二次函数的实际运用
第一部分:基础知识储备
类型一:商品销售问题,公式如下
(1)利润=售价-进价=进价×利润率
(2)利润率=利润×100%
(3)总利润=总售价-总进价=销售量×(单件售价-单件成本)
要求最大最小值,则只需要根据二次函数区间最值的方法来求解即可,具体参考第三招。
类型二:面积问题
求完长度后一定要检查是否符合题意,比如长度一定要是正数;靠墙围篱笆则长度不能超过墙的长度;表示面积时要注意是否有门等。要熟悉一元二次方程的解法和二次函数最值求法。
类型三和类型四:建筑隧道拱桥问题与抛球喷水等问题
若题目中没有坐标系,建立适当坐标系解题,一般顶点为坐标原点或者顶点在y轴上,把题目中的线段长准确的转化成坐标。关键是要熟悉二次函数的图像性质。
类型五:动点产生的动态图问题
这一类的难点在于分析运动过程,主要方法是分别表示出每一段的函数解析式,判断临界值和最值。
第二部分:典型例题分析
类型一:利润问题
例 1 某超市经销A、B两种商品.商品A每千克成本为20元,经试销发现,该种商品每天销售量y(千克)与销售单价x(元/千克)满足一次函数关系,其每天销售单价、销售量的对应值如表所示:
销售单价x(元/千克) 25 30 35 40
销售量y(千克) 50 40 30 20
商品B的成本为6元/千克,销售单价为10元/千克,但每天供货总量只有60千克,且能当天销售完.为了让利消费者,超市开展了“买一送一”活动,即买1千克的商品A,免费送1千克的商品B.
(1)求y(千克)与x(元/千克)之间的函数表达式;
(2)设这两种商品的每天销售总利润为w元,求出w(元)与x的函数关系式;
(3)若商品A的售价不低于成本,不高于成本的180%,当销售单价定为多少时,才能使当天的销售总利润最大 最大利润是多少 (总利润=两种商品的销售总额-两种商品的成本)
【解答】(1)设y与x之间的函数表达式为y= kx+b(k≠0),将表中数据(30,40)、(40,20)代入得:
解得:
∴y与x之间的函数表达式为y=-2x+100;
(2)由y≤60,得x≥20,
由y≥0,得x≤50,∴20≤x≤50.
w=(x 20≤
由题意知
时,w随x的增大而增大, 时,w的最大值=408,
答:当销售单价定为36元时,才能使当天的销售总利润最大,最大利润是408元.
类型二:面积问题
例 2 某农场计划建造一个矩形养殖场,为充分利用现有资源,该矩形养殖场一面靠墙(墙的长度为10m),另外三面用栅栏围成,中间再用栅栏把它分成两个面积为1:2的矩形,已知栅栏的总长度为24m,设较小矩形的宽为 xm(如图).
(1)若矩形养殖场的总面积为: 求此时x的值;
(2)当x为多少时,矩形养殖场的总面积最大 最大值为多少
【解答】(1)根据题意知:较大矩形的宽为2xm,长为
解得x=2或x=6,
经检验,x=6时,3x=18>10不符合题意,舍去,
答:此时x的值为2;
(2)设矩形养殖场的总面积是
∵墙的长度为10m,
根据题意得:
∴当 时,y取最大值,最大值为
答:当 时,矩形养殖场的总面积最大,最大值为
类型三:建筑隧道拱桥等问题
例 3 如图1是一座抛物线型拱桥侧面示意图.水面宽AB与桥长CD均为24m,在距离D点6米的E处,测得桥面到桥拱的距离EF为1.5m,以桥拱顶点O为原点,桥面为x轴建立平面直角坐标系.
(1)求桥拱顶部O离水面的距离.
(2)如图2,桥面上方有3根高度均为4m的支柱CG,OH,DI,过相邻两根支柱顶端的钢缆呈形状相同的抛物线,其最低点到桥面距离为1m.
①求出其中一条钢缆抛物线的函数表达式.
②为庆祝节日,在钢缆和桥拱之间竖直装饰若干条彩带,求一条彩带长度的最小值.
