题目内容

【题目】如图所示,一根水平放置的长方体枕木的安全负荷与它的厚度d的平方和宽度a的乘积成正比,与它的长度l的平方成反比.

(1)在a>d>0的条件下,将此枕木翻转90°(即宽度变为了厚度),枕木的安全负荷会发生变化吗?变大还是变小?
(2)现有一根横截面为半圆(半圆的半径为R= )的柱形木材,用它截取成横截面为长方形的枕木,其长度即为枕木规定的长度l,问横截面如何截取,可使安全负荷最大?

【答案】
(1)解:设安全负荷为

翻转90°后

可得:

当a>d>0时, <1

此时枕木的安全负荷变大.


(2)解:设截取的宽为a(0<a<2 ),高为d, ,∴a2+d2=12

其长度l及k为定值,安全负荷为

此时

由g′(a)<0,可得

所以当宽a=2时,g(a)取得取大值,此时高

所以,当宽a=2,高 时,安全负荷最大


【解析】(1)设安全负荷为 ,求出翻转90°后的表达式,然后求解比值的最大值.(2)设截取的宽为a(0<a<2 ),高为d, ,得到安全负荷为
利用函数的导数求解最大值即可.

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