题目内容
12.(1)当AM=$\frac{3}{2}$km时,求防护网的总长度;
(2)若要求挖人工湖用地△OMN的面积是堆假山用地△OAM的面积的$\sqrt{3}$倍,试确定∠AOM的大小;
(3)为节省投入资金,人工湖△OMN的面积要尽可能小,问如何设计施工方案,可使△OMN 的面积最小?最小面积是多少?
分析 (1)证明△OAN为正三角形,可得△OAN的周长为9,即防护网的总长度为9km;
(2)利用△OMN的面积是堆假山用地△OAM的面积的$\sqrt{3}$倍,建立方程,求出ON=6$\sqrt{3}$sinθ,由$\frac{ON}{sin60°}$=$\frac{OA}{sin(θ+60°+30°)}$=$\frac{3}{cosθ}$,得ON=$\frac{3\sqrt{3}}{2cosθ}$,即可求出∠AOM的大小;
(3)表示出△OMN 的面积,利用辅助角公式化简,即可得出结论.
解答 解:(1)在△OAB中,因为OA=3,OB=3$\sqrt{3}$,∠AOB=90°,所以∠OAB=60°,
在△AOM中,OA=3,AM=$\frac{3}{2}$,∠OAM=60°,
由余弦定理,得OM=$\frac{3\sqrt{3}}{2}$,…(2分)
所以OM2+AM2=OA2,即OM⊥AN,所以∠AOM=30°,
所以△OAN为正三角形,所以△OAN的周长为9,即防护网的总长度为9km.…(4分)
(2)设∠AOM=θ(0°<θ<60°),
因为△OMN的面积是堆假山用地△OAM的面积的$\sqrt{3}$倍,
所以$\frac{1}{2}ON•OM$sin30°=$\sqrt{3}$×$\frac{1}{2}$OA•OMsinθ,即ON=6$\sqrt{3}$sinθ,…(6分)
在△OAN中,由$\frac{ON}{sin60°}$=$\frac{OA}{sin(θ+60°+30°)}$=$\frac{3}{cosθ}$,得ON=$\frac{3\sqrt{3}}{2cosθ}$,…(8分)
从而6$\sqrt{3}$sinθ=$\frac{3\sqrt{3}}{2cosθ}$,即sin2θ=$\frac{1}{2}$,
由0°<2θ<120°,
得2θ=30°,所以θ=15°,即∠AOM=15°.…(10分)
(3)设∠AOM=θ(0°<θ<60°),由(2)知ON=$\frac{3\sqrt{3}}{2cosθ}$,
又在△AOM中,由$\frac{OM}{sin60°}$=$\frac{OA}{sin(θ+60°)}$,得OM=$\frac{3\sqrt{3}}{2sin(θ+60°)}$,…(12分)
所以S△OMN=$\frac{1}{2}OM•ON•sin30°$=$\frac{27}{16sin(θ+60°)cosθ}$=$\frac{27}{8sin(2θ+60°)+4\sqrt{3}}$,…(14分)
所以当且仅当2θ+60°=90°,即θ=15°时,△OMN的面积取最小值为$\frac{27(2-\sqrt{3})}{4}$km2.…(16分)
点评 本题考查利用数学知识解决三角形问题,考查余弦定理、正弦定理的运用,考查学生分析解决问题的能力,属于中档题.
| A. | 1 | B. | 1或-2 | C. | -1或2 | D. | -1或-2 |