图知学堂 把知识点画出来

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拱桥、隧道、投篮:没有式子的建模题

综合型  题型 11 / 12  调用 3 个知识点

什么时候该想到这类题:题面给的是实物尺寸,一个函数式都没有——这类题的第一步永远是「自己建系、自己设式」。看不出这一点的人会一直等题目给公式。

题面信号

看到这些字眼,先把这类题从脑子里调出来——认题比解题快,才能不慌。

拱桥 隧道 投篮 喷泉 水位 跨度 能否通过 如图

逆向解读:这题由哪些知识点拼成

从题目倒着看,它其实只是几个基础动作按顺序拼起来。认清这条链,下次遇到同类题就知道从哪一环切入。

第 1 步 · 从这开始 二次函数的实际应用 建模第一步:选原点建系(顶点放在原点最省事),把实物尺寸翻译成坐标
→
第 2 步 待定系数法求解析式 只有 a 未知,代入一个已知点反解出 a
→
第 3 步 顶点式 y = a(x - h)² + k 得到顶点式后,代入目标高度求对应的 x

起点是「二次函数的实际应用」——拿到同类题,第一步就去那里想。

解题路线(固定动作,照做就行)

  1. 建系:顶点放原点,对称轴取 y 轴
  2. 写出 y = ax²(顶点式,h = k = 0)
  3. 把已知点(桥脚)代入求出 a
  4. 代入题目的高度,解出 x,注意宽度是 2|x|

完整解答

完整解答一座抛物线形拱桥,跨度 20 m、拱高 4 m。以拱顶为原点、水平方向为 x 轴…
一座抛物线形拱桥,跨度 20 m、拱高 4 m。以拱顶为原点、水平方向为 x 轴建立坐标系。问:水位比桥脚低 1 m 时,水面宽多少米?
  1. 以拱顶为原点建系,设抛物线为:
    y = ax²(a < 0)
  2. 桥脚在 (±10, -4)(跨度 20,半跨 10;拱高 4,所以纵坐标 -4)。代入:
    -4 = a × 100 → a = -0.04
  3. 解析式为 y = -0.04x²。水位比桥脚低 1 m,即 y = -5:
    -5 = -0.04x² → x² = 125 → x ≈ ±11.18
  4. 水面宽 = 2 × 11.18 ≈ 22.4 m。
水面宽约 22.4 m。(这里是为了演示算法取了超出桥跨的水位;实际题目中水位点的纵坐标应在 -4 到 0 之间。)关键是掌握「建系 → 设式 → 代点求 a → 代高度求宽」这条链。

卡壳常卡在这

易错点 宽度是 2|x| 不是 |x|——算出半宽就交卷,是这类题最高频的失分。另外建系方式不同,式子也不同,但最终数值必须一致,可以用这一点自查。