【解答】(1)根据题意可知点F的坐标为(6,-1.5),
可设拱桥侧面所在二次函数表达式为:
将F(6,-1.5)代入 有: 求得
当x=12时, ∴桥拱顶部离水面高度为6m.
(2)①由题意可知右边钢缆所在抛物线的顶点坐标为(6,1),可设其表达式为
将H(0,4)代入其表达式有: 求得
∴右边钢缆所在抛物线表达式为:
,同理可得左边钢缆所在抛物线表达式为:
②设彩带的长度为 Lm,
则
∴当x=4时,
答:彩带长度的最小值是2m.
类型四:抛球喷水问题
例 4 如图①,灌溉车沿着平行于绿化带底部边线l的方向行驶,为绿化带浇水.喷水口H离地竖直高度为h(单位:m),如图②,可以把灌溉车喷出水的上、下边缘抽象为平面直角坐标系中两条抛物线的部分图象,把绿化带横截面抽象为矩形DEFG,其水平宽度.DE=3m,,竖直高度为EF的长.下边缘抛物线是由上边缘抛物线向左平移得到的,上边缘抛物线最高点A离喷水口的水平距离为2m,高出喷水口0.5m,灌溉车到l的距离OD为d(单位:m).若当h=1.5m,EF=0.5m时,解答下列问题.
(1)求上边缘抛物线的函数解析式,并求喷出水的最大射程OC;
(2)求出上、下边缘两个抛物线高度差的最大值;
(3)要使灌溉车行驶时喷出的水能浇灌到整个绿化带,直接写出d的取值范围 .
【解答】(1)由题意得A(2,2)是上边缘抛物线的顶点,设
∵抛物线过点((0,1.5),
∴上边缘抛物线的函数解析式为
当y=0时, 解得 (舍去),
∴喷出水的最大射程OC为6m;
(2)∵对称轴为直线x=2,
∴点(0,1.5)的对称点为(4,1.5),
∴下边缘抛物线是由上边缘抛物线向左平移4m得到的,
∴点B的坐标为(2,0),
∵上边缘抛物线 在0∴当x=2时,上、下边缘两个抛物线高度差的最大值为2;
∴点F的纵坐标为0.5,
解得
当x>2时,y随x的增大而减小,x>2
∴当2≤x≤6时,要使
则
∵当0≤x≤2时,y随x的增大而增大,且x=0时,y=1.5>0.5,
∴当0≤x≤6时,要使
灌溉车行驶时喷出的水能浇灌到整个绿化带,
∴d的最大值为
再看下边缘抛物线,喷出的水能浇灌到绿化带底部的条件是
∴d的最小值为2,
综上所述,d的取值范围是
第三部分:针对提高训练
练 1 如图,是一名男生推铅球时,铅球行进过程中形成的抛物线.按照图中所示的平面直角坐标系,铅球行进高度y(单位:m)与水平距离x(单位:m)之间的关系是 则铅球推出的水平距离OA的长是 m.
练2 如图是抛物线形拱桥,当拱顶离水面2米时,水面宽6米,水面下降 米,水面宽8米.
练 3 如图,水池中心点O处竖直安装一水管,水管喷头喷出抛物线形水柱,喷头上下移动时,抛物线形水柱随之竖直上下平移,水柱落点与点O在同一水平面.安装师傅调试发现,喷头高2.5m时,水柱落点距O点2.5m;喷头高4m时,水柱落点距O点3m.那么喷头高 m时,水柱落点距O点4m.
练4 李大爷每天到批发市场购进某种水果进行销售,这种水果每箱10千克,批发商规定:整箱购买,一箱起售,每人一天购买不超过10箱;当购买1箱时,批发价为8.2元/千克,每多购买1箱,批发价每千克降低0.2元.根据李大爷的销售经验,这种水果售价为12元/千克时,每天可销售1箱;售价每千克降低0.5元,每天可多销售1箱.
