内容正文:
三年(2022-2024)中考数学真题分项汇编(浙江专用)
专题10 二次函数的应用
考点1 二次函数与实际问题——最值问题
说明:此考点包含销售中的最大利润、最少花费问题,生产中的最大产能与最低能耗问题,
1.(2023·浙江湖州·中考真题)某水产经销商以每千克30元的价格购进一批某品种淡水鱼,由销售经验可知,这种淡水鱼的日销售量y(千克)与销售价格x(元/千克)存在一次函数关系,部分数据如下表所示:
销售价格x(元/千克)
50
40
日销售量y(千克)
100
200
(1)试求出y关于x的函数表达式.
(2)设该经销商销售这种淡水鱼的日销售利润为W元,如果不考虑其他因素,求当销售价格x为多少时,日销售利润W最大?最大的日销售利润是多少元?
2.(2022·浙江宁波·中考真题)为了落实劳动教育,某学校邀请农科院专家指导学生进行小番茄的种植,经过试验,其平均单株产量y千克与每平方米种植的株数x(,且x为整数)构成一种函数关系.每平方米种植2株时,平均单株产量为4千克;以同样的栽培条件,每平方米种植的株数每增加1株,单株产量减少0.5千克.
(1)求y关于x的函数表达式.
(2)每平方米种植多少株时,能获得最大的产量?最大产量为多少千克?
3.(2023·浙江台州·中考真题)【问题背景】
“刻漏”是我国古代的一种利用水流计时的工具.综合实践小组准备用甲、乙两个透明的竖直放置的容器和一根带节流阀(控制水的流速大小)的软管制作简易计时装置.
【实验操作】
综合实践小组设计了如下的实验:先在甲容器里加满水,此时水面高度为30cm,开始放水后每隔10min观察一次甲容器中的水面高度,获得的数据如下表:
流水时间t/min
0
10
20
30
40
水面高度h/cm(观察值)
30
29
28.1
27
25.8
任务1 分别计算表中每隔10min水面高度观察值的变化量.
【建立模型】
小组讨论发现:“,”是初始状态下的准确数据,水面高度值的变化不均匀,但可以用一次函数近似地刻画水面高度h与流水时间t的关系.
任务2 利用时,;时,这两组数据求水面高度h与流水时间t的函数解析式.
【反思优化】
经检验,发现有两组表中观察值不满足任务2中求出的函数解析式,存在偏差.小组决定优化函数解析式,减少偏差.通过查阅资料后知道:t为表中数据时,根据解析式求出所对应的函数值,计算这些函数值与对应h的观察值之差的平方和,记为w;w越小,偏差越小.
任务3 (1)计算任务2得到的函数解析式的w值.
(2)请确定经过的一次函数解析式,使得w的值最小.
【设计刻度】
得到优化的函数解析式后,综合实践小组决定在甲容器外壁设计刻度,通过刻度直接读取时间.
任务4 请你简要写出时间刻度的设计方案.
4.(2022·浙江金华·中考真题)“八婺”菜场指导菜农生产和销售某种蔬菜,提供如下信息:①统计售价与需求量的数据,通过描点(图1),发现该蔬菜需求量(吨)关于售价x(元/千克)的函数图象可以看成抛物线,其表达式为,部分对应值如表:
售价x(元/千克)
…
2.5
3
3.5
4
…
需求量(吨)
…
7.75
7.2
6.55
5.8
…
②该蔬菜供给量(吨)关于售价x(元/千克)的函数表达式为,函数图象见图1.
③1~7月份该蔬菜售价(元/千克),成本(元/千克)关于月份t的函数表达式分别为,,函数图象见图2.
请解答下列问题:
(1)求a,c的值.
(2)根据图2,哪个月出售这种蔬菜每千克获利最大?并说明理由.
(3)求该蔬菜供给量与需求量相等时的售价,以及按此价格出售获得的总利润.
考点2 二次函数与实际问题——投球、拱桥(隧道)、喷水问题
5.(2023·浙江·中考真题)根据以下素材,探究完成任务.
如何把实心球掷得更远?
素材1
小林在练习投掷实心球,其示意图如图,第一次练习时,球从点A处被抛出,其路线是抛物线.点A距离地面,当球到OA的水平距离为时,达到最大高度为.
素材2
根据体育老师建议,第二次练习时,小林在正前方处(如图)架起距离地面高为的横线.球从点A处被抛出,恰好越过横线,测得投掷距离.
问题解决
任务1
计算投掷距离
建立合适的直角坐标系,求素材1中的投掷距离.
任务2
探求高度变化
求素材2和素材1中球的最大高度的变化量
任务3
提出训练建议
为了把球掷得更远,请给小林提出一条合理的训练建议.
