2026 浙江省中考数学 · 第 23 题

解答题 · 二次函数建模 $+$ 待定系数法 $+$ 闭区间最值

我国新能源汽车产销量连续多年位居全球第一。某公司测试一款新型电动汽车的续航能力,在匀速行驶等理想状态下,收集到的数据如下:

行驶速度 $x$(km/h)5060708090
基础能耗 $y$(kW·h/100 km)12.3511.7511.5511.7512.35

该款电动汽车的电池容量为 $60.48$ kW·h,考虑到各种因素,实际能耗是基础能耗的 $1.2$ 倍。实际续航里程 $= \dfrac{\text{电池容量}}{\text{实际能耗}} \times 100$。

(1) 根据上述表格中的数据,在答题纸的坐标系中画出相应的点;

(2) 请你根据 (1) 中点在坐标系中的分布特征,从一次函数、反比例函数、二次函数中,选出最符合基础能耗 $y$ 与行驶速度 $x$ 之间关系的函数,并求出该函数表达式;

(3) 当该款电动汽车匀速行驶时的速度在 $60$ km/h 和 $85$ km/h 之间(含 $60$ km/h 和 $85$ km/h)时,求其实际续航里程的最小值。

原题坐标系(答题纸上用来描点)
一个空白的平面直角坐标系,横轴表示行驶速度 x,单位 km/h,纵轴表示基础能耗 y,单位 kW·h/100km,供考生把表格里的五组数据描成点。
五个点描上去以后,形状是"先降后升"的一条抛物线
参考答案 (1) 描点见动图;(2) 二次函数,$y = 0.002(x-70)^2 + 11.55$;(3) 实际续航里程的最小值为 $420$ 千米。
关键:$(50,\,12.35)$ 与 $(90,\,12.35)$、$(60,\,11.75)$ 与 $(80,\,11.75)$ 两两关于 $x=70$ 对称,顶点是 $(70,\,11.55)$。第 (3) 问要先把续航写成 $s = \dfrac{5040}{y}$ — 续航最小 $\;\Leftrightarrow\;$ 能耗 $y$ 最大。
$s = \dfrac{5040}{y}$,$y_{\max} = 12$(在 $x=85$ 取到)$\;\Rightarrow\;$ $s_{\min} = \dfrac{5040}{12} = 420$
📌 知识点
二次函数图象与性质 二次函数顶点式 二次函数最值(闭区间) 待定系数法 数形结合 函数的实际应用
🧮 用到的公式
顶点式 $y = a(x - h)^2 + k$,顶点 $(h,\,k)$,对称轴 $x = h$ — 已经看出对称轴和顶点时,用顶点式最省事,只剩一个未知数 $a$。
对称轴怎么看出来 若 $y$ 值相等的两点是 $(x_1,\,y)$、$(x_2,\,y)$,则对称轴 $x = \dfrac{x_1 + x_2}{2}$ — 表里 $50$ 和 $90$ 的能耗都是 $12.35$,取中点得 $x=70$;$60$ 和 $80$ 也都是 $11.75$,同样得 $70$。
本题的续航公式 $s = \dfrac{60.48}{1.2\,y} \times 100 = \dfrac{5040}{y}$ — 电池是固定的 $60.48$,实际能耗是基础能耗的 $1.2$ 倍,所以续航只跟 $y$ 有关,而且是反着走:$y$ 越大,能跑得越近。
闭区间上求最值 开口向上时,最小值在对称轴处;最大值在离对称轴最远的那个端点 — 本题区间 $[60,\,85]$,对称轴 $x=70$。左端点距离 $10$,右端点距离 $15$,所以最大值在 $x=85$。
📖 答案与详解

(1) 描点:

把 $(50,\,12.35)$、$(60,\,11.75)$、$(70,\,11.55)$、$(80,\,11.75)$、$(90,\,12.35)$ 五个点描在坐标系中(见动图)。


(2) 选函数并求表达式:

观察点的分布:数据先降后升,且 $(50,\,12.35)$ 和 $(90,\,12.35)$、$(60,\,11.75)$ 和 $(80,\,11.75)$ 均关于 $x = 70$ 对称,符合二次函数的抛物线特征,

