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.
(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.
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