6.(2023·浙江温州·中考真题)一次足球训练中,小明从球门正前方的A处射门,球射向球门的路线呈抛物线.当球飞行的水平距离为时,球达到最高点,此时球离地面.已知球门高为2.44m,现以O为原点建立如图所示直角坐标系.
(1)求抛物线的函数表达式,并通过计算判断球能否射进球门(忽略其他因素).
(2)对本次训练进行分析,若射门路线的形状、最大高度均保持不变,则当时他应该带球向正后方移动多少米射门,才能让足球经过点O正上方2.25m处?
7.(2022·浙江台州·中考真题)如图1,灌溉车沿着平行于绿化带底部边线的方向行驶,为绿化带浇水.喷水口离地竖直高度为(单位:).如图2,可以把灌溉车喷出水的上、下边缘抽象为平面直角坐标系中两条抛物线的部分图象;把绿化带横截面抽象为矩形,其水平宽度,竖直高度为的长.下边缘抛物线是由上边缘抛物线向左平移得到,上边缘抛物线最高点离喷水口的水平距离为,高出喷水口,灌溉车到的距离为(单位:).
(1)若,;
①求上边缘抛物线的函数解析式,并求喷出水的最大射程;
②求下边缘抛物线与轴的正半轴交点的坐标;
③要使灌溉车行驶时喷出的水能浇灌到整个绿化带,求的取值范围;
(2)若.要使灌溉车行驶时喷出的水能浇灌到整个绿化带,请直接写出的最小值.
8.(2022·浙江温州·中考真题)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,拱顶离水面.据调查,该河段水位在此基础上再涨达到最高.
素材2
为迎佳节,拟在图1桥洞前面的桥拱上悬挂长的灯笼,如图3.为了安全,灯笼底部距离水面不小于;为了实效,相邻两盏灯笼悬挂点的水平间距均为;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.
考点3 二次函数与一次函数综合——其它实际问题
9.(2023·浙江衢州·中考真题)某龙舟队进行500米直道训练,全程分为启航,途中和冲刺三个阶段.图1,图2分别表示启航阶段和途中阶段龙舟划行总路程与时间的近似函数图象.启航阶段的函数表达式为;途中阶段匀速划行,函数图象为线段;在冲刺阶段,龙舟先加速后匀速划行,加速期龙舟划行总路程与时间的函数表达式为.
(1)求出启航阶段关于的函数表达式(写出自变量的取值范围),
(2)已知途中阶段龙舟速度为5m/s.
①当时,求出此时龙舟划行的总路程,
②在距离终点125米处设置计时点,龙舟到达时,视为达标,请说明该龙舟队能否达标;
(3)冲刺阶段,加速期龙舟用时1s将速度从5m/s提高到5.25m/s,之后保持匀速划行至终点.求该龙舟队完成训练所需时间(精确到0.01s).
10.(2022·浙江衢州·中考真题)如图1为北京冬奥会“雪飞天”滑雪大跳台赛道的横截面示意图.取水平线为轴,铅垂线为轴,建立平面直角坐标系.运动员以速度从点滑出,运动轨迹近似抛物线.某运动员7次试跳的轨迹如图2.在着陆坡上设置点(与相距32m)作为标准点,着陆点在点或超过点视为成绩达标.
(1)求线段的函数表达式(写出的取值范围).
(2)当时,着陆点为,求的横坐标并判断成绩是否达标.
(3)在试跳中发现运动轨迹与滑出速度的大小有关,进一步探究,测算得7组与 的对应数据,在平面直角坐标系中描点如图3.
①猜想关于的函数类型,求函数表达式,并任选一对对应值验证.
②当v为多少m/s时,运动员的成绩恰能达标(精确到1m/s)?
(参考数据:,)
考点4 二次函数与图形的性质综合——动点问题
11.(2023·浙江湖州·中考真题)如图1,在平面直角坐标系中,二次函数的图象与y轴的交点坐标为,图象的顶点为M.矩形的顶点D与原点O重合,顶点A,C分别在x轴,y轴上,顶点B的坐标为.
(1)求c的值及顶点M的坐标,
(2)如图2,将矩形沿x轴正方向平移t个单位得到对应的矩形.已知边,分别与函数的图象交于点P,Q,连接,过点P作于点G.
①当时,求的长;
②当点G与点Q不重合时,是否存在这样的t,使得的面积为1?若存在,求出此时t的值;若不存在,请说明理由.
12.(2023·浙江金华·中考真题)如图,直线与轴,轴分别交于点,抛物线的顶点在直线上,与轴的交点为,其中点的坐标为.直线与直线相交于点.
