题目内容

【题目】如图,射线和均为笔直的公路,扇形区域(含边界)是一蔬菜种植园,其中、分别在射线和上.经测量得,扇形的圆心角(即)为、半径为1千米.为了方便菜农经营,打算在扇形区域外修建一条公路,分别与射线、交于、两点,并要求与扇形弧相切于点.设(单位:弧度),假设所有公路的宽度均忽略不计.

(1)试将公路的长度表示为的函数,并写出的取值范围;

(2)试确定的值,使得公路的长度最小,并求出其最小值.

【答案】⑴,其中,⑵当时,长度的最小值为千米..

【解析】试题分析:

⑴由切线的性质可得OS⊥MN.则SM=,SN=, 据此可得,其中.

⑵ 利用换元法,令,则, 由均值不等式的结论有:,当且仅当即时等号成立,即长度的最小值为千米.

试题解析:

⑴因为MN与扇形弧PQ相切于点S,所以OS⊥MN.

在OSM中,因为OS=1,∠MOS=,所以SM=,

在OSN中,∠NOS=,所以SN=,

所以,

其中.

⑵ 因为,所以,

令,则,

所以,

由基本不等式得,

当且仅当即时取“=”.

此时,由于,故.

答:⑴,其中.

⑵当时,长度的最小值为千米.

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