一元二次方程应用题

📘 一元二次方程·
⭐⭐⭐
·面积问题、增长率问题

🎯 学习目标

  • 能根据实际问题(如面积、增长率)建立一元二次方程模型
  • 掌握解一元二次方程的基本方法并验证解的合理性
  • 理解实际问题中解的实际意义,排除不符合题意的根

📚 核心概念

一元二次方程应用题是将现实情境转化为数学模型的重要工具。在面积问题中,常涉及长方形、正方形等图形的边长变化导致面积变化,例如:一个长方形的长比宽多3米,面积为40平方米,设宽为xx米,则长为(x+3)(x+3)米,可列方程x(x+3)=40x(x+3)=40,整理得x2+3x40=0x^2 + 3x - 40 = 0

在增长率问题中,通常使用“增长后的量 = 原量 × (1 + 增长率)”。若连续两年以相同增长率rr增长,则两年后总量为原量×(1+r)2(1+r)^2。例如:某工厂去年产量为100台,今年和明年每年增长率为rr,两年后产量为144台,则有100(1+r)2=144100(1+r)^2 = 144,即(1+r)2=1.44(1+r)^2 = 1.44,解得r=0.2r=0.2(舍去负值)。

关键是:① 设未知数要明确;② 根据题意准确列出方程;③ 解出后必须检验是否符合实际(如长度不能为负,增长率不能小于-1等)。

📝 关键公式

  • 面积类:长方形面积 = 长 × 宽 → 若设宽为 xx,长为 x+ax+a,则面积方程为 x(x+a)=Sx(x+a) = S。 示例:一个正方形边长增加2 cm后,面积增加24 cm²,设原边长为 xx,则 (x+2)2x2=24(x+2)^2 - x^2 = 24

  • 增长率类:连续增长公式为 A(1+r)n=BA(1+r)^n = B,其中 AA 是初始量,rr 是年增长率,nn 是年数,BB 是最终量。 示例:某商品原价80元,连续两次降价后为64.8元,每次降价率相同,设降价率为 xx,则 80(1x)2=64.880(1-x)^2 = 64.8

💡 经典例题

例题1(面积问题): 用一段长为28米的篱笆围成一个一边靠墙的矩形菜园,墙足够长。若菜园面积为80平方米,求垂直于墙的一边长。

  1. 设垂直于墙的一边长为 xx 米,则平行于墙的一边长为 282x28 - 2x 米(因为两边垂直,共用掉 2x2x 米篱笆)。
  2. 面积 = 长 × 宽 = x(282x)=80x(28 - 2x) = 80
  3. 整理得:28x2x2=8028x - 2x^2 = 802x228x+80=02x^2 - 28x + 80 = 0x214x+40=0x^2 - 14x + 40 = 0
  4. 因式分解:(x4)(x10)=0(x - 4)(x - 10) = 0,解得 x=4x = 4x=10x = 10
  5. 检验:当 x=4x=4,另一边为 288=2028-8=20;当 x=10x=10,另一边为 2820=828-20=8,都合理。 答:垂直于墙的一边长为4米或10米。

例题2(增长率问题): 某市2022年新能源汽车保有量为2万辆,计划到2024年底达到2.88万辆,假设每年增长率相同,求年平均增长率。

  1. 设年平均增长率为 rr
  2. 从2022到2024共2年,所以 2(1+r)2=2.882(1+r)^2 = 2.88
  3. 两边除以2:(1+r)2=1.44(1+r)^2 = 1.44
  4. 开平方:1+r=1.44=1.21+r = \sqrt{1.44} = 1.2(舍去负根,因增长率不能使总量为负)。
  5. 解得 r=0.2=20%r = 0.2 = 20\%。 答:年平均增长率为20%。