(1)如图2,若抛物线经过原点.
①求该抛物线的函数表达式;②求的值.
(2)连接与能否相等?若能,求符合条件的点的横坐标;若不能,试说明理由.
13.(2022·浙江湖州·中考真题)如图1,已知在平面直角坐标系xOy中,四边形OABC是边长为3的正方形,其中顶点A,C分别在x轴的正半轴和y轴的正半轴上,抛物线经过A,C两点,与x轴交于另一个点D.
(1)①求点A,B,C的坐标;
②求b,c的值.
(2)若点P是边BC上的一个动点,连结AP,过点P作PM⊥AP,交y轴于点M(如图2所示).当点P在BC上运动时,点M也随之运动.设BP=m,CM=n,试用含m的代数式表示n,并求出n的最大值.
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三年(2022-2024)中考数学真题分项汇编(浙江专用)
专题10 二次函数的应用
考点1 二次函数与实际问题——最值问题
说明:此考点包含销售中的最大利润、最少花费问题,生产中的最大产能与最低能耗问题,
1.(2023·浙江湖州·中考真题)某水产经销商以每千克30元的价格购进一批某品种淡水鱼,由销售经验可知,这种淡水鱼的日销售量y(千克)与销售价格x(元/千克)存在一次函数关系,部分数据如下表所示:
销售价格x(元/千克)
50
40
日销售量y(千克)
100
200
(1)试求出y关于x的函数表达式.
(2)设该经销商销售这种淡水鱼的日销售利润为W元,如果不考虑其他因素,求当销售价格x为多少时,日销售利润W最大?最大的日销售利润是多少元?
【答案】(1)
(2)销售价格为每千克45元时,日销售利润最大,最大日销售利润是2250元
【分析】(1)设y与x之间的函数关系式为,由表中数据即可得出结论;
(2)根据每日总利润=每千克利润×销售量列出函数解析式,根据函数的性质求最值即可.
【详解】(1)解:设y关于x的函数表达式为.
将和分别代入,得:
,
解得:,
∴y关于x的函数表达式是:;
(2)解:,
∵,
∴当时,在的范围内,
W取到最大值,最大值是2250.
答:销售价格为每千克45元时,日销售利润最大,最大日销售利润是2250元.
【点睛】本题考查一次函数、二次函数的应用,关键是根据等量关系写出函数解析式.
2.(2022·浙江宁波·中考真题)为了落实劳动教育,某学校邀请农科院专家指导学生进行小番茄的种植,经过试验,其平均单株产量y千克与每平方米种植的株数x(,且x为整数)构成一种函数关系.每平方米种植2株时,平均单株产量为4千克;以同样的栽培条件,每平方米种植的株数每增加1株,单株产量减少0.5千克.
(1)求y关于x的函数表达式.
(2)每平方米种植多少株时,能获得最大的产量?最大产量为多少千克?
【答案】(1)(,且x为整数)
(2)每平方米种植5株时,能获得最大的产量,最大产量为12.5千克
【分析】(1)由每平方米种植的株数每增加1株,单株产量减少0.5千克,即可得求得解析式;
(2)设每平方米小番茄产量为W千克,由产量=每平方米种植株数×单株产量即可列函数关系式,由二次函数性质可得答案.
【详解】(1)解:∵每平方米种植的株数每增加1株,单株产量减少0.5千克,
∴(,且x为整数);
(2)解:设每平方米小番茄产量为W千克,
.
∴当时,w有最大值12.5千克.
答:每平方米种植5株时,能获得最大的产量,最大产量为12.5千克.
【点睛】本题考查二次函数的应用,解题的关键是读懂题意,列出函数关系式.
3.(2023·浙江台州·中考真题)【问题背景】
“刻漏”是我国古代的一种利用水流计时的工具.综合实践小组准备用甲、乙两个透明的竖直放置的容器和一根带节流阀(控制水的流速大小)的软管制作简易计时装置.
【实验操作】
综合实践小组设计了如下的实验:先在甲容器里加满水,此时水面高度为30cm,开始放水后每隔10min观察一次甲容器中的水面高度,获得的数据如下表:
流水时间t/min
0
10
20
30
40
水面高度h/cm(观察值)
30
29
28.1
27
25.8
任务1 分别计算表中每隔10min水面高度观察值的变化量.
【建立模型】
小组讨论发现:“,”是初始状态下的准确数据,水面高度值的变化不均匀,但可以用一次函数近似地刻画水面高度h与流水时间t的关系.
任务2 利用时,;时,这两组数据求水面高度h与流水时间t的函数解析式.
