
知識導航
題型精講
題型一:拱橋類問題
【例1】甲秀樓是貴陽市一張靚麗的名片.如圖①,甲秀樓的橋拱截面 SKIPIF 1 < 0 可視為拋物線的一部分,在某一時刻,橋拱內的水面寬 SKIPIF 1 < 0 ,橋拱頂點 SKIPIF 1 < 0 到水面的距離是 SKIPIF 1 < 0 .
(1)按如圖②所示建立平面直角坐標系,求橋拱部分拋物線的函數表達式;
(2)一只寬為 SKIPIF 1 < 0 的打撈船徑直向橋駛來,當船駛到橋拱下方且距 SKIPIF 1 < 0 點 SKIPIF 1 < 0 時,橋下水位剛好在 SKIPIF 1 < 0 處.有一名身高 SKIPIF 1 < 0 的工人站立在打撈船正中間清理垃圾,他的頭頂是否會觸碰到橋拱,請說明理由(假設船底與水面齊平);
(3)如圖③,橋拱所在的函數圖象是拋物線 SKIPIF 1 < 0 ,該拋物線在 SKIPIF 1 < 0 軸下方部分與橋拱 SKIPIF 1 < 0 在平靜水面中的倒影組成一個新函數圖象.將新函數圖象向右平移 SKIPIF 1 < 0 個單位長度,平移后的函數圖象在 SKIPIF 1 < 0 時, SKIPIF 1 < 0 的值隨 SKIPIF 1 < 0 值的增大而減小,結合函數圖象,求 SKIPIF 1 < 0 的取值范圍.
【答案】(1)y= SKIPIF 1 < 0 x2+2x(0≤x≤8);(2)他的頭頂不會觸碰到橋拱,理由見詳解;(3)5≤m≤8
【分析】(1)設二次函數的解析式為:y=a(x-8)x,根據待定系數法,即可求解;
(2)把:x =1,代入y= SKIPIF 1 < 0 x2+2x,得到對應的y值,進而即可得到結論;
(3)根據題意得到新函數解析式,并畫出函數圖像,進而即可得到m的范圍.
【詳解】(1)根據題意得:A(8,0),B(4,4),設二次函數的解析式為:y=a(x-8)x,
把(4,4)代入上式,得:4=a×(4-8)×4,解得: SKIPIF 1 < 0 ,
∴二次函數的解析式為:y= SKIPIF 1 < 0 (x-8)x= SKIPIF 1 < 0 x2+2x(0≤x≤8);
(2)由題意得:x=0.4+1.2÷2=1,代入y= SKIPIF 1 < 0 x2+2x,得y= SKIPIF 1 < 0 ×12+2×1= SKIPIF 1 < 0 >1.68,
答:他的頭頂不會觸碰到橋拱;
(3)由題意得:當0≤x≤8時,新函數表達式為:y= SKIPIF 1 < 0 x2-2x,
當x<0或x>8時,新函數表達式為:y=- SKIPIF 1 < 0 x2+2x,
∴新函數表達式為: SKIPIF 1 < 0 ,∵將新函數圖象向右平移 SKIPIF 1 < 0 個單位長度,
∴ SKIPIF 1 < 0 (m,0), SKIPIF 1 < 0 (m+8,0), SKIPIF 1 < 0 (m+4,-4),如圖所示,
根據圖像可知:當m+4≥9且m≤8時,即:5≤m≤8時,平移后的函數圖象在 SKIPIF 1 < 0 時, SKIPIF 1 < 0 的值隨 SKIPIF 1 < 0 值的增大而減?。?br>題型二:實際運用類問題
【例2】如今我國的大棚(如圖1)種植技術已十分成熟.小明家的菜地上有一個長為16米的蔬菜大棚,其橫截面頂部為拋物線型,大棚的一端固定在離地面高1米的墻體 SKIPIF 1 < 0 處,另一端固定在離地面高2米的墻體 SKIPIF 1 < 0 處,現對其橫截面建立如圖2所示的平面直角坐標系.已知大棚上某處離地面的高度 SKIPIF 1 < 0 (米)與其離墻體 SKIPIF 1 < 0 的水平距離 SKIPIF 1 < 0 (米)之間的關系滿足 SKIPIF 1 < 0 ,現測得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 兩墻體之間的水平距離為6米.
圖2
(1)直接寫出 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 的值;
(2)求大棚的最高處到地面的距離;
(3)小明的爸爸欲在大棚內種植黃瓜,需搭建高為 SKIPIF 1 < 0 米的竹竿支架若干,已知大棚內可以搭建支架的土地平均每平方米需要4根竹竿,則共需要準備多少根竹竿?
