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30.4 二次函数的应用
第2课时
一键发布配套作业 & AI智能精细批改
(任务-发布任务-选择章节)
目录
课前导入
新课精讲
学以致用
课堂小结
课前导入
情景导入
对于某些实际问题,如果其中变量之间的关系可以用二次函数模型来刻画,那么我们就可以利用二次函数的图象和性质来研究.
新课精讲
探索新知
1
知识点
二次函数的最值
1.当自变量的取值范围是全体实数时,函数在顶点处取得最值.
即当x=- 时,y最值= .当a>0时,在顶点处取得
最小值,此时不存在最大值;当a<0时,在顶点处取得最大值,
此时不存在最小值.
探索新知
2. 当自变量的取值范围是x1≤x≤x2时,(1)若在自变量的取值范
围x1≤x≤x2内,最大值与最小值同时存在,如图①,当a>0时,
最小值在 x= 处取得,最大值为函数在x=x1,x=x2时的
较大的函数值;当a<0时,
最大值在 x= 处取得,
最小值为函数在x=x1,
x=x2时的较小的函数值;
探索新知
(2)若 不在自变量的取值范围x1≤x≤x2内,最大值和
最小值同时存在,且函数
在x=x1,x=x2时的函数值
中,较大的为最大值,较
小的为最小值,如图②.
探索新知
导引:先求出抛物线 y=x 2-2x-3的顶点坐标,然后
看顶点的横坐标是否在所规定的自变量的取值
范围内,根据不同情况求解,也可画出图象,
利用图象求解.
例1 分别在下列范围内求函数 y=x 2-2x-3的最值:
(1)0<x<2;(2)2≤x≤3.
探索新知
解:∵y=x 2-2x-3=(x-1)2-4,
∴图象的顶点坐标为(1,-4).
(1)∵x=1在0<x<2范围内,且a=1>0,
∴当x=1时,y 有最小值,y最小值=-4.
∵x=1是0<x<2范围的中点,在直线x=1两侧的
图象左右对称,端点处取不到,
∴不存在最大值.
探索新知
(2)∵x=1不在2≤x≤3范围内(如图),
而函数 y=x 2-2x-3(2≤x≤3)的图象是抛物线
y=x 2-2x-3的一部分,且当2≤x≤3时,
y 随x 的增大而增大,
∴当x=3时,
y最大值=32-2×3-3=0;
当x=2时,
y最小值=22-2×2-3=-3.
探索新知
总 结
求函数在自变量某一取值范围内的最值,可根据函数增减性进行讨论,或画出函数的图象,借助于图象的直观性求解.
典题精讲
1 二次函数 y=x 2-4x+c 的最小值为0,则c 的值为( )
A.2 B.4 C.-4 D.16
已知0≤x≤ ,那么函数 y=-2x 2+8x-6的最大值是( )
A.-6 B.-2.5
C.2 D.不能确定
B
B
典题精讲
已知y=-x (x+3-a)+1是关于x 的二次函数,当x 的取值范围在
1≤x≤5时,若y 在x=1时取得最大值,则实数a 的取值情况是( )
A.a=9 B.a=5 C.a≤9 D.a≤5
4 二次函数 y=2x 2-6x+1,当0≤x≤5时,y 的取值范围__________.
D
若二次函数 y=x 2+ax+5的图象关于直线 x=-2对称,
且当m≤x≤0时,y 有最大值5,最小值1,则m 的取值范
围是______________.
探索新知
2
知识点
几何面积的最值
利用二次函数求几何图形的面积的最值的一般步骤:
(1)引入自变量;
(2)用含有自变量的代数式分别表示与所求几何图形相
关的量;
(3)由几何图形的特征,列出其面积的计算公式,并且
用函数表示这个面积;
(4)根据函数的关系式及自变量的取值范围求出其最值.
探索新知
用总长度为24 m的不锈钢材料制成如图所示的外观为矩形的框架,其横档和竖档分别与AD,AB平行. 设AB=x m,当x为多少时,矩形框架ABCD的面积S最大 最大面积是多少平方米?
例2
探索新知
1.当矩形的宽AB=x m时,如何用包含x 的代数式表示矩形的长BC
2.矩形的面积S 与矩形的宽x 之间的等量关系是什么
3.你能写出矩形的面积S 与矩形的宽x 之间的函数表达式吗
4.请用配方法将所得到的二次函数一般式转化成顶点式.
5.该二次函数有没有最大值 最大值是多少 此时x 的值是多少
思考:
探索新知
∵
∴ 当x =3时,S 有最大值,且S最大=12m2
答:当x=3时,矩形框架ABCD 的面积S 最大,
最大面积为12 m2.
解:
探索新知
例3 如图,已知△ABC 的面积为2 400 cm2,底边BC 长为80cm.
