题目内容

【题目】如图(1)是某水上乐园拟开发水滑梯项目的效果图,考虑到空间和安全方面的原因,初步设计方案如下:如图(2),自直立于水面的空中平台的上端点P处分别向水池内的三个不同方向建水滑道,水滑道的下端点在同一条直线上,平分,假设水滑梯的滑道可以看成线段,均在过C且与垂直的平面内,为了滑梯的安全性,设计要求.

(1)求滑梯的高的最大值;

(2)现在开发商考虑把该水滑梯项目设计成室内游玩项目,且为保证该项目的趣味性,设计,求该滑梯装置(即图(2)中的几何体)的体积最小值.

【答案】(1)m(2)562.5.

【解析】

(1)分别设出CB、CA、PC的长,分别表示出面积,再利用不等关系求解即可;

2)利用已知条件,求得体积是关于x的函数,再利用导函数判别单调性求得最小值即可.

(1)设.

由题意知

平分

所以.

因为,所以

所以.

所以滑道的高的最大值为m.

(2)因为滑道的坡度为,所以.

由(1)知,即.

,所以.

所以三棱锥P-ABC的体积

所以

时,单调递减,

时,单调递增,

所以当时,

所以该滑梯装置的体积最小为562.5m.

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