以拱桥为背景的中考题
我们知道,抛物线是一种对称的曲线,因而桥梁设计专家往往将桥梁设计成抛物线形状,这样既美观大方、雄伟壮观,又坚固实用,正因为如此,近几年的中考数学试题中常以拱桥背景设计一些题目,意在考查二次函数有关的问题,现举两例说明.
例1:桂林红桥位于桃花江上,是桂林两江四湖的一道亮丽的风景线,该桥的部分横截面如图所示,上方可看作是一个经过A、C、B三点的抛物线,以桥面的水平线为X轴,经过抛物线的顶点C与X轴垂直的直线为Y轴,建立直角坐标系,已知此桥垂直于桥面的相邻两柱之间距离为2米(图中用线段AD、CO、BE等表示桥柱)CO=1米,FG=2米
(1)求经过A、B、C三点的抛物线的解析式。
(2)求柱子AD的高度。
分析:由于抛物线的对称轴为y轴,可设解析式为,y=ax2+c
由题意可得,点C、点F的坐标,把坐标代人上式可得方程组,因此可求出抛物线的解析式。通过图象可知点A的横坐标,所以把A的横坐标代人解析式可求出AD的高度。
评注:本题的关键在于能设出适当的二次函数的解析式,通过解方程组求出解析式,并能把实际问题转化成数学问题,在求AD的长度时,实际上就是求点A的纵坐标。
例2:一座拱桥的轮廓是抛物线型(如图1所示),拱高6m,跨度20m,相邻两支柱间的距离均为5m.
(1)将抛物线放在所给的直角坐标系中(如图2所示),求抛物线的解析式;
(2)求支柱的长度;
(3)拱桥下地平面是双向行车道(正中间是一条宽2m的隔离带),其中的一条行车道能否并排行驶宽2m、高3m的三辆汽车(汽车间的间隔忽略不计)?请说明你的理由.
分析:由题意可知点A、B、C的坐标,通过解方程组求出解析式;要求EF的长,就要求出点F的纵坐标,由题意可知点F的横坐标,代人解析式即可求出;要判断并排行使的三辆汽车能否通过拱桥,就要求出抛物线上当横坐标为7或-7所对应的点的纵坐标的值,然后与3比较。
根据抛物线的特点,可知一条行车道能并排行驶这样的三辆汽车.
评注:本题的难点在于如何判断并排行驶这样的三辆汽车能否通过拱桥,由抛物线的对称性可知,隔离带的宽为2,所以ON长为1,然后并排的三辆车长为6,所以点G的横坐标为7,若点H的纵坐标大于3,则并排的三辆车能通过,否则不能通过。