m,所以y=8,代入解析式可得关于x的一元二次方程,解方程可得两个解,求出这两个解之差的绝对值即为两排灯的最小水平距离。
14.有一个窗户形状如图1,上部是一个半圆,下部是一个矩形,如果制作窗框的材料总长为6m,如何设计这个窗户,使透光面积最大?
这个例题的答案是:当窗户半圆的半径约为0.35m时,透光面积最大值约为1.05m2.
我们如果改变这个窗户的形状,上部改为由两个正方形组成的矩形,如图2,材料总长仍为6m,利用图3,
解答下列问题:
(1)若AB为1m,求此时窗户的透光面积?
(2)与课本中的例题比较,改变窗户形状后,窗户透光面积的最大值有没有变大?请通过计算说明.
【答案】(1)解:由已知可得:AD= ,
则S=1× m2
(2)解:设AB=xm,则AD=3﹣ m,
∵ ,
∴ ,
设窗户面积为S,由已知得:

当x= m时,且x= m在 的范围内, ,
∴与课本中的例题比较,现在窗户透光面积的最大值变大
【知识点】二次函数的实际应用-几何问题
【解析】【分析】(1)由已知求出AD的长再求出窗户的面积。(2)由题意设窗户面积为S=AB AD结合小题1的结论进行计算,配方为顶点式,求出最值.
15.为了节省材料,某水产养殖户利用水库的岸堤(岸堤足够长)为一边,用总长为80m的围网在水库中围成了如图所示的①②③三块矩形区域,而且这三块矩形区域的面积相等.设BC的长度为xm,矩形区域ABCD的面积为ym2.
(1)求y与x之间的函数关系式,并注明自变量x的取值范围;
(2)x为何值时,y有最大值?最大值是多少?
【答案】(1)解:∵三块矩形区域的面积相等,
∴矩形AEFD面积是矩形BCFE面积的2倍,
∴AE=2BE,
设BE=FC=a,则AE=HG=DF=2a,
∴DF+FC+HG+AE+EB+EF+BC=80,即8a+2x=80,
∴a=﹣ x+10,3a=﹣ x+30,
∴y=(﹣ x+30)x=﹣ x2+30x,
∵a=﹣ x+10>0,
∴x<40,
则y=﹣ x2+30x(0<x<40)
(2)解:∵y=﹣ x2+30x=﹣ (x﹣20)2+300(0<x<40),且二次项系数为﹣ <0,
∴当x=20时,y有最大值,最大值为300平方米
【知识点】二次函数的实际应用-几何问题
【解析】【分析】(1)由三块矩形区域的面积相等得到矩形AEFD面积是矩形BCFE面积的2倍,再设参数BE=FC=a,则AE=HG=DF=2a,求函数解析式,确定自变量的取值范围。(2)由(1)函数解析式配方为顶点式求出最值.
16.学校拓展小组研制了绘图智能机器人(如图1),顺次输入点P1 , P2 , P3的坐标,机器人能根据图2,绘制图形。若图形是线段,求出线段的长度;若图形是抛物线,求出抛物线的函数关系式。请根据以下点的坐标,求出线段的长度或抛物线的函数关系式。
①P1(4,0),P2(0,0),P3(6,6)。
②P1(0,0),P2(4,0),P3(6,6)。
【答案】解:①∵P1(4,0),P2(0,0),4-0=4>0,
∴绘制线段P1P2 , P1P2=4.
②∵P1(0,0),P2(4,0),P3(6,6),0-0=0,
∴绘制抛物线,
设y=ax(x-4),把点(6,6)坐标代入得a= ,
∴ ,即
【知识点】待定系数法求二次函数解析式
【解析】【分析】根据已知条件将点坐标代入表示抛物线的解析式
17.施工队要修建一个横断面为抛物线的公路隧道,其高度为6米,宽度OM为12米,现在O点为原点,OM所在直线为x轴建立直角坐标系(如图所示).
(1)直接写出点M及抛物线顶点P的坐标;
(2)求出这条抛物线的函数解析式;
(3)施工队计划在隧道门口搭建一个矩形“脚手架”ABCD,使A、D点在抛物线上,B、C点在地面OM上.为了筹备材料,需求出“脚手架”三根木杆AB、AD、DC的长度之和的最大值是多少?请你帮施工队计算一下.
