初中数学沪科版（2024）九年级上册（2024）第21章 二次函数与反比例函数21.4 二次函数的应用第1课时教学设计

这是一份初中数学沪科版（2024）九年级上册（2024）第21章 二次函数与反比例函数21.4 二次函数的应用第1课时教学设计，共17页。教案主要包含了教学目标，教学过程，板书设计等内容，欢迎下载使用。
1.经历数学建模的基本过程，能分析实际问题中变量之间的二次函数关系；(重点)
2.会运用二次函数的性质，建立二次函数的数学模型求实际问题中的最大值或最小值.(难点)
【教学过程】
一、情境导入
孙大爷要围成一个矩形花圃.花圃的一边利用足够长的墙，另三边用总长为32米的篱笆恰好围成.围成的花圃是如图所示的矩形ABCD.设AB边的长为x米.矩形ABCD的面积为S平方米.当x为何值时，S有最大值？并求出最大值.
二、合作探究
探究点：利用二次函数求最大面积
【类型一】 利用二次函数求最大面积
小李想用篱笆围成一个周长为60米的矩形场地，矩形面积S(单位：平方米)随矩形一边长x(单位：米)的变化而变化.
(1)求S与x之间的函数关系式，并写出自变量x的取值范围；
(2)当x是多少时，矩形场地面积S最大？最大面积是多少？
解析：利用矩形面积公式就可确定二次函数.(1)矩形一边长为x，则另一边长为eq \f(60－2x,2)，从而表示出面积；(2)利用配方法求出顶点坐标.
解：(1)根据题意，得S＝eq \f(60－2x,2)·x＝－x2＋30x.自变量x的取值范围是0＜x＜30；
(2)S＝－x2＋30x＝－(x－15)2＋225，因为a＝－1＜0，所以S有最大值，即当x＝15(米)时，S最大值是225(平方米).
方法总结：二次函数与日常生活中的例子还有很多，体现了二次函数这一数学模型应用的广泛性.解决这类问题关键是在不同背景下学会从所给信息中提取有效信息，建立实际问题中变量间的二次函数关系.
【类型二】 利用二次函数判断面积取值成立的条件
用长为32米的篱笆围一个矩形养鸡场，设围成的矩形一边长为x米，面积为y平方米.
(1)求y关于x的函数关系式；
(2)当x为何值时，围成的养鸡场面积为60平方米？
(3)能否围成面积为70平方米的养鸡场？如果能，请求出其边长；如果不能，请说明理由.
解析：(1)先表示出矩形的另一边长，再利用矩形的面积公式表示出函数关系式；(2)已知矩形的面积，可以转化为解一元二次方程；(3)判断能否围成，其实就是利用根的判别式判断一元二次方程是否有实数根，也可用配方法判断.
解：(1)y＝x(16－x)＝－x2＋16x(0＜x＜16)；
(2)当y＝60时，－x2＋16x＝60，解得x1＝10，x2＝6.
所以当x＝10或6时，围成的养鸡场的面积为60平方米；
(3)方法一：当y＝70时，－x2＋16x＝70，整理，得x2－16x＋70＝0，由于Δ＝256－280＝－24＜0，因此此方程无实数根，所以不能围成面积为70平方米的养鸡场.
方法二：当y＝70时，－x2＋16x＝70，整理，得x2－16x＋70＝0，配方，得(x－8)2＝－6，因此此方程无实数根，所以不能围成面积为70平方米的养鸡场.
方法总结：与面积有关的函数与方程问题，可通过面积公式列出函数关系式或方程.
【类型三】 利用二次函数确定最大面积的条件
现有一块矩形场地，如图所示，长为40m，宽为30m，要将这块地划分为四块分别种植：A.兰花；B.菊花；C.月季；D.牵牛花.
(1)求出这块场地中种植B菊花的面积y与B场地的长x之间的函数关系式，并写出自变量的取值范围；
(2)当x是多少时，种植菊花的面积最大？最大面积是多少？
解析：这是花草种植面积的最优化问题，先根据矩形的面积公式列出y与x之间的函数关系式，再利用配方法或公式法求得最大值.
解：(1)由题意知，B场地宽为(30－x)m，∴y＝x(30－x)＝－x2＋30x，自变量x的取值范围为0＜x＜30；
(2)y＝－x2＋30x＝－(x－15)2＋225，当x＝15m时，种植菊花的面积最大，最大面积为225m2.
【类型四】 最大面积方案设计
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(如图所示).
(1)直接写出点M及抛物线顶点P的坐标；
(2)求出这条抛物线的函数关系式；
(3)施工队计划在隧道门口搭建一个矩形“脚手架”ABCD，使A、D点在抛物线上，B、C点在地面OM上.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.
解：(1)M(12，0)，P(6，6)；
(2)设这条抛物线的函数关系式为y＝a(x－6)2＋6，因为抛物线过O(0，0)，
所以a(0－6)2＋6＝0，解得a＝－eq \f(1,6)，
所以这条抛物线的函数关系式为y＝－eq \f(1,6)(x－6)2＋6，即y＝－eq \f(1,6)x2＋2x；
(3)设OB＝m，则点A的坐标为(m，－eq \f(1,6)m2＋2m)，所以AB＝DC＝－eq \f(1,6)m2＋2m.
根据抛物线的轴对称，可得OB＝CM＝m，
所以BC＝12－2m，即AD＝12－2m，
所以l＝AB＋AD＋DC＝－eq \f(1,6)m2＋2m＋12－2m－eq \f(1,6)m2＋2m＝－eq \f(1,3)m2＋2m＋12＝－eq \f(1,3)(m－3)2＋15.所以当m＝3，即OB＝3米时，三根木杆长度之和l的最大值为15米.
【板书设计】
eq \a\vs4\al(图形面积,最大值)eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(1.利用二次函数求最大面积,2.利用二次函数确定最大面积的条件,3.利用函数判断面积取值成立的条件,4.最大面积方案设计))