25. 如图①,是一名运动员在排球场比赛中跳发球的过程,球的飞行路线可以用二次函数 $ y= a(x+2)^2+k(a<0) $ 如图②刻画,其中 y 轴是球网所在的位置,x 轴是水平地面,排球飞行的水平距离 x(单位:m)与其飞行的高度 y(单位:m)的变化规律如表(排球场地标准:长 18 m,宽 9 m):
| x | … | -5 | -4 | -2 | 0 | … |
| y | … | m | n | 3 | 2.92 | … |
(1)① $ m= $
② 求函数的表达式;
② 由题意,函数表达式为$y=a(x+2)^2+k$,当$x=-2$时,$y=3$,则顶点纵坐标$k=3$,即$y=a(x+2)^2+3$。将$x=0$,$y=2.92$代入得:$2.92=a(0+2)^2+3$,解得$4a=-0.08$,$a=-0.02$。故函数表达式为$y=-0.02(x+2)^2+3$。
(2)① 排球的落点是 A,求点 A 的坐标;
① 令$y=0$,则$-0.02(x+2)^2+3=0$,$(x+2)^2=150$,$x+2=\pm\sqrt{150}$。因落点在$y$轴右侧,取$x+2=\sqrt{150}$,$x=\sqrt{150}-2\approx10.25$,故点$A$坐标为$(10.25,0)$。
② 排球运动员击球高为 2 m,请通过计算说明该运动员有没有踩线犯规.(友情提示:C 到 y 轴的距离大于 9 m)
② 令$y=2$,则$2=-0.02(x+2)^2+3$,$(x+2)^2=50$,$x+2=\pm5\sqrt{2}$。击球点在$y$轴左侧,取$x+2=-5\sqrt{2}$,$x=-2-5\sqrt{2}\approx-9.07$。击球点到$y$轴距离为$\vert x\vert\approx9.07\gt9$,故未踩线犯规。
| x | … | -5 | -4 | -2 | 0 | … |
| y | … | m | n | 3 | 2.92 | … |
(1)① $ m= $
2.82
,$ n= $2.92
;② 求函数的表达式;
② 由题意,函数表达式为$y=a(x+2)^2+k$,当$x=-2$时,$y=3$,则顶点纵坐标$k=3$,即$y=a(x+2)^2+3$。将$x=0$,$y=2.92$代入得:$2.92=a(0+2)^2+3$,解得$4a=-0.08$,$a=-0.02$。故函数表达式为$y=-0.02(x+2)^2+3$。
(2)① 排球的落点是 A,求点 A 的坐标;
① 令$y=0$,则$-0.02(x+2)^2+3=0$,$(x+2)^2=150$,$x+2=\pm\sqrt{150}$。因落点在$y$轴右侧,取$x+2=\sqrt{150}$,$x=\sqrt{150}-2\approx10.25$,故点$A$坐标为$(10.25,0)$。
② 排球运动员击球高为 2 m,请通过计算说明该运动员有没有踩线犯规.(友情提示:C 到 y 轴的距离大于 9 m)
② 令$y=2$,则$2=-0.02(x+2)^2+3$,$(x+2)^2=50$,$x+2=\pm5\sqrt{2}$。击球点在$y$轴左侧,取$x+2=-5\sqrt{2}$,$x=-2-5\sqrt{2}\approx-9.07$。击球点到$y$轴距离为$\vert x\vert\approx9.07\gt9$,故未踩线犯规。
答案
(1)① 2.82;2.92
② 由题意,函数表达式为$y=a(x+2)^2+k$,当$x=-2$时,$y=3$,则顶点纵坐标$k=3$,即$y=a(x+2)^2+3$。将$x=0$,$y=2.92$代入得:$2.92=a(0+2)^2+3$,解得$4a=-0.08$,$a=-0.02$。故函数表达式为$y=-0.02(x+2)^2+3$。
(2)① 令$y=0$,则$-0.02(x+2)^2+3=0$,$(x+2)^2=150$,$x+2=\pm\sqrt{150}$。因落点在$y$轴右侧,取$x+2=\sqrt{150}$,$x=\sqrt{150}-2\approx10.25$,故点$A$坐标为$(10.25,0)$。
② 令$y=2$,则$2=-0.02(x+2)^2+3$,$(x+2)^2=50$,$x+2=\pm5\sqrt{2}$。击球点在$y$轴左侧,取$x+2=-5\sqrt{2}$,$x=-2-5\sqrt{2}\approx-9.07$。击球点到$y$轴距离为$\vert x\vert\approx9.07\gt9$,故未踩线犯规。
② 由题意,函数表达式为$y=a(x+2)^2+k$,当$x=-2$时,$y=3$,则顶点纵坐标$k=3$,即$y=a(x+2)^2+3$。将$x=0$,$y=2.92$代入得:$2.92=a(0+2)^2+3$,解得$4a=-0.08$,$a=-0.02$。故函数表达式为$y=-0.02(x+2)^2+3$。
(2)① 令$y=0$,则$-0.02(x+2)^2+3=0$,$(x+2)^2=150$,$x+2=\pm\sqrt{150}$。因落点在$y$轴右侧,取$x+2=\sqrt{150}$,$x=\sqrt{150}-2\approx10.25$,故点$A$坐标为$(10.25,0)$。
② 令$y=2$,则$2=-0.02(x+2)^2+3$,$(x+2)^2=50$,$x+2=\pm5\sqrt{2}$。击球点在$y$轴左侧,取$x+2=-5\sqrt{2}$,$x=-2-5\sqrt{2}\approx-9.07$。击球点到$y$轴距离为$\vert x\vert\approx9.07\gt9$,故未踩线犯规。
26. 如图,抛物线 $ y= ax^2+bx+3 $ 与 x 轴交于 $ A(-2,0) $,$ B(6,0) $ 两点,与 y 轴交于点 C,直线 l 与抛物线交于 A,D 两点,与 y 轴交于点 E,点 D 的横坐标为 4.