【反思优化】
经检验,发现有两组表中观察值不满足任务2中求出的函数解析式,存在偏差.小组决定优化函数解析式,减少偏差.通过查阅资料后知道:t为表中数据时,根据解析式求出所对应的函数值,计算这些函数值与对应h的观察值之差的平方和,记为w;w越小,偏差越小.
任务3 (1)计算任务2得到的函数解析式的w值.
(2)请确定经过的一次函数解析式,使得w的值最小.
【设计刻度】
得到优化的函数解析式后,综合实践小组决定在甲容器外壁设计刻度,通过刻度直接读取时间.
任务4 请你简要写出时间刻度的设计方案.
【答案】任务1:见解析;任务2:;任务3:(1),(2);任务4:见解析
【分析】任务1:根据表格每隔10min水面高度数据计算即可;
任务2:根据每隔10min水面高度观察值的变化量大约相等,得出水面高度h与流水时间t的是一次函数关系,由待定系数法求解;
任务3:(1)先求出对应时间的水面高度,再按要求求w值;
(2)设,然后根据表格中数据求出此时w的值是关于k的二次函数解析式;由此求出w的值最小时k值即可;
任务4:根据高度随时间变化规律,以相同时间刻画不同高度即可,类似如数轴三要素,有原点、正方向与单位长度.最大量程约为294min可以代替单位长度要素.
【详解】解:任务1:变化量分别为,;;
;;
任务2:设,
∵时,,时,;
∴
∴水面高度h与流水时间t的函数解析式为.
任务3:(1)当时,,
当时,,
当时,,
当时,,
当时,,
∴
.
(2)设,则
.
当时,w最小.
∴优化后的函数解析式为.
任务4:时间刻度方案要点:
①时间刻度的0刻度在水位最高处;
②刻度从上向下均匀变大;
③每0.102cm表示1min(1cm表示时间约为9.8min).
【点睛】本题主要考查一次函数和二次函数的应用、方差的计算,熟练掌握待定系数法求解析式及一次函数的函数值、二次函数的最值是解题的关键.
4.(2022·浙江金华·中考真题)“八婺”菜场指导菜农生产和销售某种蔬菜,提供如下信息:①统计售价与需求量的数据,通过描点(图1),发现该蔬菜需求量(吨)关于售价x(元/千克)的函数图象可以看成抛物线,其表达式为,部分对应值如表:
售价x(元/千克)
…
2.5
3
3.5
4
…
需求量(吨)
…
7.75
7.2
6.55
5.8
…
②该蔬菜供给量(吨)关于售价x(元/千克)的函数表达式为,函数图象见图1.
③1~7月份该蔬菜售价(元/千克),成本(元/千克)关于月份t的函数表达式分别为,,函数图象见图2.
请解答下列问题:
(1)求a,c的值.
(2)根据图2,哪个月出售这种蔬菜每千克获利最大?并说明理由.
(3)求该蔬菜供给量与需求量相等时的售价,以及按此价格出售获得的总利润.
【答案】(1)
(2)在4月份出售这种蔬菜每千克获利最大,见解析
(3)该蔬菜供给量与需求量相等时的售价为5元/千克,按此价格出售获得的总利润为8000元
【分析】(1)运用待定系数法求解即可;
(2)设这种蔬菜每千克获利w元,根据列出函数关系式,由二次函数的性质可得结论;
(3)根据题意列出方程,求出x的值,再求出总利润即可.
【详解】(1)把,代入可得
②-①,得,
解得,
把代入①,得,
∴.
(2)设这种蔬菜每千克获利w元,根据题意,
有,
化简,得,
∵在的范围内,
∴当时,w有最大值.
答:在4月份出售这种蔬菜每千克获利最大.
(3)由,得,
化简,得,解得(舍去),
∴售价为5元/千克.
此时,(吨)(千克),
把代入,得,
把代入,得,
∴总利润(元).
答:该蔬菜供给量与需求量相等时的售价为5元/千克,按此价格出售获得的总利润为8000元.
【点睛】此题主要考查了函数的综合应用,结合函数图象得出各点的坐标,再利用待定系数法求出函数解析式是解题的关键.
考点2 二次函数与实际问题——投球、拱桥(隧道)、喷水问题
说明:二次函数的数学建模
5.(2023·浙江·中考真题)根据以下素材,探究完成任务.
如何把实心球掷得更远?
素材1
小林在练习投掷实心球,其示意图如图,第一次练习时,球从点A处被抛出,其路线是抛物线.点A距离地面,当球到OA的水平距离为时,达到最大高度为.
素材2
根据体育老师建议,第二次练习时,小林在正前方处(如图)架起距离地面高为的横线.球从点A处被抛出,恰好越过横线,测得投掷距离.
