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Quadratic Function Modelling: Solving Real-World Problems Mathematically | 二次函数建模:现实问题的数学求解

2026-08-30 18:31 · 本文部分内容由AI辅助创作

📚 Quadratic Function Modelling: Solving Real-World Problems Mathematically | 二次函数建模:现实问题的数学求解

Quadratic functions appear everywhere in nature, business and engineering. A quadratic model can describe the path of a thrown ball, the shape of a suspension bridge, or the profit of a company. In this article, we will explore how to translate a real situation into a quadratic equation, interpret its key features, and solve practical problems step by step.

二次函数在自然、商业和工程中无处不在。一个二次模型可以描述投掷球的轨迹、悬索桥的形状,或者一家公司的利润。在本文中,我们将学习如何把现实情境转化为二次方程,并解读其关键特征,从而一步步解决实际问题。


1. What Is Quadratic Modelling? | 什么是二次函数建模?

, b and c are constants and a ≠ 0. The graph of such an equation is a parabola, which has a distinctive curved shape that either opens upward (a > 0) or downward (a < 0).

二次函数建模,是指用形如 y = ax² + bx + c 的二次方程来表示两个变量之间的关系。其中 a、b、c 是常数,且 a ≠ 0。这种方程的图像是抛物线,具有明显的弯曲形状:当 a > 0 时开口向上,当 a < 0 时开口向下。

9t² + v₀t + h₀, where the coefficient −4.9 comes from half the gravitational acceleration.

最简单的二次模型如 y = x²,但现实模型中的系数总是反映问题的单位和尺度。例如,球在时间 t 的高度可写成 h = −4.9t² + v₀t + h₀,其中系数 −4.9 来自重力加速度的一半。


2. Key Features of a Parabola | 抛物线的重要特征

To use a quadratic model effectively, you must know its four key features: the axis of symmetry, the vertex, the roots, and the y-intercept.

要有效使用二次模型,你必须掌握它的四个关键特征:对称轴、顶点、根(零点)和 y 轴截距。

quation. The roots are the solutions of ax² + bx + c = 0, and the y-intercept is simply c.

对于函数 y = ax² + bx + c,对称轴为 x = −b/(2a)。顶点就在这条直线上,因此其横坐标为 −b/(2a),纵坐标则把这个值代回原方程得到。根是方程 ax² + bx + c = 0 的解,y 轴截距就是 c。

Vertex: x = −b/(2a), y = f(−b/(2a))

顶点:x = −b/(2a),y = f(−b/(2a))

distinct roots, if Δ = 0 there is one repeated root, and if Δ < 0 there are no real roots.

判别式 Δ = b² − 4ac 告诉我们存在多少个实根:Δ > 0 时有两个不同的根,Δ = 0 时有一个重根,Δ < 0 时没有实根。


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3. The Modelling Cycle | 建模的一般流程

Modelling a real problem with a quadratic function usually follows a five-step cycle. This cycle is a standard approach in mathematics and is often tested in exams.

用二次函数给实际问题建模通常遵循五步流程。这个流程是数学中的标准方法,也常常出现在考试中。


4. Example 1: Projectile Motion | 例1:抛物运动

d by h = −4.9t² + 20t + 2. Let us find the maximum height and the time at which it occurs.

一个球从离地 2 m 处以 20 m/s 的初速度竖直上抛。忽略空气阻力,t 秒后它的高度(米)可用 h = −4.9t² + 20t + 2 表示。我们来求最大高度及其出现的时间。

Here a = −4.9, b = 20,

Published by TutorHao | Mathematics Revision Series | aleveler.com

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