Zastosowania_funkcji_kwadratowej.doc

(135 KB) Pobierz

              Zastosowania funkcji kwadratowej

 

Czasami, rozważając jakiś problem, możemy opisać zależność między badanymi wielkościami za pomocą funkcji kwadratowej. Korzystając z własności tej funkcji, możemy wówczas odpowiedzieć na pytania dotyczące tych wielkości.

 

Przykłady

 

1.      Z drutu  długości 100 cm zrobiono szkielet prostopadłościanu o podstawie kwadratowej. Przy jakiej długości krawędzi podstawy pole powierzchni całkowitej ma wartość największą ?

 

 

Rozwiązanie

 

 





















Oznaczmy  krawędź podstawy przez x, a krawędź boczną przez y. Wówczas krawędzie obu podstaw mają długość 8x. Ponieważ razem wszystkie krawędzie prostopadłościanu mają długość 100 cm, więc cztery krawędzie boczne mają długość





                            x                                                                      4y = 100 – 8x

Zatem jedna krawędź boczna y ma długość

                                                        y =

                                                                      y = 25 – 2x

Pole powierzchni całkowitej prostopadłościanu jest równe sumie pól wszystkich jego ścian. Stąd   





P = 2x2 + 4xy

 

 

 

                            Pola dwóch podstaw                                          Pola  czterech ścian bocznych

                            będących kwadratami                                          będących prostokątami

 

Po podstawieniu  y = 25 – 2x otrzymujemy

                                                        P = 2x2 + 4x(25-2x)

                                                        P = 2x2 + 100x - 8x2

                                                        P = -6x2 + 100x

Otrzymaliśmy funkcję kwadratową, która osiąga wartość największą, gdyż a < 0. Sporządzamy jej wykres. W tym celu wyznaczamy współrzędne  wierzchołka.

a = -6                   b = 100              c = 0

D = b2 – 4ac = 1002 - 4×0×(-6) = 1002

(p)         =

 

(q)        =              

 



 

 

 

 





 

 

 

 





 

                                 

 

Funkcja osiąga największą wartość dla x = .

Odp. Pole powierzchni całkowitej jest największe i wynosi , gdy długość krawędzi

         podstawy wynosi .

 

 

2.      W centrali telefonicznej pewnej firmy można dokonać 325 różnych wewnętrznych połączeń. Ile wewnętrznych telefonów ma ta firma ?

 

 

Rozwiązanie

 

Jeżeli liczbę telefonów oznaczymy przez x, to z każdego telefonu można wykonać x – 1 wewnętrznych połączeń. Przy każdym wewnętrznym połączeniu zajęte są dwa telefony, wobec tego liczba możliwych połączeń wynosi . Otrzymujemy więc równanie

                                          =325 /× 2

                                          x(x-1) = 650

                                          x2 – x – 650 = 0

Rozwiązując to równanie kwadratowe otrzymamy szukaną liczbę telefonów.

              a = 1                   b = -1              c = -650

D = b2 – 4ac = (-1)2 - 4×1×(-650) = 1 + 2600=2601

D >0, więc są dwa rozwiązania

                                          i                           

                                          i                           

                                          i                             

x1 = -25                                          i                            x2 = 26

 

Ponieważ liczba telefonów nie może być liczbą ujemną, więc jedynym rozwiązaniem jest 26.

 

 

3.      Średnia dzienna produkcja mleka w pewnym gospodarstwie wzrastała przez dwa lata o ten sam procent w skali roku. Na początku wynosiła 450 litrów, na końcu 648 litrów. Ile procent wynosił przyrost produkcji ?

 

 

Rozwiązanie

 

              Jeżeli oznaczymy przez x procent wzrostu produkcji, to po pierwszym roku produkcja wynosiła 450 + 450.

Po drugim roku produkcja będzie wynosiła  450(1 + ) + 450(1 + ) .

Stąd mamy równanie

                            450(1 + ) + 450(1 + ) = 648

Po przekształceniu

 

                            450(1 + ) (1 + )= 648

                            450(1 + )2 = 648  / : 450

                            (1 + )2 =

                            (1 + )2 = 1,44

                            (1 + )2 = 1,22                  lub                (1 + )2 = (-1,2)2   

                            1 +=1,2                   lub              1 += -1,2

                            = 1,2 –1                            lub              = -1,2 –1

                            =0,2  /×100                            lub                            =-2,2   /×100

                            x = 20                                                        lub                            x = -220

 

Ponieważ wzrost produkcji był dodatni, więc drugie rozwiązanie musimy odrzucić.

 

Odp. Produkcja mleka wzrastała z roku na rok o 20%.

4.      W ustalonej płycie w kształcie prostokąta o bokach 6,8 dm i 4,6 dm należy wyciąć otwór prostokątny o polu 9,68 dm2 tak, aby krawędzie otworu znajdowały się w jednakowej odległości od odpowiednich krawędzi płyty. Znajdź szerokość otrzymanej ramy.

 

Rozwiązanie

 

              Oznaczmy  szerokość ramy przez x.

 





                                                        x





                                                                                                                x

 

 

                            4,6 dm

 

 

 

 

                                                                      6,8 dm             

 

Wówczas wymiary otworu mają długości (6,8 – 2x)  i  (4,6 – 2x). Mamy zatem równanie

 

(6,8 – 2x)(4,6 – 2x) = 9,68

31,28 – 13,6x – 9,2x + 4x2 –9,68 = 0

4x2 – 22,8x + 21,6 = 0

a = 4                   b = -22,8              c = 21,6

D = b2 – 4ac = (-22,8)2 - 4×4×21,6 = 519,84 – 345,6 = 174,24

 

D >0, więc są dwa rozwiązania

              lub                           

 

                                          lub                           

                                          lub                           

                                                        lub                           

x1 = 1,2                                                        lub                            x2 = 4,5

 

...

Zgłoś jeśli naruszono regulamin