九年级数学暑假班讲义第19讲:二次函数图像性质的应用(教师版)
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1、二次函数的应用内容分析 二次函数在实际生活中的应用主要包括以下几个方面:(1)二次函数与经济问题,主要用于求解利润最大化;(2)二次函数与面积问题,涉及到实际图形面积关系式的表达、面积最值的求 解等;(3) 二次函数与拱桥问题,二次函数的图像与拱桥横截面的形状都是抛物线状, 所以利用二次函数求解拱桥问题在实际生活中很常见;(4) 二次函数与物体的运动轨迹:在实际生活中,由于只受重力的作用,掷出 的铅球、踢出的足球、投出的篮球等物体的运动轨迹一定是抛物线形状, 则可以利用二次函数的图像性质求解相关的问题当然二次函数也会与其他的知识点相结合,例如二次函数与一次函数、二次函数与一元二次方程、二次函数
2、与不等式等的代数综合,以及二次函数与相似三角形、二次函数与圆、二次函数与动点等的几何综合,这些内容我们会在秋季班的课程中深入地学习知识结构模块一:二次函数与利润最大化知识精讲1、知识点名称求解二次函数与利润最大化的问题,主要是根据题意列出相关的二次函数解析式,再通过配方的方式求解最大值这是一种实际应用的题型,需根据自变量的实际意义确定函数的定义域,在求解最大值时,也需注意自变量的取值范围例题解析【例1】某商品进价为90元/个,按100一个出售,能售出500个,如果这种商品每涨价1 元,其销售量就减少10个,为了获得最大利润,单价应定为_【难度】【答案】120元【解析】可设商品价格在100元基础
3、上涨元,其总利润为元, 总利润=单个利润销量, 化为顶点式即为,可知时有最大利润,此时商品单价 为元【总结】根据题意列出相应的函数解析式,化为顶点式即可求其最值【例2】某商店以120元每件的成本购进一批新产品,在试销阶段,每件产品的销售价x(元) 与产品的日销售量y(台)之间的关系如下表所示:x130150165y705035 (1)若日销售量y是销售价x的一次函数,求这个一次函数; (2)每件产品的销售价定为多少元时,日销售利润最大,最大利润为多少元?【难度】【答案】(1);(2)1600元【解析】(1)依题意可设, 则有,解得,即这个一次函数解析式为;(2)总利润=单个利润销量,则其总利润
4、为 , 可知时商品有最大日销售利润1600元【总结】根据题意列出相应的函数解析式,化为顶点式即可求其最值【例3】某商场试销一种成本为每件60元的服装,规定试销期间销售单价不低于成本单价,且获利不得高于45%,经试销发现,销售量y(件)与销售单价x(元)符合一次函数y = kx + b,且x = 65时,y = 55;x =75时,y = 45(1)求一次函数y = kx + b的表达式;(2)若该商场获得利润为W元,试写出利润W与销售单价x之间的关系式;销售单价定 为多少元时,商场可获得最大利润,最大利润是多少元?(3)若该商场获得利润不低于500元,试确定销售单价x的范围【难度】【答案】(1
5、);(2)单价87元时有最大利润891元;(3)【解析】(1)依题意有,解得,即一次函数解析式为;(2) 销售利润=单个利润销售量,由此可得,化为顶点式,又商场最大利润不得高于45%,可知定价最高不超过元,即取值范围是,函数开口向下,在对称轴左侧函数单调递增,可知定价87元时,商场有最大利润元;(3)令,解得,函数开口方向向下,结合,可知利润不低于500的范围是【总结】根据题意列出相应的函数解析式,求最值时需要注意根据题目条件确定好相应自变量取值范围,适当结合函数增减性进行解题【例4】某商场将进价为2000元的冰箱以2400元售出,平均每天能售出8台,为了配合国家“家电下乡”政策的实施,商场决
