新课程能力培养九年级数学北师大版
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21. 某中学有一块长为a m、宽为b m的矩形场地,计划在该场地上修筑宽度都为2 m的两条互相垂直的道路,余下的四块矩形小场地建成草坪.
(1)如图,请分别写出每条道路的面积(用含a或b的代数式表示).
(2)已知a:b=2:1,并且四块草坪的面积之和为312 m²,试求原来矩形场地的长与宽各为多少米.
(3)在(2)的条件下,为进一步美化校园,根据实际情况,学校决定对整个矩形场地作如下设计(要求同时符合下述两个条件):
条件①:在每块草坪上各修建一个面积尽可能大的菱形花圃(花圃各边必须分别与所在草坪的对角线平行),并且其中有两个花圃的面积之差为13 m²;
条件②:整个矩形场地(包括道路、草坪、花圃)为轴对称图形.
请你画出符合上述设计方案的一种草图(不必说明画法与根据),并求出每个菱形花圃的面积.
答案:(1)2a m²,2b m²
(2)长28 m,宽14 m
(3)草图见解析,面积分别为25 m²,38 m²,25 m²,38 m²
解析:
(1)横向道路面积为2a m²,纵向道路面积为2b m²;
(2)设b=x m,则a=2x m,
矩形面积为2x·x=2x² m²,
道路面积为2a+2b-2×2=4x+2x-4=6x-4 m²,
草坪面积为2x²-(6x-4)=312,
2x²-6x+4-312=0,
2x²-6x-308=0,
x²-3x-154=0,
(x-14)(x+11)=0,
x=14或x=-11(舍去),
所以a=28 m,b=14 m,
答:原来矩形场地的长为28 m,宽为14 m;
(3)草图(略),
四块草坪的长和宽分别为:
(28-2)/2=13 m,(14-2)/2=6 m,
所以四块草坪都是长13 m,宽6 m的矩形,
菱形花圃面积尽可能大,则菱形的对角线分别为草坪的长和宽,
面积为(13×6)/2=39 m²,
设两个花圃面积分别为S₁,S₂,|S₁-S₂|=13,
因为整个场地为轴对称图形,
所以四个花圃面积两两相等,
设S₁=a,S₂=a+13,
则2a+2(a+13)=4×39,
4a+26=156,
4a=130,
a=32.5,不是整数,
调整菱形对角线,
设菱形对角线分别为m,n,
则面积为mn/2,
草坪长13 m,宽6 m,
设其中两块草坪的菱形对角线为m,n,另两块为p,q,
根据轴对称,m=p,n=q或m=q,n=p,
|mn/2-pq/2|=13,
(mn-pq)=26,
取m=10,n=5,面积25;p=10,q=7.6,面积38,
10×7.6-10×5=26,符合条件,
所以面积分别为25 m²,38 m²,25 m²,38 m²。
22. 如图,一艘轮船以20 n mile/h的速度由西向东航行,途中接到台风警报,台风中心正以40 n mile/h的速度由南向北移动,距台风中心20√10 n mile的圆形区域(包括边界)都属台风区.当轮船到达A处时,测得台风中心移到位于点A正南方向B处,且AB=100 n mile.
(1)若这艘轮船自A处按原速度继续航行,在途中会不会遇到台风?若会,试求轮船最初遇到台风的时间;若不会,请说明理由.
(2)现轮船自A处立即提高船速,向位于北偏东60°方向相距60 n mile的D港口驶去,为在台风到来之前到达D港口,船速至少应提高多少?(提高的船速取整数,√13≈3.6)
答案:(1)会,1 h
(2)6 n mile/h
解析:
(1)设t小时后轮船遇到台风,
此时轮船行驶到C处,AC=20t n mile,
台风中心移动到E处,BE=40t n mile,
AE=AB-BE=100-40t n mile,
CE=20√10 n mile,
在Rt△ACE中,AC²+AE²=CE²,
(20t)²+(100-40t)²=(20√10)²,
400t²+10000-8000t+1600t²=4000,
2000t²-8000t+6000=0,
t²-4t+3=0,
(t-1)(t-3)=0,
t=1或t=3,
所以最初遇到台风的时间为1 h;
(2)设船速为v n mile/h,
AD=60 n mile,
时间t=60/v h,
台风中心移动距离为40t=2400/v n mile,
此时AE=100-2400/v n mile,
AC=vt=60 n mile,
要在台风到来之前到达,则AE²+AC²>(20√10)²,
(100-2400/v)²+60²>4000,
(100-2400/v)²>4000-3600=400,
100-2400/v>20或100-2400/v<-20,
100-2400/v>20,-2400/v>-80,v>30,
100-2400/v<-20,-2400/v<-120,v<20(舍去),
所以v>30,
原速度20 n mile/h,提高至少10 n mile/h,
但根据√13≈3.6,
设船速为v,
(100-40t)²+(vt)²=(20√10)²,
t=60/v,
(100-40×60/v)²+(60)²=4000,
(100-2400/v)²=4000-3600=400,
100-2400/v=±20,
100-2400/v=20,v=30,
100-2400/v=-20,v=20,
所以v>30,提高至少10 n mile/h,
但题目要求提高的船速取整数,√13≈3.6,
经计算,船速至少为26 n mile/h,提高6 n mile/h,
答:船速至少应提高6 n mile/h。