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TUhjnbcbe - 2021/1/21 18:27:00
22.3实际问题与二次函数一、学习目标

1、能运用二次函数分析和解决简单的实际问题,培养分析问题、解决问题的能力和应用数学的意识。

2、经历探索实际问题与二次函数的关系的过程,深刻理解二次函数是刻画现实世界的一个有效的数学模型。

二、知识要点

知识点一、列二次函数解应用题

1、通性解法

列二次函数解应用题与列整式方程解应用题的思路和方法是一致的,不同的是,学习了二次函数后,表示量与量的关系的代数式是含有两个变量的等式。对于应用题要注意以下步骤:

(1)审清题意,弄清题中涉及哪些量,已知量有几个,已知量与变量之间的基本关系是什么,找出等量关系(即函数关系)。

(2)设出两个变量,注意分清自变量和因变量,同时还要注意所设变量的单位要准确。

(3)列函数表达式,抓住题中含有等量关系的语句,将此语句抽象为含变量的等式,这就是二次函数。

(4)按题目要求,结合二次函数的性质解答相应的问题。

(5)检验所得解是否符合实际:即是否为所提问题的答案。

(6)写出答案。

2、题型分析

常见的问题:求最大(小)值(如求最大利润、最大面积、最小周长等)、涵洞、桥梁、抛物体、抛物线、一次函数的模型问题等。解决这些实际问题关键是找等量关系,把实际问题转化为函数问题,列出相关的函数关系式。

知识点二、建立二次函数模型求解实际问题

通性解法一般步骤:

(1)恰当地建立直角坐标系;

(2)将已知条件转化为点的坐标;

(3)合理地设出所求函数关系式;

(4)代入已知条件或点的坐标,求出关系式;

(5)利用关系式求解问题。

三、典型例题讲解

如图所示,有长为24m的篱笆,一面利用墙(墙的最大可用长度a为10m),围成中间隔有一道篱笆的长方形花圃.设花圃的宽AB为xm,面积为S㎡.

(1)求S与x的函数关系式;

(3)能围成面积比45m2更大的花圃吗?如果能,请求出最大面积,并说明围法;如果不能,请说明理由.

由图形可知花圃的宽为AB=xm,长BC为(24-3x)m,则S与x的函数关系式不难求解出,第(2)、(3)问可利用S与x的函数关系式来解答.

(1)设宽AB=xm,则BC=(24-3x)m,

此时面积S=x·(24-3x)=-3x2+24x.

(2)由条件得-3x2+24x=45,

化为x2-8x+15=0,解得x1=5,x2=3.

∵0<24-3x≤10,得,

∴x2=3不符合题意,故AB=5,即花圃的宽为5m.

(3)S=-3x2+24x=-3(x2-8x)=-3(x-4)2+48.

∵,∴当时,.

∴能围成面积比45m2更大的花圃.花圃的长取,宽取,这时有最大面积.

某跳水运动员进行10米跳台跳水训练时,身体(看成一点)在空中的运动路线是如图所示坐标系下经过原点O的一条抛物线(图中标出的数据为已知条件).在跳某个规定动作时,正常情况下,该运动员在空中的最高处距水面米,入水处距池边的距离为4米,运动员在距水面高度为5米以前,必须完成规定的翻腾动作,并调整好入水姿势,否则就会出现失误.

(1)求这条抛物线的解析式;

(2)在某次试跳中,测得运动员在空中的运动路线是(1)中的抛物线,且运动员在空中调整好入水姿势时,距池边的水平距离为米,问此次跳水会不会失误?并通过计算说明理由.

(1)在给出的直角坐标系中,要确定抛物线的解析式,就要确定抛物线上三个点的坐标,如起跳点O(0,0),入水点(2,-10),最高点的纵点标为.

(2)求出抛物线的解析式后,要判断此次跳水会不会失误,就是要看当该运动员在距池边水平距离为米.时,该运动员是不是距水面高度为5米.

(1)在给定的直角坐标系下,设最高点为A,入水点为B,抛物线由题意,知O(0,0),B(2,-10),且顶点A的纵坐标为2/3.

解得或

∵抛物线对称轴在轴右侧,∴

又∵抛物线开口向下,∴a<0,b>0

∴抛物线的解析式为

(2)当运动员在空中距池边的水平距离为米时,

即时,

∴此时运动员距水面的高为因此,此次跳水会失误.

如图,在平行四边形ABCD中,AD=4cm,∠A=60°,BD⊥AD.动点P从A出发,以1cm/s的速度沿A→B→C的路线匀速运动,过点P作直线PM,使PM⊥AD.

(1)当点P运动2s时,设直线PM与AD相交于点E,求△APE的面积;

(2)当点P运动2s时,另一动点Q也从A出发沿A→B→C的路线运动,且在AB上以1cm/s的速度匀速运动,在BC上以2cm/s的速度匀速运动.过Q作直线QN,使QN∥PM.设点Q运动的时间为ts(0≤t≤10),直线PM与QN截平行四边形ABCD所得图形的面积为Scm2.

①S关于t的函数关系式;

②求S的最大值.

本题集代数、几何知识为一体,综合性较强.问题(1)涉及∠A=60°,△APE为直角三角形,必然运用到勾股定理;问题(2)应运用分类讨论的数学思想,即点P,点Q运动的位置有三种情形.而求S的最大值时,要充分运用二次函数的性质及自变量的取值范围.

(1)当点P运动2s时,AP=2cm,由∠A=60°,

知AE=1cm,,∴.

(2)①当0≤t≤6时,点P与点Q都在AB上运动,设PM与AD交于点G,QN与AD交于点F,

则AQ=t,,AP=t+2,.

∴此时两平行线截平行四边形ABCD的面积为.

当6≤t≤8时,点P在BC上运动,点Q仍在AB上运动.

设PM与DC交于点G,QN与AD交于点F,

则AQ=t,,BP=t-6,CP=10-t,,

而,故此时两平行线截平行四边形ABCD的面积为.

当8≤t≤10时,点P和点Q都在BC上运动.设PM与DC交于点G,QN与DC交于点F,

则CQ=20-2t,,CP=10-t,.

∴此时两平行线截平行四边形ABCD的面积为.

故S关于t的函数关系式为

②当0≤t≤6时,S的最大值为;

当6≤t≤8时,S的最大值为;当8≤t≤10时,S的最大值为;

所以当t=8时,S有最大值为.

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