6、定采取适当的降价措施调查表明:这种冰箱的售价每降低50元,平均每天就能多售出4台(1) 假设每台冰箱降价x元,商场每天销售这种冰箱的利润y元,请写出y与x之间的函 数关系式;(2) 商场要想在这种冰箱销售中每天盈利4800元,同时又要使百姓得到实惠,每台冰箱应 降价多少元?(3)每台冰箱降价多少元时,商场每天销售这种冰箱的利润最高?最高利润是多少?【难度】【答案】(1);(2)降价200元;(3)降价250元时有最大利润5000元【解析】(1)销售利润=单个利润销售量,由此可得;(2) 商场要盈利4800元,则有,解得,要使百姓得到实惠,则冰箱降价尽可能高,取,即每台冰箱应降价200元;(3)
7、化为顶点式,即得,由此可知每台冰箱降价150元时,商场有最高利润,最高利润为5000元【总结】根据题意列出相应的函数解析式,化为顶点式即可求其相应最值【例5】某化工材料经销公司购进了一种化工原料共7000kg,购进价格为30元/kg,物价部门规定其销售单价不得高于70元/kg,也不得低于30元/kg,市场调查发现:单价定于70元时,日均销售60kg,单价每降低1元,日均多售出2kg,在销售过程每天还要支出其它费用500元(不足一天时,按整天计算),设销售单价为x元,日均获利为y元(1)求y关于x的二次函数关系式,并注明x的取值范围;(2)将(1)中所求出的二次函数配方成的形式,指出单价定为 多
8、少时日均获利最多,是多少?(3) 将这种化工原料全部售出,比较日均获利最多和销售单价最高,这两种销售方式,哪 一种获总利最多,多多少?【难度】【答案】(1);(2)单价65元时日均获利最多是1950元;(3)销售单价最高时,获总利最多,多26500元【解析】(1)日均利润=单个利润销售量日支出,由此可得,依题意可知其定价不得高于70元/kg,也不得低于30元/kg,即其取值范围为;(2)化为顶点式,即得,由此可知单价定为65元时,日均获利最多,最高利润为1950元;(3)日均获利最多,单价65元,日销量,销售天数天,商场总获利为元;销售单价最高,日均销售60kg,则销售天数为天,商场总获利为元
9、;,可知销售单价最高时获总利最多,多元【总结】根据题意列出相应的函数解析式,化为顶点式即可求其相应最值【例6】某商场要经营一种文具,进价为20元,当售价为25元时,每天的销售量为250件, 售价每上涨1元,每天的销售量就减少10件(1) 写出商场销售这种文具,每天所得的销售利润w(元)与销售单价x(元)之间的函 数关系式;(2)商场提出了A、B两种营销方案 方案A:该文具的销售单价高于进价且不超过30元; 方案B:每天销售量不少于10件,且每件文具的利润至少为25元 请比较哪种方案的最大利润更高,并说明理由【难度】【答案】(1);(2)方案A最大利润更高【解析】(1)日均利润=单个利润销售量,
10、由此可得;(2) 化为顶点式,即得,函数开口方向向下,在对称轴左侧函数递增,在对称轴右侧函数递减,在时函数取最大值,由此可确定相关方案最高利润:方案A:依题意有,根据函数增减性可知时函数取最大值,即有最大利润元;方案B:依题意有,可解得,根据函数增减性可知时函数取最大值,即有最大利润元;,可知方案A最大利润更高【总结】根据题意列出相应的函数解析式,化为顶点式即可求其相应最值,前提是确定相关自变量取值范围,再根据函数增减性进行求解模块二:二次函数与面积问题知识精讲1、知识点名称求解二次函数与面积结合的问题时,基本方法上与利润最大化是相同的,也是通过配方的方式求解相关面积的最值,当然也需要注意自变