问题解决
任务1
计算投掷距离
建立合适的直角坐标系,求素材1中的投掷距离.
任务2
探求高度变化
求素材2和素材1中球的最大高度的变化量
任务3
提出训练建议
为了把球掷得更远,请给小林提出一条合理的训练建议.
【答案】任务一:4m;任务二:;任务三:应该尽量提高掷出点的高度、尽量提高掷出点的速度、选择适当的掷出仰角
【分析】任务一:建立直角坐标系,由题意得:抛物线的顶点坐标为,设抛物线的解析式为,过点,利用待定系数法求出解析式,当时求出x的值即可得到;
任务二:建立直角坐标系,求出任务二的抛物线解析式,得到顶点纵坐标,与任务一的纵坐标相减即可;
任务三:根据题意给出合理的建议即可.
【详解】任务一:建立如图所示的直角坐标系,
由题意得:抛物线的顶点坐标为,
设抛物线的解析式为,过点,
∴,
解得,
∴,
当时,,
得(舍去),
∴素材1中的投掷距离为4m;
(2)建立直角坐标系,如图,
设素材2中抛物线的解析式为,
由题意得,过点,
∴,
解得,
∴
∴顶点纵坐标为,
(m),
∴素材2和素材1中球的最大高度的变化量为;
任务三:应该尽量提高掷出点的高度、尽量提高掷出点的速度、选择适当的掷出仰角.
【点睛】此题考查了二次函数的实际应用,求函数解析式,求抛物线与坐标轴的距离,正确理解题意建立恰当的直角坐标系是解题的关键.
6.(2023·浙江温州·中考真题)一次足球训练中,小明从球门正前方的A处射门,球射向球门的路线呈抛物线.当球飞行的水平距离为时,球达到最高点,此时球离地面.已知球门高为2.44m,现以O为原点建立如图所示直角坐标系.
(1)求抛物线的函数表达式,并通过计算判断球能否射进球门(忽略其他因素).
(2)对本次训练进行分析,若射门路线的形状、最大高度均保持不变,则当时他应该带球向正后方移动多少米射门,才能让足球经过点O正上方2.25m处?
【答案】(1),球不能射进球门
(2)当时他应该带球向正后方移动1米射门
【分析】(1)根据建立的平面直角三角坐标系设抛物线解析式为顶点式,代入A点坐标求出a的值即可得到函数表达式,再把代入函数解析式,求出函数值,与球门高度比较即可得到结论;
(2)根据二次函数平移的规律,设出平移后的解析式,然后将点代入即可求解.
【详解】(1)解:由题意得:抛物线的顶点坐标为,
设抛物线解析式为,
把点代入,得,
解得,
∴抛物线的函数表达式为,
当时,,
∴球不能射进球门;
(2)设小明带球向正后方移动米,则移动后的抛物线为,
把点代入得,
解得(舍去),,
∴当时他应该带球向正后方移动1米射门.
【点睛】此题考查了二次函数的应用,待定系数法求函数解析式、二次函数图象的平移等知识,读懂题意,熟练掌握待定系数法是解题的关键.
7.(2022·浙江台州·中考真题)如图1,灌溉车沿着平行于绿化带底部边线的方向行驶,为绿化带浇水.喷水口离地竖直高度为(单位:).如图2,可以把灌溉车喷出水的上、下边缘抽象为平面直角坐标系中两条抛物线的部分图象;把绿化带横截面抽象为矩形,其水平宽度,竖直高度为的长.下边缘抛物线是由上边缘抛物线向左平移得到,上边缘抛物线最高点离喷水口的水平距离为,高出喷水口,灌溉车到的距离为(单位:).
(1)若,;
①求上边缘抛物线的函数解析式,并求喷出水的最大射程;
②求下边缘抛物线与轴的正半轴交点的坐标;
③要使灌溉车行驶时喷出的水能浇灌到整个绿化带,求的取值范围;
(2)若.要使灌溉车行驶时喷出的水能浇灌到整个绿化带,请直接写出的最小值.
【答案】(1)①,;②;③
(2)
【分析】(1)①根据顶点式求上边缘二次函数解析式即可;
②设根据对称性求出平移规则,再根据平移规则由C点求出B点坐标;
③要使灌溉车行驶时喷出的水能浇灌到整个绿化带,则上边缘抛物线至少要经过F点,下边缘抛物线,计算即可;
(2)当喷水口高度最低,且恰好能浇灌到整个绿化带时,点,恰好分别在两条抛物线上,设出D、F坐标计算即可.
【详解】(1)(1)①如图1,由题意得是上边缘抛物线的顶点,
设.
又∵抛物线经过点,
∴,
∴.
∴上边缘抛物线的函数解析式为.