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ;(2) SKIPIF 1 < 0 米;(3)352
【分析】(1)根據題意,可直接寫出點A點B坐標,代入 SKIPIF 1 < 0 ,求出b、c即可;
(2)根據(1)中函數解析式直接求頂點坐標即可;
(3根據 SKIPIF 1 < 0 ,先求得大棚內可以搭建支架的土地的寬,再求得需搭建支架的面積,最后根據每平方米需要4根竹竿計算即可.
【詳解】解:(1)由題意知點A坐標為 SKIPIF 1 < 0 ,點B坐標為 SKIPIF 1 < 0 ,
將A、B坐標代入 SKIPIF 1 < 0 得: SKIPIF 1 < 0 解得: SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ;
(2)由 SKIPIF 1 < 0 ,可得當 SKIPIF 1 < 0 時, SKIPIF 1 < 0 有最大值 SKIPIF 1 < 0 ,
即大棚最高處到地面的距離為 SKIPIF 1 < 0 米;
(3)由 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,又因為 SKIPIF 1 < 0 ,
可知大棚內可以搭建支架的土地的寬為 SKIPIF 1 < 0 (米),
又大棚的長為16米,故需要搭建支架部分的土地面積為 SKIPIF 1 < 0 (平方米)
共需要 SKIPIF 1 < 0 (根)竹竿.
題型三:體育活動類問題
【例3】2022年北京冬奧會即將召開,激起了人們對冰雪運動的極大熱情.如圖是某跳臺滑雪訓練場的橫截面示意圖,取某一位置的水平線為軸,過跳臺終點作水平線的垂線為軸,建立平面直角坐標系.圖中的拋物線近似表示滑雪場地上的一座小山坡,某運動員從點正上方米處的點滑出,滑出后沿一段拋物線運動.
(1)當運動員運動到離處的水平距離為米時,離水平線的高度為米,求拋物線的函數解析式(不要求寫出自變量的取值范圍);
(2)在(1)的條件下,當運動員運動水平線的水平距離為多少米時,運動員與小山坡的豎直距離為米?
(3)當運動員運動到坡頂正上方,且與坡頂距離超過米時,求的取值范圍.
【答案】(1);(2)12米;(3).
【分析】(1)根據題意可知:點A(0,4)點B(4,8),利用待定系數法代入拋物線即可求解;
(2)高度差為1米可得可得方程,由此即可求解;
(3)由拋物線可知坡頂坐標為 ,此時即當時,運動員運動到坡頂正上方,若與坡頂距離超過米,即,由此即可求出b的取值范圍.
【詳解】解:(1)根據題意可知:點A(0,4),點B(4,8)代入拋物線得,
,解得:,∴拋物線的函數解析式;
(2)∵運動員與小山坡的豎直距離為米,∴,
解得:(不合題意,舍去), ,
故當運動員運動水平線的水平距離為12米時,運動員與小山坡的豎直距離為米;
(3)∵點A(0,4),∴拋物線,
∵拋物線,∴坡頂坐標為 ,
∵當運動員運動到坡頂正上方,且與坡頂距離超過米時,
∴,解得:.
提分訓練
1.(2021·浙江)如圖1是一座拋物線型拱橋側面示意圖.水面寬AB與橋長CD均為24m,在距離D點6米的E處,測得橋面到橋拱的距離EF為1.5m,以橋拱頂點O為原點,橋面為x軸建立平面直角坐標系.
(1)求橋拱項部O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,過相鄰兩根支柱頂端的鋼纜呈形狀相同的拋物線,其最低點到橋面距離為1m.
①求出其中一條鋼纜拋物線的函數表達式.
②為慶祝節(jié)日,在鋼纜和橋拱之間豎直裝飾若干條彩帶,求彩帶長度的最小值.
【答案】(1)6m;(2)①;②2m
【分析】(1)設,由題意得,求出拋物線圖像解析式,求當x=12或x=-12時y1的值即可;
(2)①由題意得右邊的拋物線頂點為,設,將點H代入求值即可;
②設彩帶長度為h,則,代入求值即可.
【詳解】解(1)設,由題意得,,,
,當時,,橋拱頂部離水面高度為6m.
(2)①由題意得右邊的拋物線頂點為,設,
,,,,(左邊拋物線表達式:)
②設彩帶長度為h,則,當時,,
答:彩帶長度的最小值是2m .
