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解:
(1) 由题意,得 $t=\frac{20}{a}。$
当 $t=5$ 时,$a=4;$当 $t=10$ 时,$a=2。$
$\therefore a$ 的取值范围是 $2≤ a≤ 4。$
(2) 将 $a=2.5$ 代入 $t=\frac{20}{a},$得 $t=\frac{20}{2.5}=8。$
$\therefore$ 将雨水全部排完需要 $8\ \mathrm{min}。$
解:
(1) $\because$ 点 $A(6,2)$ 在直线 $l:y=\frac{2}{3}x+m$ 上,
$\therefore 2=\frac{2}{3}×6 + m,$解得 $m=-2。$
$\therefore$ 一次函数的解析式为 $y=\frac{2}{3}x - 2。$
$\because$ 点 $A(6,2)$ 在反比例函数 $y=\frac{k}{x}(k≠0)$ 在第一象限的图象上,
$\therefore 2=\frac{k}{6},$解得 $k=12。$
$\therefore$ 反比例函数的解析式为 $y=\frac{12}{x}。$
(2) $\because ∠1=∠2,$反比例函数的图象关于直线 $y=x$ 对称,
$\therefore$ 点 $A$ 与点 $C$ 关于直线 $y=x$ 对称,
$\therefore C(2,6)。$
设直线 $l$ 平移后所得的直线 $l'$ 对应的函数解析式为 $y=\frac{2}{3}x + n。$
将 $C(2,6)$ 代入,得 $\frac{2}{3}×2 + n=6,$解得 $n=\frac{14}{3}。$
$\because \frac{14}{3} - (-2)=\frac{20}{3},$
$\therefore$ 点 $C$ 的坐标为 $(2,6),$直线 $l$ 向上平移的距离为 $\frac{20}{3}。$
解:
(1) $\because AC=BC,$$CO⊥ AB,$
$\therefore O$ 为 $AB$ 的中点。
$\because A(-4,0),$$\therefore B(4,0),$$\therefore P(4,2)。$
将 $A(-4,0),$$P(4,2)$ 代入 $y=kx+b,$得
$\begin{cases}4k + b = 0 \\ 4k + b = 2 \end{cases}$
解得 $\begin{cases} k=\frac{1}{4} \\ b=1 \end{cases}。$
$\therefore$ 一次函数的解析式为 $y=\frac{1}{4}x + 1。$
将 $P(4,2)$ 代入 $y=\frac{m}{x},$得 $2=\frac{m}{4},$解得 $m=8。$
$\therefore$ 反比例函数的解析式为 $y=\frac{8}{x}。$
(2) $0<x<4。$
(3) 存在。
$\because C(0,1),$$B(4,0),$$P(4,2),$
$\therefore BC=\sqrt{17},$$PC=\sqrt{17},$$BP=2,$
$\therefore BC=PC≠ BP。$
$\therefore$ 以 $B,C,P,D$ 为顶点的菱形的一组邻边为 $BC,PC,$
可得点 $D$ 的坐标为 $(8,1)。$
对于 $y=\frac{8}{x},$当 $x=8$ 时,$y=1,$
$\therefore$ 点 $D$ 在反比例函数的图象上。
$\therefore$ 反比例函数图象上存在点 $D,$使以 $B,C,P,D$ 为顶点的四边形是菱形,点 $D$ 的坐标为 $(8,1)。$
【分析】首先,根据排水问题的基本数量关系:总存水量=排水量×排水时间,可建立t与a的函数关系;再结合已知的t的取值范围,利用反比例函数的单调性求出a的取值范围;第二问直接将给定的排水量代入函数解析式,计算对应的排水时间即可。
【解析】(1) 由题意,总存水量为20 m³,排水量为a m³/min,排水时间为t min,因此有$a · t = 20$,变形得函数解析式为$t = \dfrac{20}{a}$。已知$5 ≤ t ≤ 10$,将$t=5$代入解析式得$a = \dfrac{20}{5}=4$;将$t=10$代入得$a = \dfrac{20}{10}=2$。由于反比例函数$t = \dfrac{20}{a}$中,t随a的增大而减小,因此当$5 ≤ t ≤10$时,a的取值范围是$2 ≤ a ≤4$。
(2) 当排水量$a=2.5\ \mathrm{m}^3/\mathrm{min}$时,将$a=2.5$代入$t = \dfrac{20}{a}$,得$t = \dfrac{20}{2.5}=8$,即排完雨水需要8 min。
【答案】(1) $t$与$a$的函数解析式为$t=\dfrac{20}{a}$,$a$的取值范围是$2≤ a≤ 4$;(2) 将雨水全部排完需要$8\ \mathrm{min}$
【知识点】反比例函数的应用,反比例函数的性质,代数式求值
【点评】本题是反比例函数在实际生活中的基础应用,核心是根据实际问题建立函数关系,再利用反比例函数的单调性确定参数范围,步骤清晰,属于学生必须掌握的基础题型。