11、量的取值范围而与利润最大化问题不同的是,面积问题中可能会涉及到三角形、四边形或者圆等图形,也可能会出现动点与面积相结合的类型,变化较多例题解析【例7】在半径为4厘米的圆面上,从中挖去一个半径为x厘米的同心圆面,剩下一个圆环 的面积为y平方厘米,则y关于x的函数关系式为( )ABCD【难度】【答案】D【解析】,由此即可计算得,故选D【总结】考查圆环的面积计算,确定相关函数的求取【例8】一长方体的长和宽相等,高比长多0.5米,若长方体的长和宽用x(米)表示,则 长方体的表面积S(平方米)关于x的函数关系式为_【难度】【答案】【解析】长方体长和宽为,高为,根据长方体表面积计算公式,即得【总结】考查长
12、方体的表面积计算的知识回顾,同时结合函数内容进行相关解答【例9】如图,正方形ABCD的边长为4,P是BC上的一动点,若,交DC于Q,ABCDPQ 设PB = x,的面积为y,y与x的函数关系式为_【难度】【答案】【解析】由,易证得,可得,即,由此可得,则,即【总结】考查正方形的基本性质,同时应用“一线三直角”基本模型证明三角形的相似【例10】小智用总长为8厘米的铁丝围成矩形,则矩形的最大面积是( )平方厘米A4B8C16D32【难度】【答案】A【解析】设矩形一边长为,由此可得矩形面积,可知 时矩形面积有最大值,此时矩形恰为正方形【总结】周长一定的情况下,图形为圆形时面积最大,矩形为正方形时面积
13、最大,即在顶点 时函数取最大值【例11】如图所示,矩形花圃ABCD的一边利用足够长的墙,另三边用总长为32米的篱笆 围成设AB边的长为x米,矩形ABCD的面积为S平方米(1)求S与x之间的函数关系式(不要求写出自变量x的取值范围);ABCD(2)当x为何值时,S有最大值?并求出最大值【难度】【答案】(1);(2)时有最大值【解析】(1)边长为,四边形为矩形,且剩余三边长总和为32,由此可得边长为,根据矩形面积公式面积=长宽, ;(2) 函数化为顶点式,即得,可知时,有最大值【总结】根据简单等量关系解决问题,二次函数化为顶点式即可得到函数最值【例12】如图,在中,AC = 40 cm,BC =
14、30 cm,在内部作一个矩形DEFG,其中点D和点G分别在AC、BC上,点E、F在AB上设矩形的一边ABCDEFGEF = x cm,设矩形的面积为y cm2(1)写出y关于x的函数关系式及定义域;(2)求当x = 25 cm时,矩形DEFG的面积【难度】【答案】(1);(2)【解析】(1),AC = 40 cm,BC = 30 cm,可得,四边形为矩形,可知,同时,由此,同时实际问题中各线段长度均大于零,可得函数定义域为;(2) x = 25时,代入即可得,即矩形面积为【总结】利用简单公式求解面积,过程中可结合运用锐角三角比和相似三角形等基本内容【例13】抛物线的对称轴是直线x = 1,它与
15、x轴交于点A、B两点,与y轴交于C点,点 A、C的坐标分别是(,0)、(0,)(1)求此抛物线对应的函数的解析式;(2)若点P是抛物线上位于x轴上方的一个动点,求面积的最大值【难度】【答案】(1);(2)4【解析】(1)设,抛物线过点, 代入即有, 解得,即得,整理得:;(2) 令,可得,则,面积最大,则最大,又P在抛物线上方,可知正好在顶点位置有最大值, 由此可得面积最大值为【总结】抛物线解析式的求法,本题中顶点式最合适,同时由顶点式可得函数最值解决问题ABCDEFNMGH【例14】如图,E、F分别是边长为的正方形ABCD的边BC、CD上的点,CE = 1,CF =,直线EF交AB的延长线于
