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(1)设矩形羊圈垂直于墙的一边长为$x$m,则平行于墙的一边长为$(12 - 2x)$m。根据题意,得$x(12 - 2x) = 16,$整理得$x^{2} - 6x + 8 = 0,$解得$x_{1} = 2,$$x_{2} = 4。$当$x = 2$时,$12 - 2x = 8;$当$x = 4$时,$12 - 2x = 4。$因此,可行的方案有两种:方案一:垂直于墙的两边长为$2$m,平行于墙的一边长为$8$m;方案二:垂直于墙的两边长为$4$m,平行于墙的一边长为$4$m。
(2)不可能。理由如下:假设能砌成面积为$20m^{2}$的矩形羊圈,则根据题意,得$x(12 - 2x) = 20,$整理得$x^{2} - 6x + 10 = 0。$计算判别式$ b²-4ac(-6)^{2} - 4\times1\times10 = -4 < 0,因此该方程无实数解。所以,不能砌成面积为20m^{2}$的矩形羊圈。
设经过$ t $秒,$\triangle AMN$的面积等于矩形$ABCD$面积的$\frac{1}{9}。$
矩形$ABCD$的面积为$AB \times BC = 3 \times 6 = 18 \, cm^2,$则$\triangle AMN$的面积需为$18 \times \frac{1}{9} = 2 \, cm^2。$
由题意可知,动点$M$的速度为$1 \, cm/s,$则$AM = t \, cm;$动点$N$的速度为$2 \, cm/s,$则$DN = 2t \, cm,$因为$AD = BC = 6 \, cm,$所以$AN = AD - DN = 6 - 2t \, cm。$
由于$\angle A = 90^\circ,$所以$\triangle AMN$为直角三角形,其面积公式为$\frac{1}{2} \times AM \times AN。$根据题意可列方程:
$\frac{1}{2} \times t \times (6 - 2t) = 2$
化简方程:
$\frac{t(6 - 2t)}{2} = 2 \implies t(6 - 2t) = 4 \implies 6t - 2t^2 = 4 \implies t^2 - 3t + 2 = 0$
解方程$t^2 - 3t + 2 = 0,$可得$(t - 1)(t - 2) = 0,$解得$t = 1$或$t = 2。$
检验:当$t = 1$时,$AM = 1 \, cm,$$AN = 6 - 2 \times 1 = 4 \, cm,$均未超过矩形边长;当$t = 2$时,$AM = 2 \, cm,$$AN = 6 - 2 \times 2 = 2 \, cm,$也均未超过矩形边长,所以$t = 1$和$t = 2$均符合题意。
答:经过$1$秒或$2$秒。
答题卡(17题):
(1)
解:由方程 $(x - 1)^{2} = 3$,
开方得:
$x - 1 = \pm \sqrt{3}$
解得:
$x_{1} = 1 + \sqrt{3}$
$x_{2} = 1 - \sqrt{3}$
(2)
解:由方程 $x^{2} - 3x + 1 = 0$,
使用公式法,其中 $a = 1, b = -3, c = 1$,
判别式 $\Delta = b^{2} - 4ac = 9 - 4 = 5$,
所以:
$x = \frac{3 \pm \sqrt{5}}{2}$
解得:
$x_{1} = \frac{3 + \sqrt{5}}{2}$
$x_{2} = \frac{3 - \sqrt{5}}{2}$
(3)
解:由方程 $2x^{2} = x$,
移项得:
$2x^{2} - x = 0$
提取公因式x得:
$x(2x - 1) = 0$
解得:
$x_{1} = 0$
$x_{2} = \frac{1}{2}$
(4)
解:由方程 $6x^{2} - x - 12 = 0$,
移项并除以6得:
$x^{2} - \frac{1}{6}x = 2$
配方得:
$x^{2} - \frac{1}{6}x + \left(\frac{1}{12}\right)^{2} = 2 + \left(\frac{1}{12}\right)^{2}$
即:
$\left(x - \frac{1}{12}\right)^{2} = \frac{289}{144}$
开方得:
$x - \frac{1}{12} = \pm \frac{17}{12}$
解得:
$x_{1} = \frac{3}{2}$
$x_{2} = -\frac{4}{3}$
设经过$ t $秒,$\triangle AMN$的面积等于矩形$ABCD$面积的$\frac{1}{9}$。
矩形$ABCD$面积:$AB × BC = 3 × 6 = 18 \, cm^2$,则$\triangle AMN$面积需为$18 × \frac{1}{9} = 2 \, cm^2$。
由题意:
动点$M$的速度为$1 \, cm/s$,则$AM = t \, cm$;
动点$N$的速度为$2 \, cm/s$,则$DN = 2t \, cm$,$AN = AD - DN = 6 - 2t \, cm$($AD = BC = 6 \, cm$)。
$\triangle AMN$为直角三角形($\angle A = 90°$),面积公式:$\frac{1}{2} × AM × AN = 2$。
代入得:$\frac{1}{2} × t × (6 - 2t) = 2$。
化简方程:$\frac{t(6 - 2t)}{2} = 2 \implies t(6 - 2t) = 4 \implies 6t - 2t^2 = 4 \implies t^2 - 3t + 2 = 0$。
解得:$t = 1$或$t = 2$。
检验:$t = 1$和$t = 2$均满足$0 \leq t \leq 3$($M$、$N$未到达终点)。
答:经过$1$秒或$2$秒。