【答案】(1)解:M(12,0),P(6,6)
(2)解:∵顶点坐标(6,6)
∴设y=a(x﹣6)2+6(a≠0)
又∵图象经过(0,0)
∴0=a(0﹣6)2+6

∴这条抛物线的函数解析式为y=﹣ (x﹣6)2+6,即y=﹣ x2+2x
(3)解:设A(x,y)
∴A(x,﹣ (x﹣6)2+6)
∵四边形ABCD是矩形,
∴AB=DC=﹣ (x﹣6)2+6,
根据抛物线的轴对称性,可得:OB=CM=x,
∴BC=12﹣2x,即AD=12﹣2x,
∴令L=AB+AD+DC=2[﹣ (x﹣6)2+6]+12﹣2x=﹣ x2+2x+12=﹣ (x﹣3)2+15.
∴当x=3,L最大值为15
∴AB、AD、DC的长度之和最大值为15米.
【知识点】二次函数的实际应用-拱桥问题
【解析】【分析】(1)根据二次函数图象,求出点的坐标。(2)确定函数解析式并用待定系数法求出函数解析式。(3)设A(x,y)在抛物线上,根据抛物线的轴对称性,求出BC,AD的长,再算出AB+AD+DC的长即可.
18.如图1,地面BD上两根等长立柱AB,CD之间悬挂一根近似成抛物线y= x2﹣ x+3的绳子.
(1)求绳子最低点离地面的距离;
(2)因实际需要,在离AB为3米的位置处用一根立柱MN撑起绳子(如图2),使左边抛物线F1的最低点距MN为1米,离地面1.8米,求MN的长;
(3)将立柱MN的长度提升为3米,通过调整MN的位置,使抛物线F2对应函数的二次项系数始终为 ,设MN离AB的距离为m,抛物线F2的顶点离地面距离为k,当2≤k≤2.5时,求m的取值范围.
【答案】(1)解:∵a= >0,
∴抛物线顶点为最低点,
∵y= x2﹣ x+3= (x﹣4)2+ ,
∴绳子最低点离地面的距离为: m
(2)解:由(1)可知,对称轴为x=4,则BD=8,
令x=0得y=3,
∴A(0,3),C(8,3),
由题意可得:抛物线F1的顶点坐标为:(2,1.8),
设F1的解析式为:y=a(x﹣2)2+1.8,
将(0,3)代入得:4a+1.8=3,
解得:a=0.3,
∴抛物线F1为:y=0.3(x﹣2)2+1.8,
当x=3时,y=0.3×1+1.8=2.1,
∴MN的长度为:2.1m
(3)解:∵MN=DC=3,
∴根据抛物线的对称性可知抛物线F2的顶点在ND的垂直平分线上,
∴F2的横坐标为: (8﹣m)+m= m+4,
∴抛物线F2的顶点坐标为:( m+4,k),
∴抛物线F2的解析式为:y= (x﹣ m﹣4)2+k,
把C(8,3)代入得: (8﹣ m﹣4)2+k=3,
解得:k=﹣ (4﹣ m)2+3,
∴k=﹣ (m﹣8)2+3,
∴k是关于m的二次函数,
又∵由已知m<8,在对称轴的左侧,
∴k随m的增大而增大,
∴当k=2时,﹣ (m﹣8)2+3=2,
解得:m1=4,m2=12(不符合题意,舍去),
当k=2.5时,﹣ (m﹣8)2+3=2.5,
解得:m1=8﹣2 ,m2=8+2 (不符合题意,舍去),
∴m的取值范围是:4≤m≤8﹣2
【知识点】二次函数的其他应用
【解析】【分析】(1)将抛物线的解析式配方为顶点式,得到顶点坐标,求最值。(2)由(1)可知,对称轴为x=4,则BD=8,再得到A,C的坐标,由待定系数法求解析式,再配方华为顶点式,当x=3时,求函数值。(3)根据抛物线的对称性可知抛物线F2的顶点在ND的垂直平分线上,得到F2的横坐标为: (8﹣m)+m= m+4,得到抛物线F2的解析式为:y= (x﹣ m﹣4)2+k,利用待定系数法求解析式,再利用抛物线的变化趋势确定m的取值范围.
19.
(1)观察下列两个数的乘积(两个乘数的和为10),猜想其中哪两个数的乘积最大(只写出结论即可),1×9,2×8,3×7,…,8×2,9×1
(2)观察下列两个数的乘积(两个乘数的和为100),猜想其中哪两个数的乘积最大(只写出结论即可).45×55,46×54,47×53,…54×46,55×45.
【猜想验证】根据上面活动给你的启示,猜想,如果两个正乘数的和为m(m>0),你认为两个乘数分别为多少时,两个乘数的乘积最大?用所学知识说明你的猜想的正确性.