$\therefore$ 最符合的是二次函数。

设函数表达式为(对称轴 $x = 70$,顶点 $(70,\,11.55)$):$y = a(x-70)^2 + 11.55$。

将点 $(60,\,11.75)$ 代入得 $11.75 = a(60-70)^2 + 11.55$,

解得 $a = 0.002$。验证其余点均满足该式。

$\therefore$ 函数表达式为 $y = 0.002(x-70)^2 + 11.55$(展开也可写为 $y = 0.002x^2 - 0.28x + 21.35$)。


(3) 求实际续航里程的最小值:

根据题意,实际能耗为 $1.2y$,

代入续航里程公式:$s = \dfrac{60.48}{1.2y} \times 100 = \dfrac{5040}{y}$。

$\therefore$ $s$ 随 $y$ 的增大而减小,$\therefore$ 当 $y$ 最大时 $s$ 取最小值。

$\because$ 二次函数 $y = 0.002(x-70)^2 + 11.55$ 开口向上,对称轴为 $x = 70$,

$\therefore$ 在 $60 \le x \le 70$ 范围内 $y$ 随 $x$ 增大而减小,在 $70 \le x \le 85$ 范围内 $y$ 随 $x$ 增大而增大。

当 $x = 60$ 时,$y = 11.75$;当 $x = 85$ 时,$y = 0.002 \times (85-70)^2 + 11.55 = 12$。

$\therefore$ 在 $60 \le x \le 85$ 范围内 $y$ 的最大值为 $12$,

$\therefore$ $s_{\min} = \dfrac{5040}{12} = 420$(km)。

$\therefore$ 实际续航里程的最小值为 $420$ 千米。

🏷️ 知识点串讲:看到「一张数据表 + 求最值」的标准动作

套路 1:拿到数据表,先横着扫一遍找"重复的 $y$ 值"。

判断该用哪种函数,不要靠感觉。一次函数的特点是每次 $x$ 增加相同量,$y$ 的增量也相同(等差);反比例函数的特点是 $xy$ 乘积为定值;二次函数的特点是先降后升(或先升后降)且左右对称。
本题:$xy$ 乘积明显不是定值,排除反比例;$y$ 先降后升,排除一次函数;而且 $y$ 值成对重复,对称明显 $\;\Rightarrow\;$ 二次函数。三个候选逐个排除,理由要写出来才拿分。

套路 2:看到成对相等的 $y$ 值,对称轴白送。

$(x_1,\,y)$ 和 $(x_2,\,y)$ 两点 $y$ 相同,对称轴必然是 $x = \dfrac{x_1+x_2}{2}$。表里有两对,算出来都是 $70$ — 互相印证,基本不会错。有了对称轴和顶点,直接用顶点式 $y = a(x-h)^2 + k$,只剩一个未知数,比设一般式解三元方程组快得多。

套路 3:实际问题求最值,先把目标量写成一个"只含一个变量"的式子。

本题目标是续航 $s$,原始公式里混着电池容量、$1.2$ 倍、乘 $100$。先化简成 $s = \dfrac{5040}{y}$,一眼就能看出 $s$ 和 $y$ 是反着走的。不化简就下手,很容易在一堆数字里迷路。

套路 4:"反着走"的关系,最值也要跟着反过来。

$s$ 随 $y$ 增大而减小 $\;\Rightarrow\;$ 求 $s$ 的最小值,就是求 $y$ 的最大值。这一句必须写在答卷上,它是整道题的逻辑枢纽。同类的还有"用时最短 $\;\Leftrightarrow\;$ 速度最大""单价最低 $\;\Leftrightarrow\;$ 总量最大"等等。

套路 5:闭区间上的二次函数最值,画个草图比背结论稳。

规矩是这样的:开口向上时,最小值看对称轴在不在区间内(在,就是顶点;不在,就是离它近的那个端点);最大值永远在离对称轴远的那个端点。
与其背,不如在草稿纸上画个抛物线、标上对称轴和区间两端,一看就明白。本题对称轴 $70$ 在 $[60,\,85]$ 内部,右端点远 $\;\Rightarrow\;$ 最大值在右端点。

常见易错:

记忆口诀(本题专属):

表里找对称,顶点式最快;实际问题先化简成单变量;续航跟能耗反着走,求最小就找最大;闭区间比端点,谁离对称轴远听谁的。