小明同学只做了一个简易的网球发射器,可用于帮忙联系定点接发球,如图1所示,网球场前半区、后半区总长为23.77米,球网的中间部分高度为0.914米,发射器固定安装在后半区离球网底部8
小明同学只做了一个简易的网球发射器,可用于帮忙联系定点接发球,如图1所示,网球场前半区、后半区总长为23.77米,球网的中间部分高度为0.914米,发射器固定安装在后半区离球网底部8米处中轴线上,发射方向与球同底部所在直线垂直.为计算方便,球场长度和球网中间高度分别按24米和1米计算,发射器和网球大小均忽略不计.如图2所示,以发射器所在位置为坐标原点建立平面直角坐标系xOy,x轴在地平面上的球场中轴线上,y轴垂直于地平面,单位长度为1米.已知若不考虑球网的影响,网球发射后的轨迹在方程y=kx-(1+k2)x2(k>0)表示的曲线上,其中k与发射方向有关.发射器的射程是指网球落地点的横坐标.
(Ⅰ)求发射器的最大射程;
(Ⅱ)请计算k在什么范围内,发射器能将球发过网(即网球飞行到球网正上空时,网球离地距离大于1米)?若发射器将网球发过球网后,在网球着地前,小明要想在前半区中轴线的正上空选择一个离地面2.55米处的击球点正好击中网球,试问击球点的横坐标a最大为多少?并请说明理由.
答案和解析
20.(Ⅰ)由
kx-(1+k2)x2=0得:x=或x=0,…2分
由x=≤=20,当且仅当k=1时取等号.
因此,最大射程为20米; …5分
(Ⅱ)网球发过球网,满足x=8时y>1.
所以4k-(1+k2)>1,即4k2-20k+9<0,
因此<k<; …8分
依题意:关于k的方程ka-(1+k2)a2=2.55在(,)上有实数解
即a2k2-40ak+a2+204=0(a≠0)…9分
△=1600a2-4a2(a2+204)≥0得a≤14,…11分
此时k=,球过网了,
所以击球点的横坐标a最大为14 …12分
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