在实验课上,小明做了一个试验。如图,在仪器左边托盘 $ A $(固定)中放置一个物体,在右边托盘 $ B $(可左右移动)中放置一个可以装水的容器,容器的质量为 $ 5 $ g。在容器中加入一定质量的水,可以使仪器左右平衡。改变托盘 $ B $ 与点 $ C $ 的距离 $ x(\mathrm{cm})(0 < x \leq 60) $,记录容器中加入的水的质量,得到下表:

把上表中的 $ x $ 与 $ y_1 $ 各组对应值作为点的坐标,在平面直角坐标系中描出这些点,并用光滑的曲线连接起来,得到如图所示的 $ y_1 $ 关于 $ x $ 的函数图象。
(1)请在该平面直角坐标系中作出 $ y_2 $ 关于 $ x $ 的函数图象。
(2)观察函数图象,并结合表中的数据:

①猜测 $ y_1 $ 与 $ x $ 之间的函数关系,并求 $ y_1 $ 关于 $ x $ 的函数表达式;
②求 $ y_2 $ 关于 $ x $ 的函数表达式;
③当 $ 0 < x \leq 60 $ 时,$ y_1 $ 随 $ x $ 的增大而
(3)若在容器中加入的水的质量 $ y_2(\mathrm{g}) $ 满足 $ 19 \leq y_2 \leq 45 $,求托盘 $ B $ 与点 $ C $ 的距离 $ x(\mathrm{cm}) $ 的取值范围。
把上表中的 $ x $ 与 $ y_1 $ 各组对应值作为点的坐标,在平面直角坐标系中描出这些点,并用光滑的曲线连接起来,得到如图所示的 $ y_1 $ 关于 $ x $ 的函数图象。
(1)请在该平面直角坐标系中作出 $ y_2 $ 关于 $ x $ 的函数图象。
(2)观察函数图象,并结合表中的数据:
①猜测 $ y_1 $ 与 $ x $ 之间的函数关系,并求 $ y_1 $ 关于 $ x $ 的函数表达式;
②求 $ y_2 $ 关于 $ x $ 的函数表达式;
③当 $ 0 < x \leq 60 $ 时,$ y_1 $ 随 $ x $ 的增大而
减小
(填“增大”或“减小”),$ y_2 $ 随 $ x $ 的增大而减小
(填“增大”或“减小”),$ y_2 $ 的图象可以由 $ y_1 $ 的图象向下
(填“上”或“下”或“左”或“右”)平移得到。(3)若在容器中加入的水的质量 $ y_2(\mathrm{g}) $ 满足 $ 19 \leq y_2 \leq 45 $,求托盘 $ B $ 与点 $ C $ 的距离 $ x(\mathrm{cm}) $ 的取值范围。
答案
(2)① $ y_1 = \frac{300}{x} $;② $ y_2 = \frac{300}{x} - 5 $;③ 减小,减小,下;(3) $ 6 \leq x \leq 12.5 $。
解析
(1) 根据表中 $ x $ 与 $ y_2 $ 的对应值:(30,5)、(25,7)、(20,10)、(15,15)、(10,25),在坐标系中描点并连接成光滑曲线。
(2) ① 猜测 $ y_1 $ 与 $ x $ 成反比例关系。设 $ y_1 = \frac{k}{x} $,将 $ x=30 $,$ y_1=10 $ 代入得 $ 10 = \frac{k}{30} $,解得 $ k=300 $。验证其他点:$ 25×12=300 $,$ 20×15=300 $ 等,均满足,故 $ y_1 = \frac{300}{x} $。
② $ y_2 = y_1 - 5 = \frac{300}{x} - 5 $。
③ 减小;减小;下。
(3) 由 $ 19 \leq y_2 \leq 45 $,即 $ 19 \leq \frac{300}{x} - 5 \leq 45 $。
解不等式 $ 19 \leq \frac{300}{x} - 5 $:$ 24 \leq \frac{300}{x} \Rightarrow x \leq 12.5 $;
解不等式 $ \frac{300}{x} - 5 \leq 45 $:$ \frac{300}{x} \leq 50 \Rightarrow x \geq 6 $。
故 $ x $ 的取值范围是 $ 6 \leq x \leq 12.5 $。
(2) ① 猜测 $ y_1 $ 与 $ x $ 成反比例关系。设 $ y_1 = \frac{k}{x} $,将 $ x=30 $,$ y_1=10 $ 代入得 $ 10 = \frac{k}{30} $,解得 $ k=300 $。验证其他点:$ 25×12=300 $,$ 20×15=300 $ 等,均满足,故 $ y_1 = \frac{300}{x} $。
② $ y_2 = y_1 - 5 = \frac{300}{x} - 5 $。
③ 减小;减小;下。
(3) 由 $ 19 \leq y_2 \leq 45 $,即 $ 19 \leq \frac{300}{x} - 5 \leq 45 $。
解不等式 $ 19 \leq \frac{300}{x} - 5 $:$ 24 \leq \frac{300}{x} \Rightarrow x \leq 12.5 $;
解不等式 $ \frac{300}{x} - 5 \leq 45 $:$ \frac{300}{x} \leq 50 \Rightarrow x \geq 6 $。
故 $ x $ 的取值范围是 $ 6 \leq x \leq 12.5 $。
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