浙教版-数学-九年级上册-1.4 二次函数的应用(1) 教案
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初中-数学-打印版
初中-数学-打印版 1.4 二次函数的应用(1)
教学目标
(一)教学知识点
能够分析和表示不同背景下实际问题中变量之间的二次函数关系,并能够运用二次函数的知识解决实际问题中的最大(小)值.
(二)能力训练要求
1.通过分析和表示不同背景下实际问题中变量之间的二次函数关系,培养学生的分析判断能力.
2.通过运用二次函数的知识解决实际问题,培养学生的数学应用能力.
(三)情感与价值观要求
1.经历探究长方形和窗户透光最大面积问题的过程,进一步获得利用数学方法解决实际问题的经验,并进一步感受数学模型思想和数学的应用价值.
2.能够对解决问题的基本策略进行反思,形成个人解决问题的风格.
3.进一步体会数学与人类社会的密切联系,了解数学的价值.增进对数学的理解和学好数学的信心,具有初步的创新精神和实践能力.
教学重点
1.经历探究长方形和窗户透光最大面积问题的过程,进一步获得利用数学方法解决实际问题的经验,并进一步感受数学模型思想和数学的应用价值.
2.能够分析和表示不同背景下实际问题中变量之间的二次函数关系,并能够运用二次函数的知识解决实际问题.
教学难点
能够分析和表示不同背景下实际问题中变量之间的二次函数关系,并能运用二次函数的有关知识解决最大面积问题.
教学方法
教师指导学生自学法.
教学过程
Ⅰ.创设问题情境,引入新课
本节课我们将继续利用二次函数解决最大面积问题.
Ⅱ.新课讲解 初中-数学-打印版
初中-数学-打印版 一、情境引入
如下图,在一个直角三角形的内部作一个长方形ABCD.其中AB和AD分别在两直角边上.
(1)设长方形的一边AB=x m,那么AD边的长度如何表示?
(2)设长方形的面积为y m2.当x取何值时,y的值最大?最大值是多少?
【解析】(1)要求AD边的长度,即求BC边的长度,而BC是△EBC中的一边,因此可以用三角形相似求出BC.由△EBC∽△EAF,得304040BCxAFBCEAEB即所以AD=BC=43(40-x).
(2)要求面积的最大值.即求函数y=AB·AD=x·43(40-x)的最大值,就转化为数学问题了.
下面请大家讨论写出步骤.
解:(1)∵BC//AD,
∴△EBC∽△EAF.∴AFBCEAEB.
又AB=x,BE=40-x,
∴304040BCx. ∴BC=43(40-x).
∴AD=BC=43(40-x)=30-43x.
(2)y=AB·AD=x(30-43x)= -43x2+30x
=-43(x2-40x+400-400) 初中-数学-打印版
初中-数学-打印版 =-43(x2-40x+400)+300
=-43(x-20)2+300
当x=20时,y最大=300.
即当x取20 m时,y的值最大,最大值是300m2.
下面我们换一个条件.看看大家能否解决.设AD边的长为x m,则问题会怎样呢?与同伴交流.
要求面积需求AB的边长,而AB=DC,所以需要求DC的长度,而DC是△FDC中的一边,所以可以利用三角形相似来求.
解:∵DC//AB,
∴△FDC∽△FAE.
FAFDAEDC.
∵AD=x,FD=30-x.
∴303040xDC.
∴DC=34(30-x).
∴AB=DC=34(30-x).
y=AB·AD=x·34(30-x)
=-34x2+40x
=-34(x2-30x+225-225)
=-34(x-15)2+300.
当x=15时,y最大=300. 初中-数学-打印版
初中-数学-打印版 即当AD的长为15 m时,长方形的面积最大,最大面积是300 m2
二、例题解析
例1 图中窗户边框的上半部分是由四个全等扇形组成的半圆,下部分是矩形。如果制作一个窗户边框的材料总长为6米,那么如何设计这个窗户边框的尺寸,使透光面积最大(结果精确到0.01m²)?
解:设半圆的半径为xm,窗框矩形部分的另一边长为ym,根据题意,有5x+πx+2x+2y=6,即y=3-12(𝜋+7)𝜋.
∵y>0
∴ 3-12(𝜋+7)𝜋>0
解得0<x<6𝜋+7
∴S=𝜋2𝜋2+2𝜋𝜋=𝜋2𝜋2+2𝜋=
∵𝜋=(−𝜋2−7)<0,b=6,c=0
∴𝜋=−𝜋2𝜋=6𝜋+14≈0.35时,𝜋最大=4𝜋𝜋−𝜋24𝜋≈1.05.此时,y≈1.23.
答:当窗户半圆的半径约为0.35m,窗框矩形部分的另一边长约为0.23m时,窗户的透光面积最大,最大值约为1.05m².
变式:某建筑物的窗户如下图所示,它的上半部是半圆,下半部是矩形,制造窗框的材料总长(图中所有黑线的长度和)为15 m,当x等于多少时,窗户通过的光线最多(结果精确到0.01
m)?此时,窗户的面积是多少? 初中-数学-打印版
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【解析】x为半圆的半径,也是矩形的较长边,因此x与半圆面积和矩形面积都有关系.要求透过窗户的光线最多,也就是求矩形和半圆的面积之和最大,即2xy+2x2最大,而由于4y+4x+3x+πx=7x+4y+πx=15,所以y=4715xx.面积S=21πx2+2xy=21πx2+2x·4715xx=21πx2+2)715(xxx=-3.5x2+7.5x,这时已经转化为数学问题即二次函数了,只要化为顶点式或代入顶点坐标公式中即可.
解:∵7x+4y-πx=15,
∴y=4715xx.
设窗户的面积是S(m2),则
S=21πx2+2xy
=21πx2+2x·4715xx
=21πx2+2)715(xxx
=-3.5x2+7.5x
=-3.5(x2-715x)
=-3.5(x-3921575)14152). 初中-数学-打印版
初中-数学-打印版 ∴当x=1415≈1.07时,
S最大=3921575≈4.02.
即当x≈1.07 m时,S最大≈4.02 m2,此时.窗户通过的光线最多.
三、总结,解决此类问题的基本思路是什么呢?与同伴进行交流.
解决此类问题的基本思路是:
(1)理解问题;
(2)分析问题中的变量和常量以及它们之间的关系;
(3)用数学的方式表示它们之间的关系;
(4)做函数求解;
(5)检验结果的合理性,拓展等.
四、课堂练习
1.一养鸡专业户计划用116 m长的竹篱笆靠墙(如下图)围成一个长方形鸡舍,怎样设计才能使围成的长方形鸡舍的面积最大?最大为多少?
解:设AB长为xm,则BC长为(116-2x)m,长方形面积为Sm2,根据题意得
S=x(116-2x)=-2x2+116x=-2(x2-58x+292-292)=-2(x-29)2+1682.
当x=29时,S有最大值1682,这时116-2x=58.
即设计成长为58 m,宽为29 m的长方形时,能使围成的长方形鸡舍的面积最大,最大面积为1682 m2.
五、课时小结
六、课后作业:作业题