2020秋九年级数学上册 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 几何图

21.4二次函数的应用导入新课讲授新课当堂练习课堂小结第1课时二次函数在面积最值中的应用九年级数学上（HK）教学课件学习目标1.分析实际问题中变量之间的二次函数关系.（难点）2.会运用二次函数求实际问题中的最大值或最小值.3.能应用二次函数的性质解决图形中最大面积问题.（重点）导入新课复习引入写出下列抛物线的开口方向、对称轴和顶点坐标，并写出其最值.（1）y=x2-4x-5;(配方法)(2)y=-x2-3x+4.(公式法)解：（1）开口方向：向上；对称轴：x=2；顶点坐标：（2，-9）；最小值：-9；（2）开口方向：向下；对称轴：x=；顶点坐标：（，）；最大值：.3-23-2254254求二次函数的最大（或最小）值一讲授新课合作探究问题1二次函数的最值由什么决定？2yaxbxcxyOxyO2bxa2bxa最小值最大值二次函数的最值由a及自变量的取值范围决定.2yaxbxc问题2当自变量x为全体实数时，二次函数的最值是多少？2yaxbxc244acbya最小值当a＞0时，有，此时.2bxa244acbya最大值当a＜0时，有，此时.2bxa问题3当自变量x有限制时，二次函数的最值如何确定？2yaxbxc例1求下列函数的最大值与最小值x0y解：-3123x239()224yx232yxx（1）(31)x231()424yx3312Q32x当时，1-44y最小值1x当时，132=2.y最大值典例精析解：0xy5x1-321215yxx（2）(31)x21565yx（）53Q＜即x在对称轴的右侧.3x当时，26.5y最大值函数的值随着x的增大而减小.1x当时，6.5y最小值方法归纳当自变量的范围有限制时，二次函数的最值可以根据以下步骤来确定：2yaxbxc1.配方，求二次函数的顶点坐标及对称轴.2.画出函数图象，标明对称轴，并在横坐标上标明x的取值范围.3.判断，判断x的取值范围与对称轴的位置关系.根据二次函数的性质，确定当x取何值时函数有最大或最小值.然后根据x的值，求出函数的最值.引例:从地面竖直向上抛出一小球，小球的高度h（单位：m）与小球的运动时间t（单位：s）之间的关系式是h=30t-5t2（0≤t≤6）．小球的运动时间是多少时，小球最高？小球运动中的最大高度是多少？二次函数与几何图形面积的最值二t/sh/mO1234562040h=30t-5t2可以出，这个函数的图象是一条抛物看线的一部分，这条抛物线的顶点是这个函数的图象的最高点.也就是说，当t取顶点的横坐标时，这个函数有最大值.由于抛物线y=ax2+bx+c的顶点是最低（高）点，当时，二次函数y=ax2+bx+c有最小（大）值2bxa244acbya．想一想：如何求出二次函数y=ax2+bx+c的最小（大）值？小球运动的时间是3s时，小球最高.小球运动中的最大高度是45m．303225bta（），2243045445acbha（）．t/sh/mO1234562040h=30t-5t2例2用总长为60m的篱笆围成矩形场地，矩形面积S随矩形一边长l的变化而变化.当l是多少时，场地的面积S最大？问题1矩形面积公式是什么？典例精析问题2如何用l表示另一边？问题3面积S的函数关系式是什么？解:根据题意得S=l(30-l),即S=-l2+30l(0l30).因此，当时，,S有最大值301522(1)bla2243022544(1)acba也就是说，当l是15m时，场地的面积S最大.51015202530100200lsO变式1如图，用一段长为60m的篱笆围成一个一边靠墙的矩形菜园，墙长32m，这个矩形的长、宽各为多少时，菜园的面积最大，最大面积是多少？xx60-2x问题2我们可以设面积为S，如何设自变量？问题3面积S的函数关系式是什么？问题1变式1与例题有什么不同？S＝x(60－2x)＝－2x2＋60x.设垂直于墙的边长为x米问题4如何求解自变量x的取值范围？墙长32m对此题有什么作用？问题5如何求最值？最值在其顶点处，即当x=15m时，S=450m2.0＜60－2x≤32，即14≤x＜30.变式2如图，用一段长为60m的篱笆围成一个一边靠墙的矩形菜园，墙长18m，这个矩形的长、宽各为多少时，菜园的面积最大，最大面积是多少？x问题1变式2与变式1有什么异同？问题2可否模仿变式1设未知数、列函数关系式？