题目内容
1.为了保护一件珍贵文物,博物馆需要在一种无色玻璃的密封保护罩内充入保护气体.假设博物馆需要支付的总费用由两部分组成:①罩内该种气体的体积比保护罩的容积少0.5立方米,且每立方米气体费用1千元;②需支付一定的保险费用,且支付的保险费用与保护罩容积成反比,当容积为2立方米时,支付的保险费用为8千元.(1)求博物馆支付总费用y与保护罩容积V之间的函数关系式;
(2)求博物馆支付总费用的最小值;
(3)如果要求保护罩为正四棱柱形状,高规定为2米,当博物馆需支付的总费用不超过9.5千元时,求保护罩底面积的最大值.
分析 (1)由需要支付的总费用由两部分组成,当容积为2立方米时,支付的保险费用为8千元,可求比例系数,从而可求支付总费用y与保护罩容积V之间的函数关系式;
(2)由(1)得:y=1000V+$\frac{16000}{V}$-500利用基本不等式可求出当且仅当1000V=$\frac{16000}{V}$,博物馆支付总费用的最小值;
(3)由题意得不等式:1000V+$\frac{16000}{V}$-500≤9500,V=2S,代入整理得:S2-5S+4≤0,即可求保护罩底面积的最大值.
解答 解:(1)依据题意,当保护罩体积等于V时,保险费用为$\frac{k}{V}$(其中k为比例系数,k>0)
且当V=2时,$\frac{k}{V}$=8000,∴k=16000,…(2分)
∴y=1000(V-0.5)+$\frac{16000}{V}$=1000V+$\frac{16000}{V}$-500(V>0.5).(单位:元)…(6分)
(2)y=1000V+$\frac{16000}{V}$-500≥7500
当且仅当1000V=$\frac{16000}{V}$,即V=4立方米时不等式取得等号.
所以,博物馆支付总费用的最小值为750元. (10分)
(3)由题意得不等式:1000V+$\frac{16000}{V}$-500≤9500,V=2S,
代入整理得:S2-5S+4≤0,解得1≤S≤4. …(15分)
所以面正方形的面积最大可取4平方米. …(16分)
点评 本题考查函数模型的构建,考查利用基本不等式求函数的最值,解题的关键是构建函数,注意基本不等式的使用条件.
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