题目内容

【题目】下图为某仓库一侧墙面的示意图,其下部是矩形ABCD,上部是圆弧AB,该圆弧所在的圆心为O,为了调节仓库内的湿度和温度,现要在墙面上开一个矩形的通风窗EFGH(其中EF在圆弧AB上,GH在弦AB上).O,交AB M,交EFN,交圆弧ABP,已知(单位:m),记通风窗EFGH的面积为S(单位:

1)按下列要求建立函数关系式:

i)设,将S表示成的函数;

ii)设,将S表示成的函数;

2)试问通风窗的高度MN为多少时,通风窗EFGH的面积S最大?

【答案】1)详见解析;(24.5

【解析】

试题(1)在Rt△OFN中用表示出NFON;用x表示出ON,再利用勾股定理求出NF;(2)用导数求函数的最值;

试题解析:(1)由题意知,OFOP10MP6.5,故OM3.5

i)在Rt△ONF中,NFOFsinθ10sinθONOFcosθ10cosθ

在矩形EFGH中,EF2MF20sinθFGONOM10cosθ3.5

SEF×FG20sinθ10cosθ3.5)=10sinθ20cosθ7).

即所求函数关系是S10sinθ20cosθ7),0θθ0,其中cosθ0

ii)因为MNxOM3.5,所以ONx3.5

Rt△ONF中,NF

在矩形EFGH中,EF2NFFGMNx

SEF×FGx

即所求函数关系是Sx0x6.5

2)方法一:选择(i)中的函数模型:

fθ)=sinθ20cosθ7),

f ′θ)=cosθ20cosθ7)+sinθ(-20sinθ)=40cos2θ7cosθ20

f ′θ)=40cos2θ7cosθ200,解得cosθ,或cosθ=-

因为0θθ0,所以cosθcosθ0,所以cosθ

cosα,且α为锐角,

则当θ∈0α)时,f ′θ)>0 fθ)是增函数;当θ∈αθ0)时,f ′θ)<0 fθ)是减函数,

所以当θα,即cosθ时,fθ)取到最大值,此时S有最大值.

MN10cosθ3.54.5m时,通风窗的面积最大.

方法二:选择(ii)中的函数模型:

因为S,令fx)=x235128x4x2),

f ′x)=-2x2x9)(4x39).

因为当0x时 ,f ′x)>0fx)单调递增,当x时,f ′x)<0fx)单调递减,

所以当x时,fx)取到最大值,此时S有最大值.

MNx4.5m时,通风窗的面积最大.

练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网