2.下圖是某同學正在設計的一動畫示意圖,軸上依次有,,三個點,且,在上方有五個臺階(各拐角均為),每個臺階的高、寬分別是1和1.5,臺階到軸距離.從點處向右上方沿拋物線:發(fā)出一個帶光的點.
(1)求點的橫坐標,且在圖中補畫出軸,并直接指出點會落在哪個臺階上;
(2)當點落到臺階上后立即彈起,又形成了另一條與形狀相同的拋物線,且最大高度為11,求的解析式,并說明其對稱軸是否與臺階有交點;
(3)在軸上從左到右有兩點,,且,從點向上作軸,且.在沿軸左右平移時,必須保證(2)中沿拋物線下落的點能落在邊(包括端點)上,則點橫坐標的最大值比最小值大多少?
(注:(2)中不必寫的取值范圍)
【答案】(1),見解析,點會落在的臺階上;(2),其對稱軸與臺階有交點;(3).
【分析】(1)二次函數與坐標軸的交點坐標可以直接算出,根據點的坐標可以確定軸,利用函數的性質可以判斷落在那個臺階上;
(2)利用二次函數圖象的平移來求解拋物線,再根據函數的對稱軸的值來判斷是否與臺階有交點;
(3)抓住二次函數圖象不變,是在左右平移,要求點橫坐標的最大值比最小值大多少,利用臨界點法,可以確定什么時候橫坐標最大,什么時候橫坐標最小,從而得解.
【詳解】解:(1)當,,解得:,
在左側,,關于對稱,軸與重合,如下圖:
由題意在坐標軸上標出相關信息,當時,,解得:,
,∴點會落在的臺階上,坐標為,
(2)設將拋物線,向下平移5個單位,向右平移的單位后與拋物線重合,則拋物線的解析式為:,
由(1)知,拋物線過,將代入,,
解得:(舍去,因為是對稱軸左邊的部分過),拋物線:,
關于,且,其對稱軸與臺階有交點.
(3)由題意知,當沿軸左右平移,恰使拋物線下落的點過點時,此時點的橫坐標值最大;
當,,解得:(取舍),故點的橫坐標最大值為:,
當沿軸左右平移,恰使拋物線下落的點過點時,此時點的橫坐標值最?。?br>當,,解得:(舍去),故點的橫坐標最小值為:,
則點橫坐標的最大值比最小值大:,故答案是:.
3.如圖①是甲,乙兩個圓柱形水槽的軸截面示意圖,乙槽中有一圓柱形實心鐵塊立放其中(圓柱形實心鐵塊的下底面完全落在乙槽底面上),現將甲槽中的水勻速注入乙槽,甲,乙兩個水槽中水的深度 SKIPIF 1 < 0 與注水時間 SKIPIF 1 < 0 之間的關系如圖②所示,根據圖象解答下列問題:
(1)圖②中折線 SKIPIF 1 < 0 表示_____________槽中水的深度與注入時間之間的關系;線段 SKIPIF 1 < 0 表示_____________槽中水的深度與注入時間之間的關系;鐵塊的高度為_____________ SKIPIF 1 < 0 .
(2)注入多長時間,甲?乙兩個水槽中水的深度相同?(請寫出必要的計算過程)
【答案】(1)乙,甲,16;(2)2分鐘
【分析】(1)根據圖象分析可知水深減少的圖象為甲槽的,水深增加的為乙槽的,并水深16cm之后增加的變慢,即可得到鐵塊的高度;
(2)利用待定系數法求出兩個水槽中水深與時間的解析式,即可求解.
【詳解】解:(1)圖②中折線 SKIPIF 1 < 0 表示乙槽中水的深度與注入時間之間的關系;
線段 SKIPIF 1 < 0 表示甲槽中水的深度與放出時間之間的關系;鐵塊的高度為16 SKIPIF 1 < 0 .
(2)設甲槽中水的深度為 SKIPIF 1 < 0 ,把 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 代入,可得
SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ,∴甲槽中水的深度為 SKIPIF 1 < 0 ,
根據圖象可知乙槽和甲槽水深相同時,在DE段,
設乙槽DE段水的深度為 SKIPIF 1 < 0 ,把 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 代入,可得
SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ,∴甲槽中水的深度為 SKIPIF 1 < 0 ,
∴甲?乙兩個水槽中水的深度相同時, SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ,
故注入2分鐘時,甲?乙兩個水槽中水的深度相同.
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