数学人教版21.3 实际问题与一元二次方程第3课时导学案及答案

第二十一章  一元二次方程

21.3  实际问题与一元二次方程

第3课时 几何图形与一元二次方程

学习目标：1.掌握面积法建立一元二次方程的数学模型.（难点）

2.能运用一元二次方程解决与面积有关的实际问题.（重点）

重点：运用一元二次方程解决与面积有关的实际问题.

难点：掌握面积法建立一元二次方程的数学模型.

自主学习

一、知识链接

用长为60 m的篱笆围一个矩形的菜园，宽AD为x m. 用含x的代数式填空：

（1）如图①，AB=_________m，S矩形ABCD=___________；

（2）如图②，菜园中间用一根篱笆隔开，则AB=_________m，S矩形ABCD=___________；

（3）如图③，菜园一面靠墙，中间用一根篱笆隔开，则AB=_________m，S矩形ABCD=______.                                       

          图①                     图②                            图③

2.假如有一幅画长 60 cm，宽 40 cm，要给它四周裱上同样宽度的木框，使它总面积达到 3500 cm2，设木框宽度 x cm，你能列出等式吗？

课堂探究

二、要点探究

探究点：几何图形与一元二次方程

引例  要设计一本书的封面，封面长27 cm，宽21 cm，正中央是一个与整个封面长宽比例相同的矩形，如果要使四周的彩色边衬所占面积是封面面积的四分之一，上、下边衬等宽，左、右边衬等宽，应如何设计四周边衬的宽度？(精确到0.1 cm)

方法点拨：在几何图形的面积问题中，面积公式往往就是建立等量关系的关键. 如果图形不规则，应割或补成规则图形，找出各部分面积之间的等量关系，再运用规则图形的面积公式列出方程.

典例精析

例1  如图，在一块宽为20 m，长为32 m的矩形地面上修筑同样宽的两条道路，余下的部分种上草坪，要使草坪的面积为540 m2，求道路的宽为多少？

【变式题1】在宽为20 m，长为32 m的矩形地面上修筑如图所示的同样宽的道路，余下的部分种上草坪，要使草坪的面积为540 m2，则这种方案下的道路的宽为多少？

【变式题2】在宽为20 m，长为32 m的矩形地面上修筑如图所示的同样宽的道路，余下的部分种上草坪，要使草坪的面积为540 m2，则这种方案下的道路的宽为多少？

【变式题3】在宽为20 m，长为32 m的矩形地面上修筑如图所示的同样宽的道路，余下的部分种上草坪，要使草坪的面积为540 m2，则这种方案下的道路的宽为多少？

【变式题4】在宽为20 m，长为32 m的矩形地面上修筑如图所示的四条道路，余下的部分种上草坪，如果横、纵小路的宽度比为3∶2，且使小路所占面积是矩形面积的四分之一，则道路的宽为多少（保留两位小数）？

方法点拨：我们利用“图形经过移动，它的面积大小不会改变”的性质，把纵、横两条路移动一下，使列方程容易些(目的是求出水渠的宽，至于实际施工，仍可按原图的位置修路).

例2  如图，要利用一面墙(墙足够长)建羊圈，用58 m的围栏围成总面积为200 m2的三个大小相同的矩形羊圈，则羊圈的边AB和BC的长各是多少米？

【变式题1】如图，要利用一面墙(墙长为25 m)建羊圈，用80 m的围栏围成面积为600 m2的矩形羊圈，则羊圈的边AB和BC的长各是多少米？

【变式题2】如图，一农户要建一个矩形鸡场，鸡场的一边利用长为12 m的住房墙，另外三边用25 m长的建筑材料围成，为方便进出，在垂直于住房墙的一边留一个1 m的门，所围矩形鸡场的长、宽分别为多少时，鸡场面积为80 m2？

方法点拨： 围墙问题一般先设其中的一条边为 x，然后用含 x 的代数式表示另一边，最后根据面积或周长公式列方程求解.需要注意联系实际问题选择合适的解.

