题目内容

某工厂拟建一座平面图为矩形且面积为200平方米的三级污水处理池,(平面图如图.所示)由于地形限制,长宽都不超过16米,如果池四周围壁建造单价为每米400元,中间两道隔墙建造单价为每米248元,池底建造单价为每平方米80元,池壁的厚度忽略不计,试设计污水池的长和宽,使总造价最低,并求出最低造价.

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答案:
解析:

设污水池长为x米,则宽为米,于是其总造价

Q(x)=400(2x+2·)+248·2·+80×200

  =800(x+)+16000

 ≥800·2+16000=44800

当且仅当x=(x>0),即x=18时,上式取等号

而由题设条件知:解得:12x≤16

∵18x|12x≤16},∴ Q(x)>44800

从而说明本题不能用均值不等式来求Q(x)的最小值.

下面研究Q(x)在[12,16]上的单调性

对任意的x1x2∈[12,16],

x1x2,有x2-x1>0,x1x2<162<324,即x1x2-324<0

Q(x2)-Q(x1)=800[(x2-x1)+324(- )

      =<0,

∴ Q(x1)>Q(x2)

Q(x)在[12,16]上是减函数,从而有Q(x)≥Q(16)=45000;即当污水池的长为x=16米,宽为=12.5米时,有最低造价Q的最小值=45000(元).


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