【拓展应用】小明欲制作一个四边形的风筝(如图所示),他想用长度为1.8m的竹签制作风筝的骨架AB与CD(AB⊥CD),为了使风筝在空中能获得更大的浮力,他想把风筝的表面积(四边形ADBC的面积)制作到最大.根据上面的结论,求当风筝的骨架AB、CD的长为多少时,风筝的表面积能达到最大?
【答案】(1)解:由题意,得
1×9=9,2×8=16,3×7=21,4×6=24,5×5=25
6×4=24,7×3=21,8×2=16,9×1=9,
∴5×5=25最大,
答:5×5=25的乘积最大
(2)解:由题意,得
…45×55=2475,46×54=2484,47×53=2491,48×52=2496,49×51=2499,50×50=2500,
51×49=2499,52×48=2496,53×47=2491,54×46=2484,55×45=2475….
∴50×50=2500最大,
答:50×50=2500的乘积最大;
猜想验证,若两个数的和为m,当两个数分别为 时,乘积最大.
理由:设这两个数的乘积为n,其中一个数为x,另一个数为m﹣x,由题意,得
n=x(m﹣x),
n=﹣x2+mx,
n=﹣(x﹣ )2+ ;
∴a=﹣1<0,
∴当x= 时,n最大= .
拓展运用,设AB=a,则CD=1.8﹣a,风筝的表面积为w,由题意,得
w=a(1.8﹣a),
w=﹣a2+1.8a,
w=﹣(a﹣0.9)2+0.81,
∴a=﹣1<0,
∴a=0.9时,w最大=0.81,
∴当AB=CD=0.9时,风筝的表面积能达到最大
【知识点】二次函数的最值;探索数与式的规律;二次函数y=a(x-h)^2+k的性质;二次函数y=ax^2+bx+c与二次函数y=a(x-h)^2+k的转化
【解析】【分析】(1)求出算式的值,找出符合题意的值。(2)求出算式的值,找出符合题意的值,找规律列出函数解析式,配方为顶点式求出最值,拓展运用,设AB=a,则CD=1.8﹣a,风筝的表面积为w,由题意,得w=﹣(a﹣0.9)2+0.81,∴当AB=CD=0.9时,风筝的表面积能达到最大.
1 / 12018-2019学年数学人教版(五四学制)九年级上册28.3 二次函数与实际问题同步课时作业(3)
一、选择题
1.如图,某校的围墙由一段相同的凹曲拱组成,其拱状图形为抛物线的一部分,栅栏的跨径AB间,按相同间隔0.2米用5根立柱加固,拱高OC为0.36米,则立柱EF的长为(  )
A.0.4米 B.0.16米 C.0.2米 D.0.24米
2.如图,隧道的截面是抛物线,可以用y=表示,该隧道内设双行道,限高为3m,那么每条行道宽是(  )
A.不大于4m B.恰好4m
C.不小于4m D.大于4m,小于8m
3.(2017八下·东营期末)河北省赵县的赵州桥的桥拱是近似的抛物线形,建立如图所示的平面直角坐标系,其函数的关系式为y=﹣ x2,当水面离桥拱顶的高度DO是4m时,这时水面宽度AB为(  )
A.﹣20m B.10m C.20m D.﹣10m
4.图2是图1中拱形大桥的示意图,桥拱与桥面的交点为O,B,以点O为原点,水平直线OB为x轴,建立平面直角坐标系,桥的拱形可近似看成抛物线y=﹣ (x﹣80)2+16,桥拱与桥墩AC的交点C恰好在水面,有AC⊥x轴,若OA=10米,则桥面离水面的高度AC为(  )
A.16 米 B. 米 C.16 米 D. 米
5.(2017·兰州模拟)图(1)是一个横断面为抛物线形状的拱桥,当水面在l时,拱顶(拱桥洞的最高点)离水面2m,水面宽4m.如图(2)建立平面直角坐标系,则抛物线的关系式是(  )
A.y=﹣2x2 B.y=2x2 C.y=﹣ x2 D.y= x2
6.(2017·上城模拟)如图是二次函数y=﹣x2+2x+4的图象,使y≤1成立的x的取值范围是(  )
A.﹣1≤x≤3 B.x≤﹣1
C.x≥1 D.x≤﹣1或x≥3
7.(2018·湖州)在平面直角坐标系xOy中,已知点M,N的坐标分别为(﹣1,2),(2,1),若抛物线y=ax2﹣x+2(a≠0)与线段MN有两个不同的交点,则a的取值范围是(  )
A.a≤﹣1或 ≤a< B. ≤a<
C.a≤ 或a> D.a≤﹣1或a≥
8.如图,二次函数y= -x2-2x的图象与x轴交于点A、O,在抛物线上有一点P,满足S△AOP=3,则点P的坐标是(  )
A.(-3,-3) B.(1,-3)
C.(-3,-3)或(-3,1) D.(-3,-3)或(1,-3)
二、填空题
9.(2018·绵阳)右图是抛物线型拱桥,当拱顶离水面2m时,水面宽4m,水面下降2m,水面宽度增加   m。
10.如图,小河上有一拱桥,拱桥及河道的截面轮廓线由抛物线的一部分ACB和矩形的三边AE,ED,DB组成,已知河底ED是水平的,ED=16m,AE=8m,抛物线的顶点C到ED的距离是11m.试以ED所在的直线为x轴,抛物线的对称轴为y轴建立平面直角坐标系,求题中抛物线的函数表达式   .