若点D 在BC 边上,E 在AC 边上,F 在AB 边上,且四
边形BDEF 为平行四边形,设BD=x (cm),
S BDEF=y (cm2),求:
(1)y 与x 之间的函数关系式.
(2)自变量x 的取值范围.
(3)当x 为何值时,y 取得最大值?最大值是多少?
导引:(1)可分别设出△DCE 的边CD上的高和△ABC 的边BC
上的高,根据条件求出△ABC 的边BC 上的高,再利用
相似找出其他等量关系,然后设法用x 表示 BDEF 的边
BD上的高;(2)BD 在BC 边上,最长不超过BC;(3)根据
x 的取值范围及求最值的方法解题.
典题精讲
解:(1)设△DCE 的边CD上的高为h cm,△ABC 的边BC上的
高为b cm,则有S BDEF=xh (cm2).
∵S△ABC= BC·b,
∴2 400= ×80b.∴b=60.
∵四边形BDEF 为平行四边形,
∴DE∥AB.∴△EDC∽△ABC.
∴
∴y=x· =- x 2+60x,即y=- x 2+60x.
典题精讲
(2)自变量x 的取值范围是0<x<80.
(3)由(1)可得 y =- (x-40)2+1 200.
∵a=- <0,0<x<80,
∴当x=40时,y 取得最大值,最大值是1 200.
典题精讲
总 结
本题利用数形结合思想,先利用相似三角形找出各边的关系,再代入数值,用x 表示出h,进而得到 y 与x 之间的函数关系式,利用建模思想,建立用二次函数求几何图形的最大面积的模型,再利用配方法求出最大面积.
典题精讲
如图,已知AB=2,点C 在线段AB上,四边形ACDE 和四边形CBFG 都是正方形. 设BC=x.
(1) AC=_________.
1
2-x
A
C
B
F
G
E
D
典题精讲
(2)设正方形ACDE 和正方形CBFG 的总面积 为S,
用x 表示S 的函数表达式为S=_______________.
(3)总面积S 有最大值还是最小值?这个最大值或
最小值是多少
(4)当总面积S 取最大值或最小值时,点C 在AB 的
什么位置?
(3)S=2x 2-4x+4=2(x-1)2+2.
∵a=2>0,∴S 有最小值,S最小值=2.
(4)当S=2时,2(x-1)2+2=2,解得x=1.
∵AB=2,AC=2-x=1,∴点C 在AB 的中点处.
2x 2-4x+4
典题精讲
2 已知一个直角三角形两直角边长之和为20 cm,则
这个直角三角形的最大面积为( )
A.25 cm2 B.50 cm2
C.100 cm2 D.不确定
3 用一条长为40 cm的绳子围成一个面积为a cm2的长
方形,a 的值不可能为( )
A.20 B.40 C.100 D.120
B
D
典题精讲
4 如图,在矩形ABCD 中,AD=1,AB=2,从较短边AD上找一点E,过这点剪下两个正方形,它们的边长分别是AE,DE,当剪下的两个正方形的面积之和最小时,点E 应选在( )
A.AD 的中点
B.AE∶ED=( -1)∶2
C.AE∶ED= ∶1
D.AE∶ED=( -1)∶2
A
典题精讲
如图,在Rt△ABC 中,∠C=90°,AC=6 cm,BC=2 cm,点P 在边AC上,从点A 向点C 移动,点Q 在边CB上,从点C向点B 移动.若点P,Q 均以1 cm/s的速度同时出发,且当一点移动到终点时, 另一点也随之停止,连接PQ,则线段PQ的最小值是( )
A.20 cm
B.18 cm
C.2 cm
D.3 cm
5
C
学以致用
小试牛刀
在一空旷场地上设计一落地为矩形ABCD 的小屋,AB+BC=10 m,拴住小狗的10 m长的绳子一端固定在B点处,小狗在不能进入小屋内的条件下活动,其可以活
动的区域面积为S (m2).
(1)如图①,若BC=4 m,
则S=________;
1
88πm2
小试牛刀
(2)如图②,现考虑在(1)中矩形ABCD 小屋的右侧以CD 为边拓展一等边三角形CDE 区域,使之变成落地为五边形ABCED 的小屋,其他条件不变,则在BC 的变化过程中,当S 取得最小值时,边BC 的长为________.
小试牛刀
某农场拟建一间矩形种牛饲养室,饲养室的一面靠现有墙(墙足够长),已知计划中的建筑材料可建围墙的总长为50 m.设饲养室长为x (m),占地面积为y (m2).
(1)如图①,问当饲养室长x 为多少时,占地面积y 最大?
(2)如图②,现要求在图中所示位
置留2 m宽的门,且仍使饲养室
的占地面积最大,小敏说:“只
要饲养室长比(1)中的长多2 m就
行了.”请你通过计算,判断小
敏的说法是否正确.
2
小试牛刀
(1)∵ y=x · =- (x-25)2+ ,
∴当x=25时,占地面积y最大,
即当饲养室长为25 m时,占地面积最大.
