1. 军事演习在平坦的草原上进行,一门迫击炮发射的一发炮弹飞行的高度 $ y(m) $ 与飞行时间 $ x(s) $ 的关系满足 $ y= -\frac{1}{5}x^2 + 10x $,经过
25
s,炮弹到达它的最高点,最高点的高度是125
m,经过50
s,炮弹击中地面目标.答案
解:对于二次函数$y = -\frac{1}{5}x^2 + 10x$,其中$a = -\frac{1}{5}$,$b = 10$,$c = 0$。
1. 对称轴为$x = -\frac{b}{2a} = -\frac{10}{2×(-\frac{1}{5})} = 25$,所以经过$25$秒,炮弹到达最高点。
2. 将$x = 25$代入函数,得$y = -\frac{1}{5}×25^2 + 10×25 = -\frac{1}{5}×625 + 250 = -125 + 250 = 125$,最高点的高度是$125$米。
3. 令$y = 0$,则$-\frac{1}{5}x^2 + 10x = 0$,$x(-\frac{1}{5}x + 10) = 0$,解得$x_1 = 0$(初始时刻),$x_2 = 50$,所以经过$50$秒,炮弹击中地面目标。
25;125;50
1. 对称轴为$x = -\frac{b}{2a} = -\frac{10}{2×(-\frac{1}{5})} = 25$,所以经过$25$秒,炮弹到达最高点。
2. 将$x = 25$代入函数,得$y = -\frac{1}{5}×25^2 + 10×25 = -\frac{1}{5}×625 + 250 = -125 + 250 = 125$,最高点的高度是$125$米。
3. 令$y = 0$,则$-\frac{1}{5}x^2 + 10x = 0$,$x(-\frac{1}{5}x + 10) = 0$,解得$x_1 = 0$(初始时刻),$x_2 = 50$,所以经过$50$秒,炮弹击中地面目标。
25;125;50
2. 如图所示,某水渠的横截面呈抛物线形,当水面宽 8 m 时,水深 4 m.当水面下降了 1 m 时,水面宽为
$4\sqrt{5}$
m.答案
1. 首先建立平面直角坐标系:
以抛物线的顶点为原点,对称轴为$y$轴建立平面直角坐标系。设抛物线方程为$x^{2}=-2py(p\gt0)$。
已知当水面宽$8m$时,水深$4m$,即点$(4, - 4)$在抛物线上。
2. 然后求抛物线方程:
将点$(4,-4)$代入抛物线方程$x^{2}=-2py$中,根据代入公式$x = 4$,$y=-4$,可得$4^{2}=-2p×(-4)$。
即$16 = 8p$,解得$p = 2$。
所以抛物线方程为$x^{2}=-4y$。
3. 接着求水面下降$1m$时的水面宽:
当水面下降$1m$时,$y=-4 - 1=-5$。
把$y = - 5$代入$x^{2}=-4y$中,得到$x^{2}=-4×(-5)=20$。
解得$x=\pm2\sqrt{5}$。
所以此时水面宽为$\vert x_1 - x_2\vert=\vert2\sqrt{5}-(-2\sqrt{5})\vert = 4\sqrt{5}$ $m$。
故答案为$4\sqrt{5}$。
以抛物线的顶点为原点,对称轴为$y$轴建立平面直角坐标系。设抛物线方程为$x^{2}=-2py(p\gt0)$。
已知当水面宽$8m$时,水深$4m$,即点$(4, - 4)$在抛物线上。
2. 然后求抛物线方程:
将点$(4,-4)$代入抛物线方程$x^{2}=-2py$中,根据代入公式$x = 4$,$y=-4$,可得$4^{2}=-2p×(-4)$。
即$16 = 8p$,解得$p = 2$。
所以抛物线方程为$x^{2}=-4y$。
3. 接着求水面下降$1m$时的水面宽:
当水面下降$1m$时,$y=-4 - 1=-5$。
把$y = - 5$代入$x^{2}=-4y$中,得到$x^{2}=-4×(-5)=20$。
解得$x=\pm2\sqrt{5}$。
所以此时水面宽为$\vert x_1 - x_2\vert=\vert2\sqrt{5}-(-2\sqrt{5})\vert = 4\sqrt{5}$ $m$。
故答案为$4\sqrt{5}$。
3. 现要修建一条隧道,其截面为抛物线形,如图所示.线段 $ OE $ 表示水平的路面,以 $ O $ 为坐标原点,以 $ OE $ 所在直线为 $ x $ 轴,以过点 $ O $ 垂直于 $ x $ 轴的直线为 $ y $ 轴,建立平面直角坐标系.设计要求 $ OE= 10 \, m $,该抛物线的顶点 $ P $ 到 $ OE $ 的距离为 9 m.
