问题
琴桥检修后需要更换吊杆及相关装饰品
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宁波有许多桥,有一座横跨鄞州和海曙的桥,因其外形酷似竖琴称为“琴桥”.琴桥的桥拱固定在桥面上,拱的两侧安装了17对吊杆(俗称“琴弦”).琴桥全长120米,拱高25米.
处理信息
如图是琴桥的主视图,A,B 分别表示是桥的起点和终点,桥拱可看成抛物线, 拱的两端 C,D 位于线段 AB 上,且 AC=BD.一根琴弦固定在拱的对称轴 OH 处,其余 16 根琴弦对称固定在 OH 两侧,每侧各 8 根.记离拱端 C 最近的一 根为第 1 根,从左往右,依次记为第 2 根,第 3 根,…OH 为第 9 根,…
测量数据
测得上桥起点 A 与拱端 C 水平距离为 20 米,最靠近拱端 C 的“琴弦”EF 高 9 米,EF 与 OH 之间设置 7 根“琴弦”,各琴弦的水平距离相等,记为 m 米.
解决问题
任务 1:以点H为坐标原点,AB所在的直线为x轴,建立平面直角坐标系,求抛物线的解析式;
任务 2:求琴弦 EF 与拱端 C 的水平距离 CE 及 m 的值.
任务 3:若需要在琴弦 EF 与 OH 之间垂直安装一个如左图所示高为 17m 的 高音谱号艺术品,艺术品底部在桥面 AB 上,顶部恰好扣在拱桥上边缘,问 该艺术品顶部应该安装在哪两根琴弦之间?
(i)求主索到射灯光线的最大竖直距离;
(ii)现将这个射灯沿水平方向向右平移,并保持光线与原光线平行,若要保证该射灯所射出的光线能照到右侧主索.则最多向右平移___________米.
如何设计拱桥景观灯的悬挂方案?
素材1
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.
素材2
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.
问题解决
任务1
确定桥拱形状
在图2中建立合适的直角坐标系,求抛物线的函数表达式.
任务2
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.
任务3
拟定设计方案
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.