(2)∵y =x · =- (x-26)2+338,
∴当x=26时,占地面积 y 最大,
即当饲养室长为26 m时,占地面积最大.
∵26-25=1≠2,
∴小敏的说法不正确.
解:
小试牛刀
工人师傅用一块长为10 dm,宽为6 dm的矩形铁皮制作一个无盖
的长方体容器,需要将四角各裁掉一个正方形.(厚度不计)
(1)在图中画出裁剪示意图,用实线表示
裁剪线,虚线表示折痕;并求长方体
底面面积为12 dm2时,裁掉的正方形
边长多大?
(2)若要求制作的长方体的底面长不大于底面宽的五倍,
并将容器进行防锈处理,侧面每平方分米的费用为
0.5元,底面每平方分米的费用为2元,裁掉的正方
形边长多大时,总费用最低,最低为多少?
小试牛刀
(1)如图: 设裁掉的正方形边长为x dm,
由题意可得(10-2x )(6-2x )=12,
即x 2-8x+12=0,解得x=2或x=6(舍去).
答:裁掉的正方形的边长为2 dm.
(2)∵长不大于宽的五倍,∴10-2x≤5(6-2x ),解得x ≤2.5,
又∵x >0,∴0<x≤2.5.
设总费用为w 元,由题意可知w=0.5×2x (16-4x )+2(10-
2x )(6-2x )=4x 2-48x+120=4(x-6)2-24,
∴当0<x≤2.5时,w 随x 的增大而减小,
∴当x=2.5时,w 有最小值,最小值为25.
答:当裁掉边长为2.5 dm的正方形时,总费用最低,最低
费用为25元.
解:
小试牛刀
如图,在△ABC 中,∠B=90°,AB=12 mm,BC=24 mm,动点
P 从点A 开始沿边AB 向B 以2 mm/s的速度移动,动点Q 从点B 开
始沿边BC 向C 以4 mm/s 的速度移动.已知P,Q 分别从A,B 同
时出发,求△PBQ 的面积S (mm2)与出发时间t (s)的函数表达式,并
求出t 为何值时,△PBQ 的面积最大,最大值是多少?
小试牛刀
解:
由题意可知,BP=(12-2t )mm,BQ=4t mm.
∴S= BP·BQ= (12-2t ) · 4t,整理,得
S=-4t 2+24t,易知0<t<6.
∵S=-4t 2+24t=-4(t-3)2+36,
∴当t=3时,S 取得最大值,为36.
故S 与t 的函数表达式为S=-4t 2+24t (0<t<6).
当t=3时,△PBQ 的面积最大,为36 mm2.
小试牛刀
如图①,为美化校园环境,某校计划在一块长为60 m,宽为40 m
的长方形空地上修建一个长方形花圃,并将花圃四周余下的空地修
建成同样宽的通道,设通道宽为a m.
(1)用含a 的式子表示花圃的面积.
(2)如果通道所占面积是整个长方
形空地面积的 ,求出此时通道的宽.
(3)已知某园林公司修建通道、花圃的造价y1(元),y2(元)
与修建面积x (m 2)之间的函数关系如图②所示,如果学
校决定由该公司承建此项目,并要求修建的通道的宽
度不少于2 m且不超过10 m,那么通道宽为多少时,修
建的通道和花圃的总造价最低?最低总造价为多少元?
小试牛刀
(1)由题可知花圃的面积为(60-2a)(40-2a)=
4a 2-200a+2 400(m2).
(2)通道的面积为60×40-(4a 2-200a+2 400)=
-4a 2+200a (m2),
∴-4a 2+200a= ×2 400.
∴4a 2-200a+900=0.
解得a=5或a=45(舍去).
∴通道的宽为5 m.
解:
小试牛刀
(3)设修建的通道和花圃的总造价为y 元.
由题图可求得y1=40x,y2=
再设花圃的面积为b m2,则通道的面积为(2 400-b) m2,
∴b=4a 2-200a+2 400=4(a-25)2-100.
∵2≤a≤10,∴当a=2时,bmax=2 016;
当a=10时,bmin=800,∴800≤b≤2 016.∴y=y1+y2=
40(2 400-b)+35b+20 000,即y=-5b+116 000 (800≤b≤
2 016).∵y 随b 的增大而减小,∴当b=2 016时,y 最小,ymin
=105 920.此时2 016=4a 2-200a+2 400,解得a=2或a=
48(舍去).∴当通道宽为2 m 时,修建的通道和花圃的总
造价最低,为105 920元.
课堂小结
课堂小结
利用二次函数求几何图形面积的最值是二次函数应用的重点之一,解决此类问题的基本方法是:借助已知条件,分析几何图形的性质,确定二次函数表达式,再根据二次函数的图象和性质求出最值,从而解决问题.
同学们,
下节课见!
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