题目内容

【题目】某沿海特区为了缓解建设用地不足的矛盾,决定进行围海造陆以增加陆地面积.如图,两海岸线所成角为,现欲在海岸线上分别取点修建海堤,以便围成三角形陆地,已知海堤长为6千米.

1)如何选择的位置,使得的面积最大;

2)若需要进一步扩大围海造陆工程,在海堤的另一侧选取点,修建海堤围成四边形陆地.当海堤的长度之和为10千米时,求四边形面积的最大值.

【答案】1)当两点距离点都为千米时,最大面积为(平方千米);

2)四边形面积的最大值为(平方千米).

【解析】

1)设,由余弦定理得:

因为,即,当且仅当时取得等号;

2)要求四边形面积的最大值,只需求面积的最大值.中,,所以点的轨迹是以为焦点,长轴长10的椭圆(夹在两海岸线区域内的曲线),根据椭圆的几何性质,求出点到距离的最大值即可得到最大面积.

1)设,(单位:千米)

中,由余弦定理得:

因为

所以,

,当且仅当时取得等号,

此时,(平方千米).

所以,当两点距离点都为千米时,的面积最大,最大面积为(平方千米).

2)由(1)知,要求四边形面积的最大值,只需求面积的最大值.

中,,所以点的轨迹是以为焦点,长轴长10的椭圆(夹在两海岸线区域内的曲线),

所在直线为轴,的垂直平分线为轴建立平面直角坐标系,

设点所在的椭圆方程为,焦距为

得:

所以点所在的椭圆方程为.

,则,因为

所以(平方千米),当且仅当(千米)时取得等号.

所以,四边形面积的最大值为(平方千米).

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