(1)求抛物线的表达式与直线 l 的表达式;
(2)若 P 是抛物线上的点且在直线 l 上方,连接 PA,PD,求当 $ \triangle PAD $ 面积最大时点 P 的坐标及该面积的最大值;
(3)若 Q 是抛物线上的点,且 $ \angle ADQ= 45^\circ $,请直接写出点 Q 的坐标.
(1)求抛物线的表达式与直线 l 的表达式;
(2)若 P 是抛物线上的点且在直线 l 上方,连接 PA,PD,求当 $ \triangle PAD $ 面积最大时点 P 的坐标及该面积的最大值;
(3)若 Q 是抛物线上的点,且 $ \angle ADQ= 45^\circ $,请直接写出点 Q 的坐标.
答案
(1) 抛物线表达式$y=-\frac{1}{4}x^2+x+3$,直线l表达式$y=\frac{1}{2}x+1$;
(2) P(1, $\frac{15}{4}$),面积最大值$\frac{27}{4}$;
(3) $(-12,-45)$,$(\frac{4}{3},\frac{35}{9})$。
解析
(1)
抛物线表达式:
已知抛物线与x轴交于A(-2,0),B(6,0),设抛物线为$y=a(x+2)(x-6)$。
展开得$y=a(x^2-4x-12)$,常数项$-12a=3$,解得$a=-\frac{1}{4}$。
故抛物线表达式为$y=-\frac{1}{4}x^2+x+3$。
直线l表达式:
点D横坐标为4,代入抛物线得$y=-\frac{1}{4}(4)^2+4+3=3$,即D(4,3)。
设直线l:$y=kx+m$,过A(-2,0),D(4,3)。
代入得$\begin{cases}-2k+m=0\\4k+m=3\end{cases}$,解得$k=\frac{1}{2},m=1$。
故直线l表达式为$y=\frac{1}{2}x+1$。
(2)
设P(x, -$\frac{1}{4}x^2+x+3$),过P作x轴垂线交AD于Q(x, $\frac{1}{2}x+1$)。
PQ长度:$-\frac{1}{4}x^2+x+3-(\frac{1}{2}x+1)=-\frac{1}{4}x^2+\frac{1}{2}x+2$。
$\triangle PAD$面积$S=3PQ=3(-\frac{1}{4}x^2+\frac{1}{2}x+2)=-\frac{3}{4}x^2+\frac{3}{2}x+6$。
对称轴$x=1$,当$x=1$时,$S_{max}=-\frac{3}{4}(1)^2+\frac{3}{2}(1)+6=\frac{27}{4}$。
此时P(1, $\frac{15}{4}$)。
(3)
Q点坐标为$(-12,-45)$或$(\frac{4}{3},\frac{35}{9})$。
抛物线表达式:
已知抛物线与x轴交于A(-2,0),B(6,0),设抛物线为$y=a(x+2)(x-6)$。
展开得$y=a(x^2-4x-12)$,常数项$-12a=3$,解得$a=-\frac{1}{4}$。
故抛物线表达式为$y=-\frac{1}{4}x^2+x+3$。
直线l表达式:
点D横坐标为4,代入抛物线得$y=-\frac{1}{4}(4)^2+4+3=3$,即D(4,3)。
设直线l:$y=kx+m$,过A(-2,0),D(4,3)。
代入得$\begin{cases}-2k+m=0\\4k+m=3\end{cases}$,解得$k=\frac{1}{2},m=1$。
故直线l表达式为$y=\frac{1}{2}x+1$。
(2)
设P(x, -$\frac{1}{4}x^2+x+3$),过P作x轴垂线交AD于Q(x, $\frac{1}{2}x+1$)。
PQ长度:$-\frac{1}{4}x^2+x+3-(\frac{1}{2}x+1)=-\frac{1}{4}x^2+\frac{1}{2}x+2$。
$\triangle PAD$面积$S=3PQ=3(-\frac{1}{4}x^2+\frac{1}{2}x+2)=-\frac{3}{4}x^2+\frac{3}{2}x+6$。
对称轴$x=1$,当$x=1$时,$S_{max}=-\frac{3}{4}(1)^2+\frac{3}{2}(1)+6=\frac{27}{4}$。
此时P(1, $\frac{15}{4}$)。
(3)
Q点坐标为$(-12,-45)$或$(\frac{4}{3},\frac{35}{9})$。
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