16、G,过线段FG上的一个动点H作HMAG,HNAD,垂足分别为M、N,设HM = x,矩形AMHN的面积为y(1)求y与x之间的函数关系式;(2)当x为何值时,矩形AMHN的面积最大,最大面积为多少?【难度】【答案】(1);(2),即点在点位置时,矩形有最大面积【解析】(1)四边形是正方形, , , , ,则有, 故, ;(2)将化为顶点式,即为, 点H在线段FG上运动,易得函数定义域为, 故可知当,即点在点位置时,矩形有最大面积【总结】利用简单公式求解面积,过程中可结合运用锐角三角比和相似三角形等基本内容, 同时将函数化为顶点式即可求得函数最值解决问题【例15】如图,矩形ABCD中,AB =
17、6厘米,BC = 12厘米点M从点A开始沿AB边向点B以1厘米/秒的速度向点B移动,点N从点B开始沿BC边以2厘米/秒的速度向点C移动若点M、N分别从A、B两点同时出发,设移动时间为t(),ABCDNM的面积为S(1)求S关于t的函数关系式,并求出S的最小值;(2)当为直角三角形时,求的面积【难度】【答案】(1),最小值为27;(2)【解析】(1)依题意可得,由此, , 即 , 将化为顶点式,即为, 可知时,有最小值;(2) ,可知不可能为直角,由此可进行以下分类讨论:,易证得,则有,即,整理即为 ,解得不合题意,应舍去;,易证得,则有,即,整理即为,解得符合题意;综上所述,此时【总结】(1)
18、不规则图形面积应用割补法进行求解,只需将相应长度表示出来即可;(2)主要应用“一线三直角”基本模型得到相似三角形转化求解模块三:二次函数与拱桥问题知识精讲1、知识点名称二次函数与拱桥问题的解题,依赖于合理的平面直角坐标系的建立,继而在平面直角坐标系中,利用二次函数的图像性质解答相关的问题例题解析【例16】如图,河上有一座抛物线形状的桥洞,已知桥下的水面离桥拱顶部4米时,水面 宽AB为12米,如图建立直角坐标系(1)求抛物线的函数解析式;(2)当水位上升1米时,水面宽为多少米?(答案保留整数,其中)ABCOxy【难度】【答案】(1);(2)【解析】(1)由题意可知函数关于轴对称, 为其顶点, 可
19、设抛物线解析式为,则 ,且函数过点,代入可求得,即抛物线解析式为;(2)水位上升,即此时对应水面纵坐标为1,令,可得, 则水面宽度为【总结】拱桥问题转化为二次函数问题,一般可将抛物线解析式设为顶点式进行求解,根据 题目要求将文字语言转化为数学语言即可解决问题【例17】有一个横截面为抛物线形的拱形桥洞,桥洞离水面的最大高度为4 m,跨度为10 m, 则把它的横截面的图形放在如图所示的直角坐标系中时:(1)抛物线的顶点坐标为_,这条抛物线所对应的函数解析式为_;(2)如图,在对称轴右边3 m处,桥洞离水面的高度为_ mxyO3 m4 m10 m【难度】【答案】(1),;(2)【解析】(1)桥洞跨度
20、为,依题意可得抛物线 对称轴为直线,桥洞离水面最大高度为, 可知抛物线顶点坐标为, 可设抛物线解析式为, 抛物线过点,代入则有,解得,代入整理得;(2) 对称轴右边,即该点处横坐标为8,代入即得, 则桥洞离水面高度为【总结】拱桥问题转化为二次函数问题,一般可将抛物线解析式设为顶点式进行求解,根据 题目要求将文字语言转化为数学语言即可解决问题【例18】某农业合作社的蔬菜大棚的横截面为抛物线,尺寸如图所示:(1)根据图中的平面直角坐标系求该抛物线的解析式;(2)若菜农身高为1.6米,则在他不弯腰的情况下,在棚内的横向活动范围有几米?(精yxO2 m4 m 确到0.01米)【难度】【答案】(1);(
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