11.是一个横断面为抛物线形状的拱桥,当水面在l时,拱顶(拱桥洞的最高点)离水面2m,水面宽4m.如图建立平面直角坐标系,则抛物线的关系式是   .
12.飞机着陆后滑行的距离s(单位:米)关于滑行的时间t(单位:秒)的函数解析式是s=60t﹣ t2,则飞机着陆后滑行的最长时间为   秒.
三、解答题
13.(2018·青岛模拟)如图,隧道的截面由抛物线和长方形构成,长方形的长是12m,宽是4m.按照图中所示的直角坐标系,抛物线可以用y=﹣ x2+bx+c表示,且抛物线的点C到墙面OB的水平距离为3m时,到地面OA的距离为 m.
(1)求该抛物线的函数关系式,并计算出拱顶D到地面OA的距离;
(2)一辆货运汽车载一长方体集装箱后高为6m,宽为4m,如果隧道内设双向行车道,那么这辆货车能否安全通过?
(3)在抛物线型拱壁上需要安装两排灯,使它们离地面的高度相等,如果灯离地面的高度不超过8m,那么两排灯的水平距离最小是多少米?
14.有一个窗户形状如图1,上部是一个半圆,下部是一个矩形,如果制作窗框的材料总长为6m,如何设计这个窗户,使透光面积最大?
这个例题的答案是:当窗户半圆的半径约为0.35m时,透光面积最大值约为1.05m2.
我们如果改变这个窗户的形状,上部改为由两个正方形组成的矩形,如图2,材料总长仍为6m,利用图3,
解答下列问题:
(1)若AB为1m,求此时窗户的透光面积?
(2)与课本中的例题比较,改变窗户形状后,窗户透光面积的最大值有没有变大?请通过计算说明.
15.为了节省材料,某水产养殖户利用水库的岸堤(岸堤足够长)为一边,用总长为80m的围网在水库中围成了如图所示的①②③三块矩形区域,而且这三块矩形区域的面积相等.设BC的长度为xm,矩形区域ABCD的面积为ym2.
(1)求y与x之间的函数关系式,并注明自变量x的取值范围;
(2)x为何值时,y有最大值?最大值是多少?
16.学校拓展小组研制了绘图智能机器人(如图1),顺次输入点P1 , P2 , P3的坐标,机器人能根据图2,绘制图形。若图形是线段,求出线段的长度;若图形是抛物线,求出抛物线的函数关系式。请根据以下点的坐标,求出线段的长度或抛物线的函数关系式。
①P1(4,0),P2(0,0),P3(6,6)。
②P1(0,0),P2(4,0),P3(6,6)。
17.施工队要修建一个横断面为抛物线的公路隧道,其高度为6米,宽度OM为12米,现在O点为原点,OM所在直线为x轴建立直角坐标系(如图所示).
(1)直接写出点M及抛物线顶点P的坐标;
(2)求出这条抛物线的函数解析式;
(3)施工队计划在隧道门口搭建一个矩形“脚手架”ABCD,使A、D点在抛物线上,B、C点在地面OM上.为了筹备材料,需求出“脚手架”三根木杆AB、AD、DC的长度之和的最大值是多少?请你帮施工队计算一下.
18.如图1,地面BD上两根等长立柱AB,CD之间悬挂一根近似成抛物线y= x2﹣ x+3的绳子.
