4. 应用问题
例10.用总长14.8m的钢条制作一个长方体容器的框架,如果所制作容器的底面的一边比另一边长0.5m,那么高为多少时容器的容积最大?并求出它的最大容积。
解:设容器底面短边为xm,则另一边长为(x+0.5)m, 高为
。
由3.2-2x>0且x>0,得0<x<1.6。
设容器的容积为ym3,则有y=x(x+0.5)(3.2-2x)=-2x3+2.2x2+1.6x,
(0<x<1.6)
∴ y'=-6x2+4.4x+1.6=0,
即15x2-11x-4=0,解得
(不合题意,舍去)。
当x∈(0,1)时,y'>0;当x∈(1,1.6)时,y'<0。
∴ 函数y=-2x3+2.2x2+1.6x在(0,1)上单调递增,在[1,1.6]上单调递减。
因此,当x=1时,ymax=-2+2.2+1.6=1.8,这时,高为3.2-2×1=1.2。
故容器的高为1.2m时容器最大,最大容积为1.8m3。
例11.一艘渔艇停泊在距岸9km处,今需派人送信给距渔艇
km处的海岸渔站,如果送信人步行每小时5km,船速每小时4km,问应在何处登岸再步行可以使抵达渔站的时间最省?
解析:如图示设A点为渔艇处,BC为海岸线,C为渔站,且AB=9km,
设D为海岸线上
一点,CD=x,只需将时间T表示为x的函数,
∵
,
由A到C的时间T,则
(0≤x≤15)
(0≤x≤15)
令T'=0,解得x=3,在x=3附近,T'由负到正,
因此在x=3处取得最小值,又
,比较可知T(3)最小。
训练题:
1.函数y=4x2(x-2), x∈[-2,2]的最小值是_____。
2.一个外直径为10cm的球,球壳厚度为
,则球壳体积的近似值为____。
3.函数f(x)=x4-5x2+4的极大值是______,极小值是_____。
4.做一个容积为256升的方底无盖水箱,问高为多少时最省材料?
参考答案:
1. –64 2. 19.63cm3 3. 4;
4. 设高为h,底边长为a,则所用材料为S=a2+4ah,而a2h=256,a∈(0,+∞),
∴
, a∈(0,+∞), 令S'(a)=
,
∴ a=8。
显然当0<a<8时,S'(a)<0,当a>8时,S'(a)>0,因此当a=8时,S最小,此时h=4。