本文内容选自2021年安顺中考数学函数压轴题。以二次函数为背景,考查函数图象的变换,题目设计新颖。
【中考真题】 (2021·安顺)甲秀楼是贵阳市一张靓丽的名片.如图①,甲秀楼的桥拱截面OBA可视为抛物线的一部分,在某一时刻,桥拱内的水面宽OA=8m,桥拱顶点B到水面的距离是4m. (1)按如图②所示建立平面直角坐标系,求桥拱部分抛物线的函数表达式; (2)一只宽为1.2m的打捞船径直向桥驶来,当船驶到桥拱下方且距O点0.4m时,桥下水位刚好在OA处,有一名身高1.68m的工人站立在打捞船正中间清理垃圾,他的头顶是否会触碰到桥拱,请说明理由(假设船底与水面齐平). (3)如图③,桥拱所在的函数图象是抛物线(a≠0),该抛物线在x轴下方部分与桥拱OBA在平静水面中的倒影组成一个新函数图象.将新函数图象向右平移m(m>0)个单位长度,平移后的函数图象在8≤x≤9时,y的值随x值的增大而减小,结合函数图象,求m的取值范围.
【分析】 (1)根据坐标系,求出点坐标,再用待定系数法进行求解即可。 (2)本题有一定难度,但只需抓住关键的条件即可。船宽已知,且距离O的长度也已知,而且还告诉我们工人在船中间。那么就可以根据这些条件在图形中确定人的脚所对应的坐标,进而得到头顶的坐标,那么就可以进行判断了。 (3)对称后,可以发现类似一个M字型的曲线。其中y随x的增大而减小的部分有两部分,根据平移m个单位长度,得到平移后的解析式。使得递减的部分包括8≤x≤9即可。
【答案】解:(1)如图②,由题意得:水面宽OA是8m,桥拱顶点B到水面的距离是4m,
结合函数图象可知,顶点B (4,4),点O (0,0), 设二次函数的表达式为, 将点O (0,0)代入函数表达式, 解得:a, ∴二次函数的表达式为y(x﹣4)²+4, 即yx²+2x (0≤x≤8); (2)工人不会碰到头,理由如下: ∵小船距O点0.4m,小船宽1.2m,工人直立在小船中间, 由题意得:工人距O点距离为0.41.2=1, ∴将x=1代入, 解得:y1.75, ∵1.75m>1.68m, ∴此时工人不会碰到头; (3)抛物线在x轴上方的部分与桥拱在平静水面中的倒影关于x轴成轴对称. 如图所示,
新函数图象的对称轴也是直线x=4, 此时,当0≤x≤4或x≥8时,y的值随x值的增大而减小, 将新函数图象向右平移m个单位长度,可得平移后的函数图象, 如图所示,
∵平移不改变图形形状和大小, ∴平移后函数图象的对称轴是直线x=4+m, ∴当m≤x≤4+m或x≥8+m时,y的值随x值的增大而减小, ∴当8≤x≤9时,y的值随x值的增大而减小,结合函数图象, 得m的取值范围是: ①m≤8且4+m≥9,得5≤m≤8, ②8+m≤8,得m≤0, 由题意知m>0, ∴m≤0不符合题意,舍去, 综上所述,m的取值范围是5≤m≤8.
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