(1)求绳子最低点离地面的距离;
(2)因实际需要,在离AB为3米的位置处用一根立柱MN撑起绳子(如图2),使左边抛物线F1的最低点距MN为1米,离地面1.8米,求MN的长;
(3)将立柱MN的长度提升为3米,通过调整MN的位置,使抛物线F2对应函数的二次项系数始终为 ,设MN离AB的距离为m,抛物线F2的顶点离地面距离为k,当2≤k≤2.5时,求m的取值范围.
19.
(1)观察下列两个数的乘积(两个乘数的和为10),猜想其中哪两个数的乘积最大(只写出结论即可),1×9,2×8,3×7,…,8×2,9×1
(2)观察下列两个数的乘积(两个乘数的和为100),猜想其中哪两个数的乘积最大(只写出结论即可).45×55,46×54,47×53,…54×46,55×45.
【猜想验证】根据上面活动给你的启示,猜想,如果两个正乘数的和为m(m>0),你认为两个乘数分别为多少时,两个乘数的乘积最大?用所学知识说明你的猜想的正确性.
【拓展应用】小明欲制作一个四边形的风筝(如图所示),他想用长度为1.8m的竹签制作风筝的骨架AB与CD(AB⊥CD),为了使风筝在空中能获得更大的浮力,他想把风筝的表面积(四边形ADBC的面积)制作到最大.根据上面的结论,求当风筝的骨架AB、CD的长为多少时,风筝的表面积能达到最大?
答案解析部分
1.【答案】C
【知识点】二次函数的实际应用-拱桥问题
【解析】【解答】如图,以C坐标系的原点,OC所在直线为y轴建立坐标系,
设抛物线解析式为y=ax2,
由题知,图象过B(0.6,0.36),
代入得:0.36=0.36a
∴a=1,即y=x2.
∵F点横坐标为-0.4,
∴当x= -0.4时,y=0.16,
∴EF=0.36-0.16=0.2米
故答案为:C.
【分析】本题考查点的坐标的求法及二次函数的实际应用.此题为数学建模题,借助二次函数解决实际问题.由于相同的间距0.2m用5根立柱加固,则AB=0.2×6=1.2,以C坐标系的原点,OC所在直线为y轴建立坐标系,由此得到抛物线过(0.6,0.6)、(0,0)、(-0.6,0.6),据此求出解析式.把x= -0.4代入后求出y,让0.36-y即可.
2.【答案】A
【知识点】二次函数的实际应用-拱桥问题
【解析】【解答】由题意可知,直接把y=3代入解析式求解即可.解:把y=3代入y= 中得:
x=4,x= -4(舍去).
∴每条行道宽应不大于4m.
故答案为:A
【分析】将函数值代入函数解析式,解一元二次方程,根据实际问题选择合适的值
3.【答案】C
【知识点】二次函数的实际应用-拱桥问题
【解析】【解答】解:根据题意B的纵坐标为﹣4,
把y=﹣4代入y=﹣ x2,
得x=±10,
∴A(﹣10,﹣4),B(10,﹣4),
∴AB=20m.
即水面宽度AB为20m.
故选C.
【分析】根据题意,把y=﹣4直接代入解析式即可解答.
4.【答案】B
【知识点】二次函数的实际应用-拱桥问题
【解析】【解答】解:∵AC⊥x轴,OA=10米,
∴点C的横坐标为﹣10,
当x=﹣10时,y=﹣ (x﹣80)2+16=﹣ (﹣10﹣80)2+16=﹣ ,
∴C(﹣10,﹣ ),
∴桥面离水面的高度AC为 m.
故答案为:B
【分析】将自变量的值代入函数解析式,解出函数值求出点C的坐标,根据实际问题得到AC的长度
5.【答案】C
【知识点】根据实际问题列二次函数关系式
【解析】【解答】解:设此函数解析式为:y=ax2,a≠0;
那么(2,﹣2)应在此函数解析式上.
则﹣2=4a
即得a=﹣ ,
那么y=﹣ x2.
故答案为:C.
【分析】解决此类问题运用待定系数法求解析式,根据抛物线的顶点是原点的特点设解析式y=ax2,(a≠0);找到图象上的一点坐标(2,﹣2)代入求得a的值即可.
6.【答案】D
【知识点】二次函数与不等式(组)的综合应用
【解析】【解答】解:由图可知,x≤﹣1或x≥3时,y≤1.
故选:D.
【分析】根据函数图象写出直线y=1以及下方部分的x的取值范围即可.
7.【答案】A
【知识点】二次函数与一次函数的综合应用
【解析】【解答】解:∵抛物线的解析式为y=ax2-x+2.
