题目内容

某公园要建造一个如图1的圆形喷水池,在水池中央垂直于水面安装一个花形柱子OA,O恰在水面中心,OA=0.81米,安置在柱子顶端A处的喷头向外喷水,水流在各个方向上沿形状相同的抛物线路径落下,且在过OA的任一平面上抛物线路径如图2所示.为使水流形状较为漂亮,设计成水流在与OA距离为1米处达到距水面最大高度2.25米,如果不计其他因素,那么水池的半径至少要多少米,才能使喷出的水流不致落到池外?

答案:
解析:

  (方法1)解:如图建立直角坐标系,  2分

  则右边水流所呈现的抛物线方程(x>0)为y=a(x-1)2+2.25.  4分

  由题意,点A的坐标为(0,0.81),  5分

  把x=0和y=0.81代入上述方程,得a=-1.44,  6分

  于是抛物线方程为y=-1.44(x-1)2+2.25.  7分

  令y=0,得 -1.44(x-1)2+2.25=0,  9分

  解得 x1=2.25,x2=-0.25(舍去).  11分

  所以,水池半径至少要2.25米,才能使水流不落到池外.  12分

  (方法2)解:以右边抛物线的顶点为坐标原点建立直角坐标系,  2分

  则水流所呈现的抛物线方程为y=ax2.  4分

  由题意,点A的坐标为(-1,-1.44),  5分

  把x=-1和y=-1.44代入上述方程,得a=-1.44,  6分

  于是抛物线方程为y=-1.44x2  7分

  令y=-2.25,得 -1.44x2+2.25=0,  9分

  解得 x1=1.25,x2=-1.25(舍去).  11分

  水池半径=1.25+1=2.25

  所以,水池半径至少要2.25米,才能使水流不落到池外.  12分

  注:建立直角坐标系时,坐标原点还可以是图11-2中的点A或点(1,0).


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