题目内容

施工队要修建一个横断面为抛物线的公路隧道,其高度为6米,宽度OM为12米.现以O点为原点,OM所在直线为x轴建立直角坐标系(如图1所示).
(1)求出这条抛物线的函数解析式,并写出自变量x的取值范围;
(2)隧道下的公路是双向行车道(正中间是一条宽1米的隔离带),其中的一条行车道能否行驶宽2.5米、高5米的特种车辆?请通过计算说明;
(3)施工队计划在隧道门口搭建一个矩形“脚手架”CDAB,使A、D点在抛物线上.B、C点在地面OM线上(如图2所示).为了筹备材料,需求出“脚手架”三根木杆AB、AD、DC的长度之和的最大值是多少,请你帮施工队计算一下.

【答案】分析:(1)根据所建坐标系知顶点P和与X轴交点M的坐标,可设解析式为顶点式形式求解,x的取值范围是0≤x≤12;
(2)根据对称性当车宽2.5米时,x=3或9,求此时对应的纵坐标的值,与车高5米进行比较得出结论;
(3)求三段和的最大值须先列式表示三段的和,再运用性质求最大值,可设点A或点B的坐标表示三段的长度从而得出表达式.
解答:解:(1)∵M(12,0),P(6,6).
∴设这条抛物线的函数解析式为y=a(x-6)2+6,
∵抛物线过O(0,0),
∴a(0-6)2+6=0,解得a=-,
∴这条抛物线的函数解析式为y=-(x-6)2+6,
即y=-x2+2x.(0≤x≤12)

(2)当x=6-0.5-2.5=3(或x=6+0.5+2.5=9)时
y=4.5<5
故不能行驶宽2.5米、高5米的特种车辆.

(3)设点A的坐标为(m,-m2+2m)
则OB=m,AB=DC=-m2+2m
根据抛物线的轴对称,可得:OB=CM=m,
故BC=12-2m,即AD=12-2m
令L=AB+AD+DC=-m2+2m+12-2m-m2+2m=-m2+2m+12=-(m-3)2+15
故当m=3,即OB=3米时,三根木杆长度之和L的最大值为15米.
点评:本题考查通过建模把实际问题转化为数学模型,这充分体现了数学的实用性.
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