观察图象可知当a<0时,x=-1时,y≤2时,满足条件,即a+3≤2,即a≤-1;
当a>0时,x=2时,y≥1,且抛物线与直线MN有交点,满足条件,
∴a≥ ,
∵直线MN的解析式为y=- x+ ,
由 ,消去y得到,3ax2-2x+1=0,
∵△>0,
∴a< ,
∴ ≤a< 满足条件,
综上所述,满足条件的a的值为a≤-1或 ≤a< ,
故答案为:A.
【分析】此图有两种情况,根据抛物线的特点及线段两个端点画出简易图像,观察图象可知①当a<0时,x=-1时,y≤2时,满足条件,即a+3≤2,即a≤-1;②当a>0时,x=2时,y≥1,且抛物线与直线MN有交点,满足条件,故a≥,用待定系数法求出直线MN的解析式,解联立MN的解析式与抛物线的解析式,根据它们有两个不同的交点得出△>0,从而得出不等式求出得出a<,故≤<,综上所述得出答案。
8.【答案】D
【知识点】二次函数图象上点的坐标特征
【解析】解答:设P点纵坐标为m,
抛物线的解析式中,令y=0,得:-x2-2x=0,解得x=0,x= -2;∴A(-2,0),OA=2;
∵S△AOP= OA×m=3
∴|m|=3;
∴m=±3;
当P点纵坐标为3时,-x2-2x=3,x2+2x+3=0,△=4-12<0,方程无解,此种情况不成立;
当P点纵坐标为-3时,-x2-2x= -3,x2+2x-3=0,
解得x=1,x= -3;
∴P(1,-3)或(-3,-3);
故选D.
分析:根据抛物线的解析式,即可确定点A的坐标,由于OA是定长,根据△AOP的面积即可确定P点纵坐标的绝对值,将其代入抛物线的解析式中,即可求得P点的坐标.
9.【答案】4 -4
【知识点】二次函数的实际应用-拱桥问题
【解析】【解答】解:根据题意以AB为x轴,AB的垂直平分线为y轴建立平面直角坐标系(如图),
依题可得:A(-2,0),B(2,0),C(0,2),
设经过A、B、C三点的抛物线解析式为:y=a(x-2)(x+2),
∵C(0,2)在此抛物线上,
∴a=- ,
∴此抛物线解析式为:y=- (x-2)(x+2),
∵水面下降2m,
∴- (x-2)(x+2)=-2,
∴x1=2 ,x2=-2 ,
∴下降之后的水面宽为:4 .
∴水面宽度增加了:4 -4.
故答案为:4 -4.
【分析】根据题意以AB为x轴,AB的垂直平分线为y轴建立平面直角坐标系(如图),依题可得:A(-2,0),B(2,0),C(0,2),再根据待定系数法求出经过A、B、C三点的抛物线解析式y=- (x-2)(x+2);由水面下降2m,求出下降之后的水面宽度,从而得出水面宽度增加值.
10.【答案】y=﹣ x2+11
【知识点】二次函数的实际应用-拱桥问题
【解析】【解答】解:如图所示.
由题知抛物线的顶点坐标为(0,11),B(8,8),
设抛物线的表达式为y=ax2+11,
将点B的坐标(8,8)代入抛物线的表达式得: ,
所以抛物线的表达式为:y=﹣ x2+11.
【分析】由题知抛物线的顶点坐标为(0,11),B(8,8),代入抛物线的解析式求出解析式
11.【答案】y=﹣
【知识点】二次函数的实际应用-拱桥问题
【解析】【解答】解:设出抛物线方程y=ax2(a≠0),
由图象可知该图象经过(﹣2,﹣2)点,
故﹣2=4a,
a=﹣ ,
故y=﹣
【分析】根据二次函数图象,确定函数解析式并用待定系数法求出函数解析式
12.【答案】20
【知识点】二次函数的实际应用-抛球问题
【解析】【解答】解:s=60t﹣ t2=﹣ (t﹣20)2+600,
∴当t=20时,s取得最大值,此时s=600.
故答案是:20
【分析】函数解析式配方为顶点式,找出自变量与最值
13.【答案】(1)解:根据题意得B(0,4),C(3, ),
把B(0,4),C(3, )代入y=﹣ x2+bx+c得 ,
解得 .
