题目内容

【题目】某山区外围有两条相互垂直的直线型公路,为进一步改善山区的交通现状,计划修建一条连接两条公路和山区边界的直线型公路,记两条相互垂直的公路为l1,l2,山区边界曲线为C,计划修建的公路为l,如图所示,M,N为C的两个端点,测得点M到l1,l2的距离分别为5千米和40千米,点N到l1,l2的距离分别为20千米和2.5千米,以l2,l1所在的直线分别为x,y轴,建立平面直角坐标系xOy,假设曲线C符合函数y= (其中a,b为常数)模型.

(1)求a,b的值;

(2)设公路l与曲线C相切于P点,P的横坐标为t.

①请写出公路l长度的函数解析式f(t),并写出其定义域;

②当t为何值时,公路l的长度最短?求出最短长度.

【答案】(1) 见解析(2)见解析

【解析】试题分析:(1)由题意知,点M,N的坐标分别为(5,40),(20,2.5),将其分别代入y=建立方程组,即可求a,b的值;(2)①求出切线l的方程,可得A,B的坐标,即可写出公路l长度的函数解析式f(t),并写出其定义域;②设g(t)=t2+利用导数,确定单调性,即可求出当t为何值时,公路l的长度最短,并求出最短长度.

试题解析:

(1)由题意知,点M,N的坐标分别为(5,40),(20,2.5).

将其分别代入y=,

得解得,

(2)①由(1)知,y= (5≤x≤20),

则点P的坐标为,设在点P处的切线l交x,

y轴分别于A,B点,y′=-,

则l的方程为

y-=- (x-t),

由此得A,B.

故f(t)== ,t∈[5,20].

②设g(t)=t2+,则g′(t)=2t-.

令g′(t)=0,解得t=10.

当t∈(5,10)时,g′(t)<0,g(t)是减函数;

当t∈(10,20)时,g′(t)>0,g(t)是增函数.

从而,当t=10时,函数g(t)有极小值,也是最小值,

所以g(t)min=300,此时f(t)min=15.

答 当t=10时,公路l的长度最短,最短长度为15千米.

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