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1.经历求最大面积、计算最大利润等问题的探索过程,体会二次函数是一类最优化问题的数学模型,并感受数学的应用价值.
2.能够分析和表示实际问题中变量之间的二次函数关系,并运用二次函数的知识求出实际问题的最大(小)值,增强解决问题的能力.(重点)
(教参P84)
最大面积是多少
我们已经学习了二次函数y=ax2+bx+c的性质,具体如下表:
(教学内容选自《教材划重点》)
阅读教材第46至47页,完成下列活动内容.
如图,在一个直角三角形的内部作一个矩形ABCD,其中AB和AD分别在两直角边上.
(1)矩形的边、角有什么性质?
矩形的对边平行且相等,四个角都是直角.
(2)图中有相似三角形吗?若有,是哪几对?
有.△FDC∽△FAE,△CBE∽△FAE,△FDC∽△CBE.
(3)如果设矩形的一边AB=x m,那么AD边的长度如何表示?
(4)设矩形的面积为y m2,那么y与x之间的关系式是什么?
y=AB·AD=x·=-x2+30x(0<x<40).
(5)求二次函数的最值有几种方法?
一般情况下,二次函数图象顶点的纵坐标就是最值,因此求最值有两种方法:一是将二次函数表达式配方成顶点式;二是利用顶点公式.
(6)本题中,当x取何值时,y的值最大?最大值是多少?
(7)在上面的问题中,如果把矩形改为如图所示的位置,其他条件不变,那么矩形的最大面积是多少?你是怎样知道的?
如图,过点O作OE⊥MN,交MN于点E,交AD于点F.
∵AD∥BC,∴OF⊥AD.
【例1】 (教材P46例1)
某建筑物的窗户如图所示,它的上半部分是半圆,下半部分是矩形,制造窗框的材料总长(图中所有黑线的长度和)为15 m.当x等于多少时,窗户通过的光线最多?(结果精确到0.01 m)此时,窗户的面积是多少?(结果精确到0.01 m2)
因此,当x约为1.07 m时,窗户通过的光线最多.此时,窗户的面积约为4.02 m2.
【方法总结】求解有关图形面积的最值问题,通常用含有自变量x的代数式来表示图形的面积,根据图形的面积构造关于自变量x的二次函数,再利用二次函数的顶点坐标求出二次函数的最值,从而解决有关几何图形面积的最值问题.
【变式练1 】为了节省材料,某水产养殖户利用水库堤岸(堤岸足够长)为一边,用总长为80 m的围网在水库中围成如图所示的①②③三块矩形区域,而且这三块矩形区域的面积相等.设BC的长为x m,矩形ABCD的面积为y m2.
(1)求y与x之间的函数关系式,并注明自变量x的取值范围.
(2)x为何值时,y有最大值?最大值是多少?
【例2】一支救援队经过如图(1)所示的一座拱桥,拱桥的轮廓是抛物线形,拱高为6 m,跨度为20 m,相邻两支柱之间的距离均为5 m,将抛物线放在所给的直角坐标系中(如图(2)所示),拱桥的拱顶在y轴上.
(1)求拱桥所在抛物线的表达式.(2)求支柱EF的长度.
(3)拱桥下地平面是双向行车道(正中间是一条宽2 m的隔离带),其中的一条行车道能否并排行驶宽2 m、高2.4 m的三辆汽车(隔离带与内侧的汽车的间隔、汽车间的间隔、外侧汽车与拱桥的间隔均为0.5 m)?请说说你的理由
图(1)
图(2)
【方法总结】判断卡车能否从桥下通过的方法:,方法1:固定卡车的宽,看抛物线形的拱桥是否足够高(相当于已知x的值,根据函数表达式求y的值,再与限制的高的值比较大小);方法2:固定卡车的高,看抛物线形的拱桥是否足够宽(相当于已知y的值,根据函数表达式求x的值,再与限制的宽的值比较大小).
【变式练2】某公园有一个抛物线形状的观景拱桥ACB,其横截面如图所示,测得AB=20米,最高处点C距地面5米(即OC=5米).
(1)分别以AB,OC所在直线为x轴,y轴,建立如图所示的平面直角坐标系,求该抛物线的表达式.
(2)现公园管理处打算在观景拱桥ACB的横截面前放置一个长为10米的矩形广告牌EFMN,为安全起见,要求广告牌离拱桥的桥面的竖直距离至少为0.35米,求矩形广告牌的最大高度,并说明理由.
1.为搞好环保,某公司准备修建一个长方体的污水处理池,池底矩形的周长为100 m,则池底矩形的最大面积是( )
A.600 m2 B.625 m2
C.650 m2 D.675 m2
B
2.如图,△ABC是直角三角形,∠A=90°,AB=8