所以抛物线解析式为y=﹣ x2+2x+4,
则y=﹣ (x﹣6)2+10,
所以D(6,10),
所以拱顶D到地面OA的距离为10m
(2)解:由题意得货运汽车最外侧与地面OA的交点为(2,0)或(10,0),
当x=2或x=10时,y= >6,
所以这辆货车能安全通过
(3)解:令y=8,则﹣ (x﹣6)2+10=8,解得x1=6+2 ,x2=6﹣2 ,
则x1﹣x2=4 ,
所以两排灯的水平距离最小是4 m
【知识点】二次函数的最值;待定系数法求二次函数解析式;二次函数图象与坐标轴的交点问题;二次函数的实际应用-拱桥问题
【解析】【分析】(1)因为抛物线与y轴交于点B,矩形OBA的长和宽分别为12m、4m,所以可得点B(0,4),而抛物线过点C(3,),用待定系数法把点B、C的坐标代入解析式即可求得抛物线的解析式;要计算拱顶D到地面OA的距离,即为抛物线的顶点的纵坐标,所以只需将抛物线的解析式配成顶点式,即可求解;
(2)由题意知,隧道宽为12m,货运汽车载一长方体集装箱后高为6m,宽为4m,所以可得货运汽车最外侧与地面OA的交点的横坐标分别为2或10,将这两个横坐标代入(1)中的解析式,即可求得对应的纵坐标,若纵坐标大于集装箱的高度,则可以通过,反之,不能通过;
(3)因为灯离地面的高度不超过8m,所以y=8,代入解析式可得关于x的一元二次方程,解方程可得两个解,求出这两个解之差的绝对值即为两排灯的最小水平距离。
14.【答案】(1)解:由已知可得:AD= ,
则S=1× m2
(2)解:设AB=xm,则AD=3﹣ m,
∵ ,
∴ ,
设窗户面积为S,由已知得:

当x= m时,且x= m在 的范围内, ,
∴与课本中的例题比较,现在窗户透光面积的最大值变大
【知识点】二次函数的实际应用-几何问题
【解析】【分析】(1)由已知求出AD的长再求出窗户的面积。(2)由题意设窗户面积为S=AB AD结合小题1的结论进行计算,配方为顶点式,求出最值.
15.【答案】(1)解:∵三块矩形区域的面积相等,
∴矩形AEFD面积是矩形BCFE面积的2倍,
∴AE=2BE,
设BE=FC=a,则AE=HG=DF=2a,
∴DF+FC+HG+AE+EB+EF+BC=80,即8a+2x=80,
∴a=﹣ x+10,3a=﹣ x+30,
∴y=(﹣ x+30)x=﹣ x2+30x,
∵a=﹣ x+10>0,
∴x<40,
则y=﹣ x2+30x(0<x<40)
(2)解:∵y=﹣ x2+30x=﹣ (x﹣20)2+300(0<x<40),且二次项系数为﹣ <0,
∴当x=20时,y有最大值,最大值为300平方米
【知识点】二次函数的实际应用-几何问题
【解析】【分析】(1)由三块矩形区域的面积相等得到矩形AEFD面积是矩形BCFE面积的2倍,再设参数BE=FC=a,则AE=HG=DF=2a,求函数解析式,确定自变量的取值范围。(2)由(1)函数解析式配方为顶点式求出最值.
16.【答案】解:①∵P1(4,0),P2(0,0),4-0=4>0,
∴绘制线段P1P2 , P1P2=4.
②∵P1(0,0),P2(4,0),P3(6,6),0-0=0,
∴绘制抛物线,
设y=ax(x-4),把点(6,6)坐标代入得a= ,
∴ ,即
【知识点】待定系数法求二次函数解析式
【解析】【分析】根据已知条件将点坐标代入表示抛物线的解析式
17.【答案】(1)解:M(12,0),P(6,6)
(2)解:∵顶点坐标(6,6)
∴设y=a(x﹣6)2+6(a≠0)
又∵图象经过(0,0)
∴0=a(0﹣6)2+6

∴这条抛物线的函数解析式为y=﹣ (x﹣6)2+6,即y=﹣ x2+2x
(3)解:设A(x,y)
∴A(x,﹣ (x﹣6)2+6)
∵四边形ABCD是矩形,
∴AB=DC=﹣ (x﹣6)2+6,
根据抛物线的轴对称性,可得:OB=CM=x,
∴BC=12﹣2x,即AD=12﹣2x,
∴令L=AB+AD+DC=2[﹣ (x﹣6)2+6]+12﹣2x=﹣ x2+2x+12=﹣ (x﹣3)2+15.
∴当x=3,L最大值为15
∴AB、AD、DC的长度之和最大值为15米.
