典例4(2024·扬州宝应一模)某商店销售一种进价为40元/件的商品,经市场调查发现,该商品的周销售量y(件)与售价x(元/件)按一定的规律变化,下表是一段时间销售统计得到的周销售量y(件)与售价x(元/件)的部分数据:
(1)求y关于x的函数表达式(不要求写出自变量的取值范围).
(2)商店店主想要获得的周销售利润最大,应当将售价定为多少?
(3)由于原材料价格上涨,该商品的进价提高了m元/件(m>0),物价部门规定该商品的售价不得超过65元/件,该商店在今后的销售中,周销售量与售价仍然满足(1)中的函数关系. 若获得的周销售最大利润是1 400元,求m的值.
(1)求y关于x的函数表达式(不要求写出自变量的取值范围).
(2)商店店主想要获得的周销售利润最大,应当将售价定为多少?
(3)由于原材料价格上涨,该商品的进价提高了m元/件(m>0),物价部门规定该商品的售价不得超过65元/件,该商店在今后的销售中,周销售量与售价仍然满足(1)中的函数关系. 若获得的周销售最大利润是1 400元,求m的值.
答案
典例4(1)根据题意,设y关于x的函数表达式为$y = kx + b$,则易得$\begin{cases}50k + b = 100,\\60k + b = 80,\end{cases}$解得$\begin{cases}k = -2,\\b = 200.\end{cases}$ $\therefore$ y关于x的函数表达式为$y = -2x + 200$. (2)设获得的周销售利润为w元,则$w=(x - 40)(-2x + 200)=-2x^{2}+280x - 8000=-2(x - 70)^{2}+1800$. $\because$ $-2<0$,$\therefore$ 当$x = 70$时,w取得最大值,为1800. $\therefore$ 将售价定为70元/件时,获得的周销售利润最大,最大利润是1800元. (3)设原材料价格上涨后所获得的周销售利润为W元. 根据题意,得$W=(x - 40 - m)(-2x + 200)=-2x^{2}+(280 + 2m)x - 8000 - 200m$. $\because$ $-2<0$,$\therefore$ 二次函数的图像开口向下. $\because$ 二次函数图像的对称轴为直线$x=\frac{-(280 + 2m)}{2\times(-2)}=70+\frac{1}{2}m$,且$m>0$,$\therefore$ $70+\frac{1}{2}m>65$. $\therefore$ 结合图像(图略)可知,当$x = 65$时,W取得最大值. $\therefore$ $(65 - 40 - m)(-2\times65 + 200)=1400$,即$70(25 - m)=1400$,解得$m = 5$. $\therefore$ m的值为5.
典例5(2024·扬州广陵二模)某公园要在小广场建造一个喷泉景观. 在小广场中央O处垂直于地面安装一个高为1.25 m的花形柱子OA,安置在柱子顶端A处的喷头向外喷水,水流在各个方向上沿形状相同的抛物线路径落下,且在过OA的任一平面上抛物线路径如图①所示,为使水流形状较为美观,设计成水流在距OA的水平距离为1 m时达到最大高度,此时离地面2.25 m.
(1)以点O为原点,建立如图②所示的平面直角坐标系,水流到OA的水平距离为x m,水流喷出的高度为y m,求出在第一象限内的抛物线对应的函数表达式(不要求写出自变量的取值范围);
(2)张师傅在喷泉景观内维修设备期间,喷水管意外喷水,但是身高1.76 m的张师傅却没有被水淋到,此时他离花形柱子OA的距离为d m,求d的取值范围;
(3)为了美观,在离花形柱子4 m处的地面B,C处安装射灯,射灯射出的光线与地面成45°角,如图③所示,光线交汇点P在花形柱子OA的正上方,且OP = 4 m,求光线与抛物线水流之间的最小垂直距离.

(1)以点O为原点,建立如图②所示的平面直角坐标系,水流到OA的水平距离为x m,水流喷出的高度为y m,求出在第一象限内的抛物线对应的函数表达式(不要求写出自变量的取值范围);
(2)张师傅在喷泉景观内维修设备期间,喷水管意外喷水,但是身高1.76 m的张师傅却没有被水淋到,此时他离花形柱子OA的距离为d m,求d的取值范围;
(3)为了美观,在离花形柱子4 m处的地面B,C处安装射灯,射灯射出的光线与地面成45°角,如图③所示,光线交汇点P在花形柱子OA的正上方,且OP = 4 m,求光线与抛物线水流之间的最小垂直距离.
答案
典例5(1)根据题意,得第一象限内的抛物线的顶点坐标为$(1,2.25)$,点A的坐标为$(0,1.25)$. 设第一象限内的抛物线对应的函数表达式为$y = a(x - 1)^{2}+2.25$. $\because$ 点$A(0,1.25)$在该抛物线上,$\therefore$ $1.25 = a(0 - 1)^{2}+2.25$,解得$a = -1$. $\therefore$ 第一象限内的抛物线对应的函数表达式为$y = -(x - 1)^{2}+2.25$. (2)在$y = -(x - 1)^{2}+2.25$中,令$y = 1.76$,则$-(x - 1)^{2}+2.25 = 1.76$,解得$x_{1}=0.3$,$x_{2}=1.7$. $\because$ 抛物线开口向下,$\therefore$ 当$0.3<x<1.7$时,$y>1.76$. $\therefore$ d的取值范围是$0.3<d<1.7$. (3)如图,作直线BP的平行线l,使它与抛物线相切于点D,分别交x轴、y轴于点E,F,过点E作$EG\perp PB$,垂足为G. $\because$ $l// PB$,PB与x轴成$45^{\circ}$角,$\therefore$ 易得$k_{l}=k_{PB}=-1$. $\therefore$ 设直线l对应的函数表达式为$y = -x + m$. 联立$\begin{cases}y = -x + m,\\y = -(x - 1)^{2}+2.25,\end{cases}$消去y、整理,得$x^{2}-3x + m - 1.25 = 0$. $\because$ 直线l与抛物线相切,$\therefore$ 方程有两个相同的实数根. $\therefore$ $b^{2}-4ac=(-3)^{2}-4\times1\times(m - 1.25)=0$,解得$m = 3.5$. $\therefore$ 直线l对应的函数表达式为$y = -x + 3.5$. 令$y = 0$,得$x = 3.5$. $\therefore$ $E(3.5,0)$. $\therefore$ $OE = 3.5$ m. 由题意易知,$OB = 4$ m,$\therefore$ $BE = OB - OE = 0.5$ m. $\therefore$ 在$Rt\triangle EGB$中,$EG = BE\cdot\sin\angle EBG = 0.5\times\frac{\sqrt{2}}{2}=\frac{\sqrt{2}}{4}$(m). $\therefore$ 光线与抛物线水流之间的最小垂直距离为$\frac{\sqrt{2}}{4}$ m.
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