题目内容

某单位设计一个展览沙盘,现欲在沙盘平面内,布设一个对角线在l上的四边形电气线路,如图所示.为充分利用现有材料,边BC,CD用一根5米长的材料弯折而成,边BA,AD用一根9米长的材料弯折而成,要求∠A和∠C互补,且AB=BC.

(1)设AB=x米,cosA=f(x),求f(x)的解析式,并指出x的取值范围;

(2)求四边形ABCD面积的最大值.

答案:
解析:

  解:(1)在△ABD中,由余弦定理得

  BD2=AB2+AD2-2AB·AD·cosA.

  同理,在△CBD中,BD2=CB2+CD2-2CB·CD·cosC.2分

  因为∠A和∠C互补,

  所以AB2+AD2-2AB·AD·cosA=CB2+CD2-2CB·CD·cosC

  =CB2+CD2+2CB·CD·cosA.4分

  即 x2+(9-x)2-2 x(9-x) cosA=x2+(5-x)2+2 x(5-x) cosA.

  解得cosA=,即f(x)=.其中x∈(2,5).7分

  (2)四边形ABCD的面积

  S=(AB·AD+ CB·CD)sinA=[x(5-x)+x(9-x)].

  =x(7-x)==.9分

  记g(x)=(x2-4)(x2-14x+49),x∈(2,5).

  由g′(x)=2x(x2-14x+49)+(x2-4)(2 x-14)=2(x-7)(2 x2-7 x-4)=0,

  解得x=4(x=7和x=-舍).10分

  所以函数g(x)在区间(2,4)内单调递增,在区间(4,5)内单调递减.11分

  因此g(x)的最大值为g(4)=12×9=108.

  所以S的最大值为=6.… 12分

  答:所求四边形ABCD面积的最大值为6m2.13分


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