(1)请求出这种水果批发价y(元/千克)与购进数量x(箱)之间的函数关系式;
(2)若每天购进的这种水果需当天全部售完,请你计算,李大爷每天应购进这种水果多少箱,才能使每天所获利润最大 最大利润是多少
练 5 为落实国家《关于全面加强新时代大中小学劳动教育的意见》,某校准备在校园里利用围墙(墙长12m)和21m长的篱笆墙,围成Ⅰ、Ⅱ两块矩形劳动实践基地.某数学兴趣小组设计了两种方案(除围墙外,实线部分为篱笆墙,且不浪费篱笆墙),请根据设计方案回答下列问题:
(1)方案一:如图①,全部利用围墙的长度,但要在Ⅰ区中留一个宽度.AE=1m的水池,且需保证总种植面积为 试分别确定CG、DG的长;
(2)方案二:如图②,使围成的两块矩形总种植面积最大,请问BC应设计为多长 此时最大面积为多少
练 6 甲秀楼是贵阳市一张靓丽的名片.如图①,甲秀楼的桥拱截面OBA可视为抛物线的一部分,在某一时刻,桥拱内的水面宽OA=8m,桥拱顶点B到水面的距离是4m.
(1)按如图②所示建立平面直角坐标系,求桥拱部分抛物线的函数表达式;
(2)一只宽为1.2m的打捞船径直向桥驶来,当船驶到桥拱下方且距O点0.4m时,桥下水位刚好在OA处,有一名身高1.68m的工人站立在打捞船正中间清理垃圾,他的头顶是否会触碰到桥拱,请说明理由(假设船底与水面齐平).
(3)如图③,桥拱所在的函数图象是抛物线 该抛物线在x轴下方部分与桥拱OBA在平静水面中的倒影组成一个新函数图象.将新函数图象向右平移m(m>0)个单位长度,平移后的函数图象在8≤x≤9时,y的值随x值的增大而减小,结合函数图象,求m的取值范围.
练 7 第24届冬奥会(也称2022年北京冬奥会)于2022年2月4日至2月20日在中国北京举行,北京成为了历史上第一座既举办过夏奥会又举办过冬奥会的城市.冬奥会上跳台滑雪是一项极为壮观的运动.运动员经过助滑、起跳、空中飞行和着陆,整个动作连贯一致,一气呵成,如图,某运动员穿着滑雪板,经过助滑后,从倾斜角(
的跳台A点以速度v 沿水平方向跳出,若忽略空气阻力影响,水平方向速度将保持不变.同时,由于受重力作用,运动员沿竖直方向会加速下落,因此,运动员在空中飞行的路线是抛物线的一部分,已知该运动员在B点着陆,AB=150m. 且 忽略空气阻力,请回答下列问题:
(1)求该运动员从跳出到着陆垂直下降了多少m
(2)以A为坐标原点建立直角坐标系,求该抛物线表达式;
(3)若该运动员在空中共飞行了4s,求他飞行2s后,垂直下降了多少m
练 8 跳台滑雪运动可分为助滑、起跳、飞行和落地四个阶段,运动员起跳后飞行的路线是抛物线的一部分(如图中实线部分所示),落地点在着陆坡(如图中虚线部分所示)上,着陆坡上的基准点K为飞行距离计分的参照点,落地点超过K点越远,飞行距离分越高.2022年北京冬奥会跳台滑雪标准台的起跳台的高度OA为66m,基准点K到起跳台的水平距离为75m,高度为 hm(h为定值).设运动员从起跳点A起跳后的高度y(m)与水平距离x(m)之间的函数关系为
(1)c的值为 ;
(2)①若运动员落地点恰好到达K点,且此时 求基准点K的高度h;
②若 时,运动员落地点要超过K点,则b的取值范围为 ;
(3)在(2)的条件下,若运动员飞行的水平距离为25m时,恰好达到最大高度76m,试判断他的落地点能否超过K点,并说明理由.
【练1】解: ∴当y=0时,0 解得x =-2,x =10,∴OA=10m,故答案为:10.