(1)求满足设计要求的抛物线的函数解析式.
(2)现需在这一隧道内壁上安装照明灯,如图所示,即在该抛物线上的点 $ A,B $ 处分别安装照明灯.已知点 $ A,B $ 到 $ OE $ 的距离均为 6 m,求点 $ A,B $ 的坐标.

(1)求满足设计要求的抛物线的函数解析式.
(2)现需在这一隧道内壁上安装照明灯,如图所示,即在该抛物线上的点 $ A,B $ 处分别安装照明灯.已知点 $ A,B $ 到 $ OE $ 的距离均为 6 m,求点 $ A,B $ 的坐标.
答案
【解析】:本题主要考查了二次函数在实际问题中的应用,需要根据给定的条件求出抛物线的函数解析式,再根据解析式求出特定点的坐标。
(1)求满足设计要求的抛物线的函数解析式
已知抛物线的顶点$P$到$OE$的距离为$9m$,$OE = 10m$,所以顶点$P$的坐标为$(5,9)$。
因为抛物线顶点式为$y=a(x - h)^2 + k$($a\neq0$,$(h,k)$为顶点坐标),所以设抛物线的函数解析式为$y=a(x - 5)^2 + 9$。
又因为抛物线过原点$(0,0)$,将$(0,0)$代入$y=a(x - 5)^2 + 9$可得:
$0=a(0 - 5)^2 + 9$
$0 = 25a + 9$
$25a=-9$
解得$a=-\frac{9}{25}$。
所以满足设计要求的抛物线的函数解析式为$y=-\frac{9}{25}(x - 5)^2 + 9$,展开可得$y=-\frac{9}{25}x^2+\frac{18}{5}x$。
(2)求点$A$,$B$的坐标
已知点$A$,$B$到$OE$的距离均为$6m$,即$y = 6$,将$y = 6$代入抛物线的函数解析式$y=-\frac{9}{25}(x - 5)^2 + 9$中,可得:
$6=-\frac{9}{25}(x - 5)^2 + 9$
$\frac{9}{25}(x - 5)^2 = 9 - 6$
$\frac{9}{25}(x - 5)^2 = 3$
$(x - 5)^2 = 3×\frac{25}{9}$
$(x - 5)^2=\frac{25}{3}$
$x - 5=\pm\sqrt{\frac{25}{3}}=\pm\frac{5\sqrt{3}}{3}$
当$x - 5=\frac{5\sqrt{3}}{3}$时,$x = 5+\frac{5\sqrt{3}}{3}$;
当$x - 5=-\frac{5\sqrt{3}}{3}$时,$x = 5-\frac{5\sqrt{3}}{3}$。
所以点$A$,$B$的坐标分别为$(5 - \frac{5\sqrt{3}}{3},6)$,$(5 + \frac{5\sqrt{3}}{3},6)$。
【答案】:
(1)$y=-\frac{9}{25}x^2+\frac{18}{5}x$;
(2)$A(5 - \frac{5\sqrt{3}}{3},6)$,$B(5 + \frac{5\sqrt{3}}{3},6)$。
(1)求满足设计要求的抛物线的函数解析式
已知抛物线的顶点$P$到$OE$的距离为$9m$,$OE = 10m$,所以顶点$P$的坐标为$(5,9)$。
因为抛物线顶点式为$y=a(x - h)^2 + k$($a\neq0$,$(h,k)$为顶点坐标),所以设抛物线的函数解析式为$y=a(x - 5)^2 + 9$。
又因为抛物线过原点$(0,0)$,将$(0,0)$代入$y=a(x - 5)^2 + 9$可得:
$0=a(0 - 5)^2 + 9$
$0 = 25a + 9$
$25a=-9$
解得$a=-\frac{9}{25}$。
所以满足设计要求的抛物线的函数解析式为$y=-\frac{9}{25}(x - 5)^2 + 9$,展开可得$y=-\frac{9}{25}x^2+\frac{18}{5}x$。
(2)求点$A$,$B$的坐标
已知点$A$,$B$到$OE$的距离均为$6m$,即$y = 6$,将$y = 6$代入抛物线的函数解析式$y=-\frac{9}{25}(x - 5)^2 + 9$中,可得:
$6=-\frac{9}{25}(x - 5)^2 + 9$
$\frac{9}{25}(x - 5)^2 = 9 - 6$
$\frac{9}{25}(x - 5)^2 = 3$
