题目内容
如图,在半径为30 cm的半圆形(O为圆心)铝皮上截取一块矩形材料ABCD,其中点A,B在直径上,点C,D在圆周上.
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(1)怎样截取才能使截得的矩形ABCD的面积最大?并求最大面积.
(2)若将所截得的矩形铝皮
ABCD卷成一个以AD为母线的圆柱形罐子的侧面(不计剪裁和拼接损耗),应怎样截取,才能使做出的圆柱形罐子体积最大
?并求最大体积.
(1)(法一)连接OC.
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设BC=x,矩形ABCD的面积为S,
则AB=2
,其中0<x<30.
所以S=2x![]()
=2
≤x2+(900-x2)=900,
当且仅当x2=900-x2,即x=15
时,S取得最大值为900 cm2.
(法二)连接OC.设∠BOC=θ,矩形ABCD的面积为S,
则BC=30sin θ,OB=30
cos θ,其中0<θ<
.
所以S=AB·BC=2OB·BC=900 sin 2θ.
当sin 2θ=1,即θ=
时,
S取最大值为900 cm2,此时BC=15
.
所以取BC为15
cm时,矩形ABCD的面积最大,最大值为900 cm2.
(2)(法一)设圆柱底面半径为r,高为x,体积为V,
由AB=2
=2πr,得r=
,
所以V=πr2
h=
(900x-x3),其中0<x<30.
由V′=
(900-3x2)=0,得x=10
,
因此V=
(900x-x3)在(0,10
)上是增函数,在(10
,30)上是减函数.
所以当BC=10
时,V取得最大值为
cm3.
(法二)连接OC.设∠BOC=θ,圆柱底面半径为r,高为h,体积为V,则圆柱的底面半径为r=
,高h=30sin θ,其中0<θ<
.
所以V=πr2h=
sin θcos2θ
=
(sin θ-sin3θ).
设t=sin θ(0<t<1),则V=
(t-t3).
由V′=
(1-3t2)=0,得t=
.
因此V=
(t-t3)在
上是增函数,在
上是减函数,
所以当t=
,即sin θ=
,BC=10
时,V取得最大值为
cm3.
所以取BC为10
cm时,做出的圆柱形罐子体积最大,最大值为
cm3.