如何设计拱桥上救生圈的悬挂方案?
素材1
图1是一座抛物线形拱桥,以抛物线两个水平最低点连线为x轴,抛物线离地面的最高点的铅垂线为y轴建立平面直角坐标系,如图2所示.
某时测得水面宽 , 拱顶离水面最大距离为10m,抛物线拱形最高点与x轴的距离为5m.据调查,该河段水位在此基础上再涨1m达到最高.
素材2
为方便救助溺水者,拟在图1的桥拱上方栏杆处悬挂救生圈,如图3,救生圈悬挂点为了方便悬挂,救生圈悬挂点距离抛物线拱面上方1m,且相邻两救生圈悬挂点的水平间距为4m.为美观,放置后救生圈关于y轴成轴对称分布.(悬挂救生圈的柱子大小忽略不计)
问题解决
任务1
确定桥拱形状
根据图2,求抛物线的函数表达式.
任务2
拟定设计方案
求符合悬挂条件的救生圈个数,并求出最右侧一个救生圈悬挂点的坐标.
任务3
探究救生绳长度
当水位达到最高时,上游个落水者顺流而下到达抛物线拱形桥面的瞬间,若要确保救助者把拱桥上任何一处悬挂点的救生圈抛出都能抛到落水者身边,求救生绳至少需要多长.(救生圈大小忽略不计,结果保留整数)
当地政府拟在公园投放游船供游客乘坐,图3是游船载重最少时的横截面示意图,露出水面的船身为矩形 , 船顶为等腰三角形 . 测得相关数据如下:米,米,米,米.为确保安全,拟在桥底P,Q两处设置航行警戒线,要求:
①游船底部HI在点P,Q之间通行;
②载重最少时,游船顶部E与拱桥的竖直距离至少为0.5米.若以所在直线为轴,点D为原点建立直角坐标系,请解答以下问题:
建立平面直角坐标系如图3所示,CD落在第一象限的角平分线上.设点C为 ,
①点A的坐标为 ▲ . (用m的代数式表示);
②求出经过点A的双曲线的函数表达式.
这艘货船运载货物高3米(即米),此时货船能通过该桥洞吗?
若能,请说明理由;若不能,至少要增加多少吨货物?(已知 , . )
如何设计拱桥景观灯的悬挂方案?
图1中有一座拱桥,图2是其抛物线形桥拱的示意图,某时测得水面宽 20m ,拱顶离水面 5m .据调查,该河段水位在此基础上再涨 1.8m 达到最高.
为迎佳节,拟在图1桥洞前面的桥拱上悬挂 40cm 长的灯笼,如图3.为了安全,灯笼底部距离水面不小于 1m ;为了实效,相邻两盏灯笼悬挂点的水平间距均为 1.6m ;为了美观,要求在符合条件处都挂上灯笼,且挂满后成轴对称分布.
在图2中建立合适的直角坐标系,求抛物线的函数表达式.
探究悬挂范围
在你所建立的坐标系中,仅在安全的条件下,确定悬挂点的纵坐标的最小值和横坐标的取值范围.
给出一种符合所有悬挂条件的灯笼数量,并根据你所建立的坐标系,求出最左边一盏灯笼悬挂点的横坐标.