15. 如图①,某公园内湖上有一座拱桥,跨度 $ AB $为 $ 4 $m.桥拱上的点到桥墩的水平距离为 $ x $m,到水面的竖直距离为 $ y $m.

测绘人员经过测量,得到 $ y $和 $ x $的几组对应值,并整理成如下表格.将表中数据对应的点描在平面直角坐标系中,发现桥拱距离水面的高度 $ y $与水平距离 $ x $近似满足二次函数关系.

(1) 根据表中数据,桥墩露出水面的高度 $ AE = $m;
(2) 求 $ y $与 $ x $之间的函数表达式;
(3) 公园欲开设游船项目,游船的长为 $ 5.7 $m,宽为 $ 2.2 $m,高为 $ 2.16 $m(水下高度忽略不计).为安全起见,要在水面上的 $ C $,$ D $两处设置警戒线,且 $ C $,$ D $两处到桥墩的距离相等,即 $ CE = DF $.要使游船能从 $ C $,$ D $两点之间安全通过,$ CE $至少为多少米?
测绘人员经过测量,得到 $ y $和 $ x $的几组对应值,并整理成如下表格.将表中数据对应的点描在平面直角坐标系中,发现桥拱距离水面的高度 $ y $与水平距离 $ x $近似满足二次函数关系.
(1) 根据表中数据,桥墩露出水面的高度 $ AE = $m;
(2) 求 $ y $与 $ x $之间的函数表达式;
(3) 公园欲开设游船项目,游船的长为 $ 5.7 $m,宽为 $ 2.2 $m,高为 $ 2.16 $m(水下高度忽略不计).为安全起见,要在水面上的 $ C $,$ D $两处设置警戒线,且 $ C $,$ D $两处到桥墩的距离相等,即 $ CE = DF $.要使游船能从 $ C $,$ D $两点之间安全通过,$ CE $至少为多少米?
答案
0.88
解:(2) 把(1,2.38),(3,2.38)分别代入$y=ax^2+bx+0.88$,
得$\begin {cases}{a+b+0.88=2.38}\\{9a+3b+0.88=2.38}\end {cases}$,解得$\begin {cases}{a=-0.5}\\{b=2}\end {cases}$
∴y与x之间的函数关系式为$y=-0.5x^2+2x+0.88$
(3) 把y=2.16代入$y=-0.5x^2+2x+0.88$
得$-0.5x^2+2x+0.88=2.16$
解得$x_{1}=3.2($不合题意,舍去),$x_{2}=0.8$
∴C处到桥墩的距离CE至少为0.8米 。
解:(2) 把(1,2.38),(3,2.38)分别代入$y=ax^2+bx+0.88$,
得$\begin {cases}{a+b+0.88=2.38}\\{9a+3b+0.88=2.38}\end {cases}$,解得$\begin {cases}{a=-0.5}\\{b=2}\end {cases}$
∴y与x之间的函数关系式为$y=-0.5x^2+2x+0.88$
(3) 把y=2.16代入$y=-0.5x^2+2x+0.88$
得$-0.5x^2+2x+0.88=2.16$
解得$x_{1}=3.2($不合题意,舍去),$x_{2}=0.8$
∴C处到桥墩的距离CE至少为0.8米 。
解析
【解析】
(1) 由表格数据可知,当水平距离$x=0$时,竖直距离$y=0.88$,即桥墩露出水面的高度$AE=0.88$m;
(2) 设$y$与$x$之间的函数表达式为$y=ax^2+bx+0.88$,将$(1,2.38)$、$(3,2.38)$代入,得
$\begin{cases}a+b+0.88=2.38\\9a+3b+0.88=2.38\end{cases}$
解得$\begin{cases}a=-0.5\\b=2\end{cases}$
故$y$与$x$之间的函数表达式为$y=-0.5x^2+2x+0.88$;
(3) 令$y=2.16$,代入$y=-0.5x^2+2x+0.88$,得
$-0.5x^2+2x+0.88=2.16$
解得$x_1=3.2$(不合题意,舍去),$x_2=0.8$
因此$CE$至少为0.8米。
【答案】
(1) $\boldsymbol{0.88}$;
(2) $\boldsymbol{y=-0.5x^2+2x+0.88}$;
(3) $\boldsymbol{0.8}$米。
【知识点】
待定系数法求二次函数解析式,二次函数的实际应用,解一元二次方程
【点评】
本题以拱桥通航为背景,考查二次函数的实际应用,通过待定系数法构建函数模型,结合方程思想求解实际问题,体现了数学建模的核心素养,也展现了数学与生活的紧密联系。
(1) 由表格数据可知,当水平距离$x=0$时,竖直距离$y=0.88$,即桥墩露出水面的高度$AE=0.88$m;
(2) 设$y$与$x$之间的函数表达式为$y=ax^2+bx+0.88$,将$(1,2.38)$、$(3,2.38)$代入,得
$\begin{cases}a+b+0.88=2.38\\9a+3b+0.88=2.38\end{cases}$
解得$\begin{cases}a=-0.5\\b=2\end{cases}$
故$y$与$x$之间的函数表达式为$y=-0.5x^2+2x+0.88$;
(3) 令$y=2.16$,代入$y=-0.5x^2+2x+0.88$,得
$-0.5x^2+2x+0.88=2.16$
解得$x_1=3.2$(不合题意,舍去),$x_2=0.8$
因此$CE$至少为0.8米。
【答案】
(1) $\boldsymbol{0.88}$;
(2) $\boldsymbol{y=-0.5x^2+2x+0.88}$;
(3) $\boldsymbol{0.8}$米。
【知识点】
待定系数法求二次函数解析式,二次函数的实际应用,解一元二次方程
【点评】
本题以拱桥通航为背景,考查二次函数的实际应用,通过待定系数法构建函数模型,结合方程思想求解实际问题,体现了数学建模的核心素养,也展现了数学与生活的紧密联系。
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