当时,,
∴,(舍去).
∴喷出水的最大射程为.
图1
②∵对称轴为直线,
∴点的对称点的坐标为.
∴下边缘抛物线是由上边缘抛物线向左平移得到的,
即点是由点向左平移得到,则点的坐标为.
③如图2,先看上边缘抛物线,
∵,
∴点的纵坐标为0.5.
抛物线恰好经过点时,
.
解得,
∵,
∴.
当时,随着的增大而减小,
∴当时,要使,
则.
∵当时,随的增大而增大,且时,,
∴当时,要使,则.
∵,灌溉车喷出的水要浇灌到整个绿化带,
∴的最大值为.
再看下边缘抛物线,喷出的水能浇灌到绿化带底部的条件是,
∴的最小值为2.
综上所述,的取值范围是.
(2)的最小值为.
由题意得是上边缘抛物线的顶点,
∴设上边缘抛物线解析式为.
∵上边缘抛物线过出水口(0,h)
∴
解得
∴上边缘抛物线解析式为
∵对称轴为直线,
∴点的对称点的坐标为.
∴下边缘抛物线是由上边缘抛物线向左平移得到的,
∴下边缘抛物线解析式为.
当喷水口高度最低,且恰好能浇灌到整个绿化带时,点,恰好分别在两条抛物线上,
∵DE=3
∴设点,,,
∵D在下边缘抛物线上,
∴
∵EF=1
∴
∴,
解得,
代入,得.
所以的最小值为.
【点睛】本题考查二次函数的实际应用中的喷水问题,构造二次函数模型并把实际问题中的数据转换成二次函数上的坐标是解题的关键.
8.(2022·浙江温州·中考真题)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,拱顶离水面.据调查,该河段水位在此基础上再涨达到最高.
素材2
为迎佳节,拟在图1桥洞前面的桥拱上悬挂长的灯笼,如图3.为了安全,灯笼底部距离水面不小于;为了实效,相邻两盏灯笼悬挂点的水平间距均为;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】任务一:见解析,;任务二:悬挂点的纵坐标的最小值是;;任务三:两种方案,见解析
【分析】任务一:根据题意,以拱顶为原点,建立如图1所示的直角坐标系,待定系数法求解析式即可求解;
任务二:根据题意,求得悬挂点的纵坐标,进而代入函数解析式即可求得横坐标的范围;
任务三:有两种设计方案,分情况讨论,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;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,根据题意求得任意一种方案即可求解.
【详解】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,且经过点.
设该抛物线函数表达式为,
则,
∴,
∴该抛物线的函数表达式是.
任务二:∵水位再上涨达到最高,灯笼底部距离水面至少,灯笼长,
∴悬挂点的纵坐标,
∴悬挂点的纵坐标的最小值是.
当时,,解得或,
∴悬挂点的横坐标的取值范围是.
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.
∵,相邻两灯笼悬挂点的水平间距均为,
∴若顶点一侧挂4盏灯笼,则,
若顶点一侧挂3盏灯笼,则,
∴顶点一侧最多可挂3盏灯笼.
∵挂满灯笼后成轴对称分布,
∴共可挂7盏灯笼.
∴最左边一盏灯笼悬挂点的横坐标是.
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,
∵若顶点一侧挂5盏灯笼,则,
若顶点一侧挂4盏灯笼,则,
∴顶点一侧最多可挂4盏灯笼.
∵挂满灯笼后成轴对称分布,
∴共可挂8盏灯笼.
∴最左边一盏灯笼悬挂点的横坐标是.
【点睛】本题考查了二次函数的应用,根据题意建立坐标系,掌握二次函数的性质是解题的关键.
考点3 二次函数与一次函数综合——其它实际问题
9.(2023·浙江衢州·中考真题)某龙舟队进行500米直道训练,全程分为启航,途中和冲刺三个阶段.图1,图2分别表示启航阶段和途中阶段龙舟划行总路程与时间的近似函数图象.启航阶段的函数表达式为;途中阶段匀速划行,函数图象为线段;在冲刺阶段,龙舟先加速后匀速划行,加速期龙舟划行总路程与时间的函数表达式为.
(1)求出启航阶段关于的函数表达式(写出自变量的取值范围),
(2)已知途中阶段龙舟速度为5m/s.
①当时,求出此时龙舟划行的总路程,
②在距离终点125米处设置计时点,龙舟到达时,视为达标,请说明该龙舟队能否达标;
(3)冲刺阶段,加速期龙舟用时1s将速度从5m/s提高到5.25m/s,之后保持匀速划行至终点.求该龙舟队完成训练所需时间(精确到0.01s).
【答案】(1)
(2)①龙舟划行的总路程为;②该龙舟队能达标.