⚠️ 易错点

  • 设未知数不明确:如在面积问题中混淆“长”和“宽”,应先画图标注再设元。
  • 忽略实际意义:解出负数或大于100%的降价率却不舍去,需结合题意判断合理性。
  • 增长率公式用错:误写成 A(1+nr)=BA(1+nr)=B(这是线性增长),正确应为 A(1+r)n=BA(1+r)^n=B(复利式增长)。
  • 单位不统一:如长度单位混用米和厘米,应在列方程前统一单位。
  • 漏写检验步骤:即使数学上成立,也要检查是否符合现实(如篱笆长度不能超过总长)

💡 例题

1

f(x)=ax36x2+bx5f(x) = ax^3 - 6x^2 + bx - 5除以x1,x - 1,时,余数是5.-5.;当f(x)f(x)除以x+2,x + 2,时,余数是53.-53.。求有序对(a,b).(a,b).

根据余数定理:

5=f(1)=a6+b5,53=f(2)=8a242b5.\begin{aligned} -5 &= f(1) = a - 6 + b - 5, \\ -53 &= f(-2) = -8a - 24 - 2b - 5. \end{aligned}

解这个方程组,得到(a,b)=(2,4).(a,b) = \boxed{(2,4)}.

2

x4+1x^4 + 1除以x23x+5.x^2 - 3x + 5.的余数。

用竖式除法计算,过程如下:

\multicolumn2rx2+3x+4\cline26x23x+5x4+1\multicolumn2rx43x3+5x2\cline24\multicolumn2r+3x35x2\multicolumn2r+3x39x2+15x\cline35\multicolumn2r+4x215x+1\multicolumn2r+4x212x+20\cline46\multicolumn2r3x19\begin{array}{c|cc ccc} \multicolumn{2}{r}{x^2} & +3x & +4 \\ \cline{2-6} x^2 - 3x + 5 & x^4 & & & & +1 \\ \multicolumn{2}{r}{x^4} & -3x^3 & +5x^2 \\ \cline{2-4} \multicolumn{2}{r}{} & +3x^3 & -5x^2 & \\ \multicolumn{2}{r}{} & +3x^3 & -9x^2 & +15x \\ \cline{3-5} \multicolumn{2}{r}{} & & +4x^2 & -15x & +1 \\ \multicolumn{2}{r}{} & & +4x^2 & -12x & +20 \\ \cline{4-6} \multicolumn{2}{r}{} & & & -3x & -19 \\ \end{array}

因此,余数是3x19.\boxed{-3x - 19}.

✏️ 练习

1

已知xxyy是非零实数,且满足x+1y=10x+\frac{1}{y}=10y+1x=512,y+\frac{1}{x}=\frac{5}{12},,求x.x.的所有可能取值。 (将答案用逗号分隔后填入。)

2

A=(1,1)A = (1,1)是抛物线y=x2.y = x^2.上的一点。过AA作该抛物线的法线,再次交抛物线于B.B.。求B.B.

3

f(x)=x26x+62x4f(x) = \frac{x^2 - 6x + 6}{2x - 4}

g(x)=ax2+bx+cxd.g(x) = \frac{ax^2 + bx + c}{x - d}.

已知以下条件:

\bullet函数f(x)f(x)g(x)g(x)的图像有相同的垂直渐近线。

\bullet函数f(x)f(x)g(x)g(x)的斜渐近线互相垂直,且交点在yy轴上。

\bullet函数f(x)f(x)g(x)g(x)的图像有两个交点,其中一个交点在直线x=2.x = -2.上。

求函数f(x)f(x)g(x)g(x)的图像的另一个交点坐标。

4

f(x)=ax2+bx+cf(x)=ax^2+bx+c,其中aabbcc都是整数。已知f(1)=0f(1)=050<f(7)<6050<f(7)<6070<f(8)<8070<f(8)<805000k<f(100)<5000(k+1)5000k<f(100)<5000(k+1),且存在某个整数kk满足这些等式。求kk的值?

5

两个半径为rr的圆彼此外切,且都内切于椭圆x2+5y2=6,x^2 + 5y^2 = 6,(如图所示)。求r.r.