题目内容

如图,O为总信号源点,A,B,C是三个居民区,已知A,B都在O的正东方向上,OA=10km,OB=20km,C在O的北偏西45°方向上,CO=5
2
km.
(1)求居民区A与C的距离;
(2)现要经过点O铺设一条总光缆直线EF(E在直线OA的上方),并从A,B,C分别铺设三条最短分光缆连接到总光缆EF.假设铺设每条分光缆的费用与其长度的平方成正比,比例系数为m(m为常数).设∠AOE=θ(0≤θ<π),铺设三条分光缆的总费用为w(元).
①求w关于θ的函数表达式;
②求w的最小值及此时tanθ的值.
考点:解三角形的实际应用
专题:应用题,解三角形
分析:(1)以点O位坐标原点,OA为x轴建立直角坐标系,求出A,C的坐标,即可求居民区A与C的距离;
(2)①分类讨论,求出铺设三条分光缆的总费用,即可求w关于θ的函数表达式;
②换元,利用基本不等式,可求w的最小值及此时tanθ的值.
解答: 解:(1)以点O位坐标原点,OA为x轴建立直角坐标系,则A(10,0),B(20,0),C(-5,5),
∴AC=
(10+5)2+52
=5
10
;
(2)①当直线l的斜率存在时,设l:y=kx,k=tanθ,
则w=m[
(10k)2
k2+1
+
(20k)2
k2+1
+
(-5k-5)2
k2+1
]=m•
525k2+50k+25
k2+1
;
直线l的斜率不存在时,w=m(100+400+25)=525m,
综上,w=
m•
525tan2θ+50tanθ+25
tan2θ+1
(0≤θ<π,θ≠
π
2
)
525m(θ=
π
2
)

②直线l的斜率不存在时,w=m(100+400+25)=525m;
当直线l的斜率存在时,w=m•
525k2+50k+25
k2+1

令t=k-10,则t=0时,w=525m;
t≠0时,w=525m+m•
50
t+
101
t
+20

∵t+
101
t
≤-2
101
,或t+
101
t
≥2
101
,
∴w的最小值为525m+m•
50
20-2
101
=(275-25
101
)m,
此时,t=-
101
,tanθ=k=10-
101
.
点评:本题考查利用数学知识解决实际问题,考查函数模型的建立,属于中档题.
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