(3)该龙舟队完成训练所需时间为
【分析】(1)把代入 得出的值,则可得出答案;
(2)①设,把代入,得出,求得,当时,求出,则可得出答案;
②把代入,求得,则可得出答案;
(3)由(1)可知,把代入,求得.求出,则可得出答案.
【详解】(1)把代入 得,
解得,
启航阶段总路程关于时间的函数表达式为;
(2)①设,把代入,得,
解得,
.
当时,.
当时,龙舟划行的总路程为.
②,
把代入,
得.
,
该龙舟队能达标.
(3)加速期:由(1)可知,
把代入,
得.
函数表达式为,
把代入,
解得.
,
.
答:该龙舟队完成训练所需时间为.
【点睛】本题是二次函数综合题,考查了二次函数的应用,一次函数的性质,二次函数图象上点的坐标特征,待定系数法,根据条件准确得到表达式是解题关键.
10.(2022·浙江衢州·中考真题)如图1为北京冬奥会“雪飞天”滑雪大跳台赛道的横截面示意图.取水平线为轴,铅垂线为轴,建立平面直角坐标系.运动员以速度从点滑出,运动轨迹近似抛物线.某运动员7次试跳的轨迹如图2.在着陆坡上设置点(与相距32m)作为标准点,着陆点在点或超过点视为成绩达标.
(1)求线段的函数表达式(写出的取值范围).
(2)当时,着陆点为,求的横坐标并判断成绩是否达标.
(3)在试跳中发现运动轨迹与滑出速度的大小有关,进一步探究,测算得7组与 的对应数据,在平面直角坐标系中描点如图3.
①猜想关于的函数类型,求函数表达式,并任选一对对应值验证.
②当v为多少m/s时,运动员的成绩恰能达标(精确到1m/s)?
(参考数据:,)
【答案】(1)(8≤x≤40)
(2)的横坐标为22.5,成绩未达标
(3)①a与成反比例函数关系,,验证见解析;②当m/s时,运动员的成绩恰能达标
【分析】(1)根据图像得出CE的坐标,直接利用待定系数法即可求出解析式;
(2)将代入二次函数解析式,由解出x的值,比较即可得出结果;
(3)由图像可知,a与成反比例函数关系,代入其中一个点即可求出解析式,根据CE的表达式求出K的坐标(32,4),代入即可求出a,再代入反比例函数即可求出v的值.
【详解】(1)解:由图2可知:,
设CE:,
将代入,
得:,解得,
∴线段CE的函数表达式为(8≤x≤40).
(2)当时,,由题意得,
解得
∴的横坐标为22.5.
∵22.5<32,
∴成绩未达标.
(3)①猜想a与成反比例函数关系.
∴设
将(100,0.250)代入得解得,
∴.
将(150,0.167)代入验证:,
∴能相当精确地反映a与的关系,即为所求的函数表达式.
②由K在线段上,得K(32,4),代入得,得
由得,
又∵,
∴,
∴当m/s时,运动员的成绩恰能达标.
【点睛】本题考查二次函数的应用,二次函数与一次函数综合问题,解题的关键在于熟练掌握二次函数的性质,并能灵活运用二次函数与一次函数的性质解决问题.
考点4 二次函数与图形的性质综合——动点问题
11.(2023·浙江湖州·中考真题)如图1,在平面直角坐标系中,二次函数的图象与y轴的交点坐标为,图象的顶点为M.矩形的顶点D与原点O重合,顶点A,C分别在x轴,y轴上,顶点B的坐标为.
(1)求c的值及顶点M的坐标,
(2)如图2,将矩形沿x轴正方向平移t个单位得到对应的矩形.已知边,分别与函数的图象交于点P,Q,连接,过点P作于点G.
①当时,求的长;
②当点G与点Q不重合时,是否存在这样的t,使得的面积为1?若存在,求出此时t的值;若不存在,请说明理由.
【答案】(1),顶点M的坐标是
(2)①1;②存在,或
【分析】(1)把代入抛物线的解析式即可求出c,把抛物线转化为顶点式即可求出顶点坐标;
(2)①先判断当时,,的坐标分别是,,再求出,时点Q的纵坐标与点P的纵坐标,进而求解;
②先求出,易得P,Q的坐标分别是,,然后分点G在点Q的上方与点G在点Q的下方两种情况,结合函数图象求解即可.
【详解】(1)∵二次函数的图象与y轴的交点坐标为,
∴,
∴,
∴顶点M的坐标是.
(2)①∵A在x轴上,B的坐标为,
∴点A的坐标是.
当时,,的坐标分别是,.
当时,,即点Q的纵坐标是2,
当时,,即点P的纵坐标是1.