【难度系数】0.7
【分析】
本题分为两小问,第(1)问利用“点在函数图象上,点的坐标满足函数解析式”,代入点A的坐标即可求出一次函数和反比例函数的解析式;第(2)问的关键是利用∠1=∠2,结合反比例函数的对称性,得出点A与点C关于直线y=x对称,从而得到点C的坐标,再根据直线平移时斜率不变,设出平移后直线的解析式,代入点C求出参数,最后计算平移的距离。
【解析】
(1) 求一次函数和反比例函数的解析式:
已知点$ A(6,2) $在直线$ l: y=\dfrac{2}{3}x+m $上,将A点坐标代入直线解析式:
$ 2 = \dfrac{2}{3} × 6 + m $,解得$ m=-2 $,因此一次函数的解析式为$ y=\dfrac{2}{3}x - 2 $。
又因为点$ A(6,2) $在反比例函数$ y=\dfrac{k}{x} $的图象上,将A点坐标代入反比例函数解析式:
$ 2 = \dfrac{k}{6} $,解得$ k=12 $,因此反比例函数的解析式为$ y=\dfrac{12}{x} $。
(2) 求点C的坐标及直线l向上平移的距离:
因为$ ∠1=∠2 $,且反比例函数$ y=\dfrac{12}{x} $的图象关于直线$ y=x $对称,所以点A与点C关于直线$ y=x $对称,点$ A(6,2) $关于直线$ y=x $的对称点为$ C(2,6) $,即点C的坐标为$ (2,6) $。
直线平移时斜率不变,设直线l向上平移后所得直线$ l' $的解析式为$ y=\dfrac{2}{3}x + n $,将$ C(2,6) $代入该解析式:
$ 6 = \dfrac{2}{3} × 2 + n $,解得$ n=\dfrac{14}{3} $。
直线l原来的解析式为$ y=\dfrac{2}{3}x - 2 $,平移后的常数项为$ \dfrac{14}{3} $,所以向上平移的距离为$ \dfrac{14}{3} - (-2)=\dfrac{20}{3} $。
【答案】
(1) 一次函数解析式为$ y=\dfrac{2}{3}x - 2 $,反比例函数解析式为$ y=\dfrac{12}{x} $;
(2) 点C的坐标为$ (2,6) $,直线l向上平移的距离为$ \dfrac{20}{3} $。
【知识点】
反比例函数对称性、一次函数解析式、函数平移
【点评】
本题是一次函数与反比例函数的综合题,第(1)问为基础的函数解析式求解,第(2)问需利用反比例函数的对称性找到点C的坐标,结合直线平移的性质解题,考查了学生对函数性质的综合应用能力。
【难度系数】
0.5
【分析】
首先利用等腰三角形三线合一的性质,由AC=BC、CO⊥AB得出O是AB中点,求出B点坐标,结合P点纵坐标得到P点坐标,代入一次函数和反比例函数解析式求解;第二问通过观察一次函数与反比例函数的图象交点及一次函数与x轴交点,确定x的取值范围;第三问先求出各点坐标,计算线段长度,结合菱形性质确定D点坐标,再验证是否在反比例函数图象上。
【解析】
(1) 因为AC=BC,CO⊥AB,根据等腰三角形三线合一,O为AB中点。已知A(-4,0),则OA=4,所以OB=OA=4,即B(4,0)。
因为PB⊥x轴,点P在一次函数图象上,且P的纵坐标为2,所以P(4,2)。
将A(-4,0)、P(4,2)代入一次函数y=kx+b,得方程组:
$\begin{cases}-4k + b = 0 \\4k + b = 2\end{cases}$
解得$\begin{cases}k=\dfrac{1}{4} \\b=1\end{cases}$,故一次函数解析式为$y=\dfrac{1}{4}x +1$。
将P(4,2)代入反比例函数$y=\dfrac{m}{x}$,得$2=\dfrac{m}{4}$,解得m=8,故反比例函数解析式为$y=\dfrac{8}{x}$。
(2) 观察图象,一次函数与反比例函数在第一象限交于P(4,2),一次函数与x轴交于A(-4,0),当$0<kx+b<\dfrac{m}{x}$时,x的取值范围是0<x<4。
(3) 存在。先求各点坐标:C是一次函数与y轴交点,令x=0,得y=1,故C(0,1);已知B(4,0),P(4,2)。
计算线段长度:$BC=\sqrt{(4-0)^2 + (0-1)^2}=\sqrt{17}$,$PC=\sqrt{(4-0)^2 + (2-1)^2}=\sqrt{17}$,$BP=2$,所以BC=PC,即BC、PC为邻边可构成菱形。
根据菱形对边平行且相等,可得D点坐标为(8,1)。将x=8代入反比例函数$y=\dfrac{8}{x}$,得y=1,故点D在反比例函数图象上,因此存在这样的点D,坐标为(8,1)。
【答案】
(1) 一次函数解析式为$y=\dfrac{1}{4}x+1$,反比例函数解析式为$y=\dfrac{8}{x}$;
(2) $0<x<4$;
(3) 存在,点D的坐标为(8,1)。
【知识点】
一次函数解析式、反比例函数解析式、菱形的判定
【点评】
本题综合考查一次函数、反比例函数与菱形的知识,需结合几何性质和函数图象求解,关键是利用等腰三角形性质求点坐标,再结合菱形性质确定未知点坐标,是一道综合性较强的中档题。
【难度系数】
0.5