问题3可否试设与墙平行的一边为x米？则如何表示另一边与面积？答案：设矩形面积为Sm2,与墙平行的一边为x米，则22601130(30)450222xSxxxx问题4当x=30时，S取最大值，此结论是否正确？问题5如何求自变量的取值范围？0＜x≤18.问题6如何求最值？由于30＞18，因此只能利用函数的增减性求其最值.当x=18时，S有最大值是378.不正确.实际问题中求解二次函数最值问题，不一定都取图象顶点处，要根据自变量的取值范围.通过变式1与变式2的对比，希望同学们能够理解函数图象的顶点、端点与最值的关系，以及何时取顶点处、何时取端点处才有符合实际的最值.方法总结例3某水产养殖户用长40m的围网，在水库中围成一块矩形的水面，投放鱼苗.要使围成的水面面积最大，则它的边长应是多少米？解：设围成的矩形水面的一边长为xm，则另一边为（20-x）m.若面积是Sm2，则S=x(20-x).将这个表达式配方，得S=-(x-10)2+100(0x20)：51015202550751000xy这个函数的图象是一条开口向下的抛物线中的一段，如图，顶点坐标为（10,100）.所以，当x=10时，函数取得最大值，即S最大值=100m2.此时，另一边长=20-10=10(m).答：当围成的矩形水面边长都为10m时，它的面积最大为100m2.51015202550751000xy例4用长为6米的铝合金材料做一个形状如图所示的矩形窗框.窗框的高于宽各位多少时，它的透光面积最大？最大透光面积是多少？（铝合金型材宽度不计）x解：设矩形窗框的宽为xm，则高为m.这里应有x＞0，故0＜x＜2.632x6302x＞矩形窗框的透光面积y与x之间的函数关系式是：632xyxg233.2yxx即233(1).22yx配方得所以，当x=1时，函数取得最大值，最大值y=1.5.x=1满足0＜x＜2，这时631.5.2x因此，所做矩形窗框的宽为1m、高为1.5m时，它的透光面积最大，最大面积是1.5m2.知识要点二次函数解决几何面积最值问题的方法1.求出函数解析式和自变量的取值范围；2.配方变形，或利用公式求它的最大值或最小值,3.检查求得的最大值或最小值对应的自变量的值必须在自变量的取值范围内.1.用一段长为15m的篱笆围成一个一边靠墙的矩形菜园，墙长为18m，这个矩形菜园的最大面积是________.当堂练习2225m82.如图1，在△ABC中，∠B=90°,AB=12cm,BC=24cm,动点P从点A开始沿AB向B以2cm/s的速度移动（不与点B重合），动点Q从点B开始BC以4cm/s的速度移动（不与点C重合）.如果P、Q分别从A、B同时出发，那么经过秒，四边形APQC的面积最小.3ABCPQ图1解：设一直角边长为x，则另一直角边长为，依题意得：3.已知直角三角形的两直角边之和为8，两直角边分别为多少时，此三角形的面积最大？最大值是多少？(8)x1(8)2Sxx2142xx21(81616)2xx21(4)82xmax48xS当时，84xQ4x48.当两直角边都为时，这个三角形面积最大，最大值为4.某小区在一块一边靠墙(墙长25m)的空地上修建一个矩形绿化带ABCD，绿化带一边靠墙，另三边用总长为40m的栅栏围住．设绿化带的边长BC为xm，绿化带的面积为ym2．(1)求y与x之间的函数关系式，并写出自变量的取值范围.2240(1)()24012022xyxxxxx解：25mDACB)250(20212xxxy即x240x(2)当x为何值时，满足条件的绿化带的面积最大？xxy202122）（)40(212xx)202040(21222xx200)20(212x20020maxyx面积时，满足条件的绿化带当025xQ5.某广告公司设计一幅周长为12m的矩形广告牌，广告设计费用每平方米1000元，设矩形的一边长为x(m),面积为S(m2).(1)写出S与x之间的关系式，并写出自变量x的取值范围；解：(1)设矩形一边长为x，则另一边长为（6-x),∴S=x(6-x)=-x2+6x,其中0＜x6.(2)S=-x2+6x=-(x-3)2+9;∴当x=3时，即矩形的一边长为3m时，矩形面积最大，为9m2.这时设计费最多，为9×1000=9000（元）(2)请你设计一个方案，使获得的设计费最多，并求出这个费用.几何面积最值问题一个关键一个注意建立函数关系式常见几何图形的面积公式依据最值有时不在顶点处，则要利用函数的增减性来确定课堂小结