【知识点】二次函数的实际应用-拱桥问题
【解析】【分析】(1)根据二次函数图象,求出点的坐标。(2)确定函数解析式并用待定系数法求出函数解析式。(3)设A(x,y)在抛物线上,根据抛物线的轴对称性,求出BC,AD的长,再算出AB+AD+DC的长即可.
18.【答案】(1)解:∵a= >0,
∴抛物线顶点为最低点,
∵y= x2﹣ x+3= (x﹣4)2+ ,
∴绳子最低点离地面的距离为: m
(2)解:由(1)可知,对称轴为x=4,则BD=8,
令x=0得y=3,
∴A(0,3),C(8,3),
由题意可得:抛物线F1的顶点坐标为:(2,1.8),
设F1的解析式为:y=a(x﹣2)2+1.8,
将(0,3)代入得:4a+1.8=3,
解得:a=0.3,
∴抛物线F1为:y=0.3(x﹣2)2+1.8,
当x=3时,y=0.3×1+1.8=2.1,
∴MN的长度为:2.1m
(3)解:∵MN=DC=3,
∴根据抛物线的对称性可知抛物线F2的顶点在ND的垂直平分线上,
∴F2的横坐标为: (8﹣m)+m= m+4,
∴抛物线F2的顶点坐标为:( m+4,k),
∴抛物线F2的解析式为:y= (x﹣ m﹣4)2+k,
把C(8,3)代入得: (8﹣ m﹣4)2+k=3,
解得:k=﹣ (4﹣ m)2+3,
∴k=﹣ (m﹣8)2+3,
∴k是关于m的二次函数,
又∵由已知m<8,在对称轴的左侧,
∴k随m的增大而增大,
∴当k=2时,﹣ (m﹣8)2+3=2,
解得:m1=4,m2=12(不符合题意,舍去),
当k=2.5时,﹣ (m﹣8)2+3=2.5,
解得:m1=8﹣2 ,m2=8+2 (不符合题意,舍去),
∴m的取值范围是:4≤m≤8﹣2
【知识点】二次函数的其他应用
【解析】【分析】(1)将抛物线的解析式配方为顶点式,得到顶点坐标,求最值。(2)由(1)可知,对称轴为x=4,则BD=8,再得到A,C的坐标,由待定系数法求解析式,再配方华为顶点式,当x=3时,求函数值。(3)根据抛物线的对称性可知抛物线F2的顶点在ND的垂直平分线上,得到F2的横坐标为: (8﹣m)+m= m+4,得到抛物线F2的解析式为:y= (x﹣ m﹣4)2+k,利用待定系数法求解析式,再利用抛物线的变化趋势确定m的取值范围.
19.【答案】(1)解:由题意,得
1×9=9,2×8=16,3×7=21,4×6=24,5×5=25
6×4=24,7×3=21,8×2=16,9×1=9,
∴5×5=25最大,
答:5×5=25的乘积最大
(2)解:由题意,得
…45×55=2475,46×54=2484,47×53=2491,48×52=2496,49×51=2499,50×50=2500,
51×49=2499,52×48=2496,53×47=2491,54×46=2484,55×45=2475….
∴50×50=2500最大,
答:50×50=2500的乘积最大;
猜想验证,若两个数的和为m,当两个数分别为 时,乘积最大.
理由:设这两个数的乘积为n,其中一个数为x,另一个数为m﹣x,由题意,得
n=x(m﹣x),
n=﹣x2+mx,
n=﹣(x﹣ )2+ ;
∴a=﹣1<0,
∴当x= 时,n最大= .
拓展运用,设AB=a,则CD=1.8﹣a,风筝的表面积为w,由题意,得
w=a(1.8﹣a),
w=﹣a2+1.8a,
w=﹣(a﹣0.9)2+0.81,
∴a=﹣1<0,
∴a=0.9时,w最大=0.81,
∴当AB=CD=0.9时,风筝的表面积能达到最大
【知识点】二次函数的最值;探索数与式的规律;二次函数y=a(x-h)^2+k的性质;二次函数y=ax^2+bx+c与二次函数y=a(x-h)^2+k的转化
【解析】【分析】(1)求出算式的值,找出符合题意的值。(2)求出算式的值,找出符合题意的值,找规律列出函数解析式,配方为顶点式求出最值,拓展运用,设AB=a,则CD=1.8﹣a,风筝的表面积为w,由题意,得w=﹣(a﹣0.9)2+0.81,∴当AB=CD=0.9时,风筝的表面积能达到最大.
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