灾日,学校对校园隐患进行了排查,发现放学时,
七、八年级所处的教学楼楼梯口空间窄,人流量
大,极易发生拥堵,从而出现不安全因素、通过观
察,发现七年级学生从放学时刻起,准备通过楼
梯口的人数$y_1$(人)与时间$x$(分钟)满足关系:
$y_1=\begin{cases}10x&(0≤ x≤5),\\-5x+75&(5< x≤15),\end{cases}$八年级学生从放学
时刻起,准备通过楼梯口的人数$y_2$(人)与时
间$x$(分钟)满足如图所示的关系.已知两个年
级同时准备通过楼梯口的人数超过70人,就
会发生拥堵.
(1)试写出八年级学生准备通过楼梯口的人
数$y_2$(人)和时间$x$(分钟)之间的函数关系式.
(2)若七、八年级学生同时放学,几分钟后楼梯
口开始拥堵?
(3)为了解决拥堵问题,排除校园安全隐患,学
校决定让八年级学生延迟5分钟放学,请通过
计算说明学校的这一举措是否有效.

答案:(1)当$0≤ x≤ 5$时,设直线的表达式为$y=kx$,
将(5,40)代入,得$40=5k$,解得$k=8$,
∴$y=8x$;
当$5< x≤ 15$时,设直线的表达式为$y=ax+b$,
将(5,40)和(15,0)代入,得$\begin{cases}5a+b=40,\\15a+b=0,\end{cases}$解得$\begin{cases}a=-4,\\b=60,\end{cases}$
∴$y=-4x+60$.
综上,$y_2=\begin{cases}8x(0≤ x≤ 5),\\-4x+60(5< x≤ 15).\end{cases}$
(2)设楼梯口的总人数为 y 人. 当$0≤ x≤ 5$时,$y=10x+8x=18x$,令$y>70$,则$18x>70$,得$x>\frac{35}{9}$. 故第$\frac{35}{9}$分钟后会开始拥堵.
(3)由题意,得$y_2=\begin{cases}8(x-5)(5≤ x≤ 10),\\-4(x-5)+60(10< x≤ 20),\end{cases}$
即$y_2=\begin{cases}8x-40(5≤ x≤ 10),\\-4x+80(10< x≤ 20),\end{cases}$
楼梯口的总人数为$y=\begin{cases}10x(0≤ x≤ 5),\\-5x+75+8x-40(5< x≤ 10),\\-5x+75-4x+80(10< x≤ 15),\\-4x+80(15< x≤ 20),\end{cases}$
即$y=\begin{cases}10x(0≤ x≤ 5),\\3x+35(5< x≤ 10),\\-9x+155(10< x≤ 15),\\-4x+80(15< x≤ 20),\end{cases}$
画出图象如图:

由图可知,总人数最多为 65 人,小于 70 人,故不会发生拥堵,
∴学校的这一举措有效.