∵,
∴点G的纵坐标是1,
∴.
②存在.理由如下:
∵的面积为1,,
∴.
根据题意,得P,Q的坐标分别是,.
如图1,当点G在点Q的上方时,,
此时(在的范围内),
如图2,当点G在点Q的下方时,,
此时(在的范围内).
∴或.
【点睛】本题考查了二次函数图象上点的坐标特点、矩形的性质以及三角形的面积等知识,熟练掌握二次函数的图象与性质、灵活应用数形结合思想是解题的关键.
12.(2023·浙江金华·中考真题)如图,直线与轴,轴分别交于点,抛物线的顶点在直线上,与轴的交点为,其中点的坐标为.直线与直线相交于点.
(1)如图2,若抛物线经过原点.
①求该抛物线的函数表达式;②求的值.
(2)连接与能否相等?若能,求符合条件的点的横坐标;若不能,试说明理由.
【答案】(1)①;②
(2)能,或或或.
【分析】(1)①先求顶点的坐标,然后待定系数法求解析式即可求解;
②过点作于点.设直线为,把代入,得,解得,直线为.同理,直线为.联立两直线解析式得出,根据,由平行线分线段成比例即可求解;
(2)设点的坐标为,则点的坐标为.①如图2-1,当时,存在.记,则.过点作轴于点,则.在中,,进而得出点的横坐标为6.②如图2-2,当时,存在.记.过点作轴于点,则.在中,,得出点的横坐标为.③如图,当时,存在.记.过点作轴于点,则.在中,,得出点的横坐标为.④如图2-4,当时,存在.记.过点作轴于点,则.在中,,得出点的横坐标为.
【详解】(1)解:①∵,
∴顶点的横坐标为1.
∴当时,,
∴点的坐标是.
设抛物线的函数表达式为,把代入,
得,
解得.
∴该抛物线的函数表达式为,
即.
②如图1,过点作于点.
设直线为,把代入,得,
解得,
∴直线为.
同理,直线为.
由
解得
∴.
∴.
∵,
∴.
(2)设点的坐标为,则点的坐标为.
①如图,当时,存在.
记,则.
∵为的外角,
∴.
∵.
∴.
∴.
∴.
过点作轴于点,则.
在中,,
∴,解得.
∴点的横坐标为6.
②如图2-2,当时,存在.
记.
∵为的外角,
∴.
∴
∴.
∴.
过点作轴于点,则.
在中,,
∴,解得.
∴点的横坐标为.
③如图2-3,当时,存在.记.
∵,
∴.
∴.
∴.
∴.
过点作轴于点,则.
在中,,
∴,解得.
∴点的横坐标为.
④如图2-4,当时,存在.记.
∵,
∴.
∴.
∴.
过点作轴于点,则.
在中,,
∴,解得.
∴点的横坐标为.
综上,点的横坐标为.
【点睛】本题考查了二次函数综合运用,解直角三角形,平行线分线段成比例,熟练掌握以上知识,分类讨论是解题的关键.
13.(2022·浙江湖州·中考真题)如图1,已知在平面直角坐标系xOy中,四边形OABC是边长为3的正方形,其中顶点A,C分别在x轴的正半轴和y轴的正半轴上,抛物线经过A,C两点,与x轴交于另一个点D.
(1)①求点A,B,C的坐标;
②求b,c的值.
(2)若点P是边BC上的一个动点,连结AP,过点P作PM⊥AP,交y轴于点M(如图2所示).当点P在BC上运动时,点M也随之运动.设BP=m,CM=n,试用含m的代数式表示n,并求出n的最大值.
【答案】(1)①A(3,0),B(3,3),C(0,3);②
(2)(0≤m≤3);
【分析】(1)①根据坐标与图形的性质即可求解;②利用待定系数法求解即可;
(2)证明Rt△ABP∽Rt△PCM,根据相似三角形的性质得到n关于m的二次函数,利用二次函数的性质即可求解.
【详解】(1)解:①∵正方形OABC的边长为3,
∴点A,B,C的坐标分别为A(3,0),B(3,3),C(0,3);
②把点A(3,0),C(0,3)的坐标分别代入y=−x2+bx+c,
得,解得;
(2)解:由题意,得∠APB=90°-∠MPC=∠PMC,∠B=∠PCM=90°,
∴Rt△ABP∽Rt△PCM,
∴,即.
整理,得,即(0≤m≤3).
∴当时,n的值最大,最大值是.
【点睛】本题综合考查了正方形的性质,相似三角形的判定和性质,二次函数的性质,待定系数法求函数解析式,根据正方形的性质求出点A,B,C的坐标是解题的关键.
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