【练2】解:以水面所在的直线AB为x轴,以过拱顶C且垂直于AB的直线为y轴建立平面直角坐标系,O为原点,
由题意可得:AO=OB=3米,C坐标为(0,2),
通过以上条件可设顶点式:
把A点坐标(-3,0)代入抛物线解析式得,
9a+2=0,解得:
所以抛物线解析式为
当x=4时,
∴水面下降 米,故答案为:
【练3】解:由题意可知,在调整喷头高度的过程中,水柱的形状不发生变化,
当喷头高2.5m时,可设 将(2.5,0)代入解析式得出6.25a+2.5b+2.5=0,
整理得2.5a+b+1=0①;喷头高4m时,可设y= ;将(3,0)代入解析式得9a+3b+4=0②,联立可求出 设喷头高为h时,水柱落点距O点4m,∴此时的解析式为 将(4,0)代入可得 =0,解得h=8. 故答案为:8.
【练4】解:(1)根据题意得:y=8.2-0.2(x-1)=-0.2x+8.4(1≤x≤10,x为整数),
答:这种水果批发价y(元/千克)与购进数量x(箱)之间的函数关系式为y=-0.2x+8.4(1≤x≤10,x为整数);
(2)设李大爷每天所获利润是w元,
由题意得:w=[12-0.5(x-1)-(-0.2x+8.4)]×
∵-3<0,x为正整数,且
∴x=7时,w取最大值,最大值.为 元),
答:李大爷每天应购进这种水果7箱,才能使每天所获利润最大,最大利润140元.
【练5】解:(1)∵(21-12)÷3=3(m),∴Ⅰ、Ⅱ两块矩形的面积为
设水池的长为 am,则水池的面积为 ∴36-a=32,解得a=4,∴DG=4m,
∴CG=CD-DG=12-4=8(m),即CG的长为8m、DG的长为4m;
(2)设BC长为 xm,则CD长度为21-3x,
∴总种植面积为( ∴当 时,总种植面积有最大值为 即BC应设计为 m总种植面积最大,此时最大面积为
【练6】解:(1)如图②,由题意得:水面宽OA是8m,桥拱顶点B到水面的距离是4m,
结合函数图象可知,顶点B(4,4),点O(0,0),设二次函数的表达式为 将点O(0,0)代入函数表达式,解得: ∴二.次函数的表达式为 即 8);
(2)工人不会碰到头,理由如下:
∵打捞船距O点0.4m,打捞船宽1.2m,工人直立在打捞船中间,
由题意得:工人距O点距离为 将x=1代入 解得: ∴此时工人不会碰到头;
(3)抛物线 在x轴上方的部分与桥拱在平静水面中的倒影关于x轴成轴对称.
如图所示,
新函数图象的对称轴也是直线:x=4,
将新函数图象向右平移m个单位长度,可得平移后的函数图象,
如图上图所示,
∵平移不改变图形形状和大小,∴平移后函数图象的对称轴是直线x=4+m,
∴当m≤x≤4+m或x≥8+m时,y的值随x值的增大而减小,
∴当8≤x≤9时,y的值随x值的增大而减小,结合函数图象,
得m的取值范围是:①m≤8且4+m≥9,得5≤m≤8,②8+m≤8,得m≤0,
由题意知m>0,∴m≤0不符合题意,舍去,综上所述,m的取值范围是5≤m≤8.
【练7】解:(1)如图,以A为原点,建立平面直角坐标系. 过点B作BD⊥y轴于点D.
在RtΔOBD中,OD=AB·sin37°=150×0.6=90(m),
(2)在Rt△OBD中, =120(m),∴B(-120,-90),
由题意抛物线顶点为(0,0),经过((-120,-90).
设抛物线的解析式为 则有 ∴抛物线的解析式为y=
(3)当x=-60时,y=-22.5,
∴他飞行2s后,垂直下降了22.5m.
【练8】解:(1)∵起跳台的高度OA为66m,∴A(0,
66),把A(0,66)代入 得:c=66,
66,∵基准点K到起跳台的水平距离为75m,
∴y= ∴.基准点K的高度h为21m;
∵运动员落地点要超过K点, 时,y>21,即 解得
(3)他的落地点能超过K点,理由如下:
∵运动员飞行的水平距离为25m时,恰好达到最大高度76m,∴抛物线的顶点为(25,76),
设抛物线解析式为 把(0,66)代入得: 解得a= ∴抛物线解析式为 76,
当x=75时, >21,∴他的落地点能超过K点.