$(x - 5)^2 = 3×\frac{25}{9}$
$(x - 5)^2=\frac{25}{3}$
$x - 5=\pm\sqrt{\frac{25}{3}}=\pm\frac{5\sqrt{3}}{3}$
当$x - 5=\frac{5\sqrt{3}}{3}$时,$x = 5+\frac{5\sqrt{3}}{3}$;
当$x - 5=-\frac{5\sqrt{3}}{3}$时,$x = 5-\frac{5\sqrt{3}}{3}$。
所以点$A$,$B$的坐标分别为$(5 - \frac{5\sqrt{3}}{3},6)$,$(5 + \frac{5\sqrt{3}}{3},6)$。
【答案】:
(1)$y=-\frac{9}{25}x^2+\frac{18}{5}x$;
(2)$A(5 - \frac{5\sqrt{3}}{3},6)$,$B(5 + \frac{5\sqrt{3}}{3},6)$。
4. 如图所示,隧道的横截面由抛物线和长方形构成,长方形的长是 8 m,宽是 2 m,抛物线的解析式为 $ y= -\frac{1}{4}x^2 + 4 $.现有一辆货车车高 4 m,宽 2 m.
(1)如果该隧道设单行道,该货车能通过隧道吗?
(2)如果该隧道内设双行道,中间遇车间隙为 0.4 m,那么该货车能否通过隧道?

(1)如果该隧道设单行道,该货车能通过隧道吗?
(2)如果该隧道内设双行道,中间遇车间隙为 0.4 m,那么该货车能否通过隧道?
答案
1. (1)
解:已知货车宽$2m$,当$x = 1$时(因为单行道,货车在中间行驶,$x$取$1$),代入抛物线解析式$y =-\frac{1}{4}x^{2}+4$。
根据代入求值公式$y =-\frac{1}{4}×1^{2}+4$。
先计算$\frac{1}{4}×1^{2}=\frac{1}{4}$,则$y = 4-\frac{1}{4}=\frac{16 - 1}{4}=\frac{15}{4}=3.75m$。
货车车高$4m$,隧道高度为抛物线$y$值加上长方形的宽(长方形宽$2m$),$3.75 + 2=5.75m\gt4m$。
所以该货车能通过隧道。
2. (2)
解:已知双行道,中间遇车间隙为$0.4m$,货车宽$2m$,则货车行驶时$x$的值为$\frac{2 + 0.4+2}{2}=2.2m$。
把$x = 2.2$代入抛物线解析式$y =-\frac{1}{4}x^{2}+4$,得$y=-\frac{1}{4}×(2.2)^{2}+4$。
先计算$(2.2)^{2}=4.84$,$\frac{1}{4}×4.84 = 1.21$,则$y = 4-1.21 = 2.79m$。
隧道高度为$y + 2$(长方形宽$2m$),$2.79+2=4.79m\gt4m$。
所以(1)能通过;(2)能通过。
解:已知货车宽$2m$,当$x = 1$时(因为单行道,货车在中间行驶,$x$取$1$),代入抛物线解析式$y =-\frac{1}{4}x^{2}+4$。
根据代入求值公式$y =-\frac{1}{4}×1^{2}+4$。
先计算$\frac{1}{4}×1^{2}=\frac{1}{4}$,则$y = 4-\frac{1}{4}=\frac{16 - 1}{4}=\frac{15}{4}=3.75m$。
货车车高$4m$,隧道高度为抛物线$y$值加上长方形的宽(长方形宽$2m$),$3.75 + 2=5.75m\gt4m$。
所以该货车能通过隧道。
2. (2)
解:已知双行道,中间遇车间隙为$0.4m$,货车宽$2m$,则货车行驶时$x$的值为$\frac{2 + 0.4+2}{2}=2.2m$。
把$x = 2.2$代入抛物线解析式$y =-\frac{1}{4}x^{2}+4$,得$y=-\frac{1}{4}×(2.2)^{2}+4$。
先计算$(2.2)^{2}=4.84$,$\frac{1}{4}×4.84 = 1.21$,则$y = 4-1.21 = 2.79m$。
隧道高度为$y + 2$(长方形宽$2m$),$2.79+2=4.79m\gt4m$。
所以(1)能通过;(2)能通过。
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