2026年学习之友九年级数学下册人教版第54页答案
根据以下素材,探索完成任务.
如何设计拱桥景观灯的悬挂方案?
素材1:图1中有一座拱桥,图2是其抛物线形桥拱的示意图,某时测得水面宽$20m$,拱顶离水面$5m$.据调查,该河段水位在此基础上再涨$1.8m$达到最高.

素材2:为迎佳节,拟在图1桥洞前面的桥拱上悬挂$40cm$长的灯笼,如图3.为了安全,灯笼底部距离水面不小于$1m$;为了实效,相邻两盏灯笼悬挂点的水平间距均为$1.6m$;为了美观,要求在符合条件处都挂上灯笼,且挂满后成轴对称分布.

问题解决:
任务1:确定桥拱形状.
在图2中建立合适的直角坐标系,求抛物线的函数表达式.
任务2:探究悬挂范围.
在你所建立的坐标系中,仅在安全的条件下,确定悬挂点的纵坐标的最小值和横坐标的取值范围.
任务3:拟定设计方案.
给出一种符合所有悬挂条件的灯笼数量,并根据你所建立的坐标系,求出最左边一盏灯笼悬挂点的横坐标.

答案


解:任务一:以拱顶为原点,建立如图1所示的直角坐标系,则顶点为$( 0 , 0 )$,且经过点$( 10 , - 5 )$。
图1
设该抛物线函数表达式为$y = ax^2$($a ≠ 0$),则$- 5 = 100 a$,$\therefore a = - \frac { 1 } { 20 }$,$\therefore$该抛物线的函数表达式是$y = - \frac { 1 } { 20 } x ^ { 2 }$。
任务二:$\because$水位再上涨1.8m达到最高,灯笼底部距离水面至少1m,灯笼长0.4m,$\therefore$悬挂点的纵坐标$y ≥ - 5 + 1.8 + 1 + 0.4 = - 1.8$,$\therefore$悬挂点的纵坐标的最小值是-1.8。当$y = - 1.8$时,$- 1.8 = - \frac { 1 } { 20 } x ^ { 2 }$,解得$x_1 = 6$或$x_2 = - 6$,$\therefore$悬挂点的横坐标的取值范围是$- 6 ≤ x ≤ 6$。
任务三:有两种设计方案
方案一:如图2(坐标系的横轴,图3同),从顶点处开始悬挂灯笼。
64801地区图2
$\because - 6 ≤ x ≤ 6$,相邻两灯笼悬挂点的水平间距均为1.6m,$\therefore$若顶点一侧挂4盏灯笼,则$1.6 × 4 > 6$,若顶点一侧挂3盏灯笼,则$1.6 × 3 < 6$,$\therefore$顶点一侧最多可挂3盏灯笼。$\because$挂满灯笼后成轴对称分布,$\therefore$共可挂7盏灯笼。$\therefore$最左边一盏灯笼悬挂点的横坐标是-4.8。
方案二:如图3,从对称轴两侧开始悬挂灯笼,正中间两盏与对称轴的距离均为0.8m。
601图3
$\because$若顶点一侧挂5盏灯笼,则$0.8 + 1.6 × ( 5 - 1 ) > 6$,若顶点一侧挂4盏灯笼,则$0.8 + 1.6 × ( 4 - 1 ) > 6$,$\therefore$顶点一侧最多可挂4盏灯笼。$\because$挂满灯笼后成轴对称分布,$\therefore$共可挂8盏灯笼。$\therefore$最左边一盏灯笼悬挂点的横坐标是-5.6。