三、课堂小结

当堂检测

1. 在一幅长80 cm，宽50 cm的矩形风景画的四周镶一条金色纸边，制成一幅矩形挂图，如图所示，如果要使整个挂图的面积是5400 cm2，设金色纸边的宽为x cm，那么x满足的方程是（    ）

A．x2+130x－1400=0               

B．x2+65x－350=0

C．x2－130x－1400=0              

D．x2－65x－350=0

2.一块矩形铁板，长是宽的2倍，如果在4个角上截去边长为5 cm的小正方形，然后把四边折起来，做成一个没有盖的盒子，盒子的容积是3000 cm3，求铁板的长和宽．

3.如图，要设计一个宽20 cm，长为30 cm的矩形图案，其中有两横两竖彩条，横竖彩条的宽度之比为2∶3 ，若使所有彩条的面积是原来矩形图案面积的三分之一，应如何设计每个彩条的宽度？

4.如图，在△ABC中，∠C=90°， AC=6 cm，BC=8 cm. 点P沿AC边从点A向终点C以1 cm/s的速度移动；同时点Q沿CB边从点C向终点B以2cm/s的速度移动，且当其中一点到达终点时，另一点也随之停止移动.问点P，Q出发几秒后，可使△PCQ的面积为9 cm²？

参考答案

自主学习

知识链接

1.(1)(30-x)   x(30-x)     (2)(30-1.5x)    x(30-1.5x)     (3)(60-3x)   x(60-3x)

2.(60 + 2x)(40 + 2x) = 3500

课堂探究

二、要点探究

探究点：几何图形与一元二次方程

引例：  解：设中央矩形的长和宽分别为9a cm和7a cm由此得到上下边衬宽度之比为：

设上下边衬的9x cm，左右边衬宽为7x cm，则中央的矩形的长为(27-18x)cm，宽为(21-14x)cm.要使四周的彩色边衬所占面积是封面面积的四分之一，则中央矩形的面积是封面面积的四分之三.

于是可列出方程

整理得16x2-48x+9=0，解方程得（不合题意，舍去）.

故上下边衬的宽度为左右边衬的宽度为

典例精析

例1  方法一：解：设道路的宽为x米，依题意得20×32-32x-20x+x2=540,解得 x1=2，x2=50.当x=50时，32-x=-18，不合题意，舍去.∴取x=2.

答：道路的宽为2米.

方法二：解：设道路的宽为x米，依题意得(32-x)(20-x)=540，解得 x1=2，x2=50.当x=50时，32-x=-18，不合题意，舍去.∴取x=2.

答：道路的宽为2米.

【变式题1】解：设道路的宽为 x 米，可列方程为(32-x)(20-x)=540，解得 x1=2，x2=50（不合题意，舍去）.∴x=2.

答：道路的宽为2米.

【变式题2】解：设道路的宽为 x 米，可列方程为(32-2x)(20-x)=540，解得x1=18-，x2=18+≈34.55（不合题意，舍去）.

答：道路的宽为 (18-) m.

【变式题3】解：设道路的宽为 x 米，可列方程为(32-2x)(20-2x)=540，解得 x1=1，x2=25（不合题意，舍去）.∴x=1.

答：道路的宽为1米.

【变式题4】解：设横、竖小路的宽度分别为3x、 2x， 于是可列方程(32-4x)(20-6x)=解得 x1=，x2=（不合题意，舍去）.∴x≈0.62.则3x≈1.86,2x≈1.24.

答：横、竖小路的宽度分别约为1.86米、1.24米.

例2 解：设AB的长是x m.依题意得 (58-2x)x=200，即x2-29x+100=0，解得x1=25，x2=4.x=25时，58-2x=8，x=4时，58-2x=50.

答：羊圈的边AB和BC的长各是25 m，8 m或4 m，50 m.

【变式题】 解：设AB的长是x m.依题意得(80-2x)x=600，即x2-40x+300=0，解得x1=10，x2=30. x=10时，80-2x=60>25，舍去；x=30时，80-2x=20<25.

答：羊圈的边AB和BC的长各是30 m，20 m.

【变式题】解：设矩形鸡场垂直于住房墙的一边长为x m，则平行于住房墙的一边长(25-2x+1)m.由题意得x(25-2x+1)=80，化简，得x2-13x+40=0，解得x1=5，x2=8.当x=5时，26-2x=16>12  (舍去），当x=8时，26-2x=10<12，故所围矩形鸡场的长为10 m，宽为8 m.

当堂检测

1.B

2.解：设铁板的宽为x cm,则长为2x cm.依题意得5(2x-10)(x-10)=3000，即x2-15x-250=0.

解得 x1=25，x2=-10(舍去）.所以 2x=50.

答：铁板的长50cm，宽为25cm.

3.   解：设横向彩条的宽度2xcm ,竖彩条的宽度3xcm，依题意得 (20-6x)(30-4x)=400，即6x2-65x+50=0.解得（舍去）..

答：横向彩条的宽度cm ,竖彩条的宽度cm.

能力提升

解：若设出发x s后可使△PCQ的面积为9cm² ,根据题意得AP= xcm，PC=(6-x)cm，CQ=2xcm.

依题意得，整理，得x2-6x+9=0，解得x1= x2=3.

答：点P，Q出发3s后可使△PCQ的面积为9cm².