题目内容

2.强度分别为a,b的两个光源A,B间的距离为d.已知照度与光的强度成正比,与光源距离的平方成反比,比例系数为k(k>0,k为常数).线段AB上有一点P,设AP=x,P点处总照度为y.试就a=8,b=1,d=3时回答下列问题.(注:P点处的总照度为P受A,B光源的照度之和)
(1)试将y表示成关于x的函数,并写出其定义域;
(2)问:x为何值时,P点处的总照度最小?

分析 (1)先根据题意先表示出点P受光源A的照度和受光源B的照度再根据光源A与光源B在点P产生相等的照度建立方程,即可求点P的“总照度”I(x)的函数表达式;
(2)利用导数先研究函数的极值,然后根据函数的单调性求出函数的最小值即可.

解答 解:(1)由题意知,若a=8,b=1,d=3,则点P受光源A的照度为k•$\frac{8}{{x}^{2}}$,
受光源B的照度为k•$\frac{1}{(3-x)^{2}}$;
点P的“总照度”I(x)=k•$\frac{8}{{x}^{2}}$+k•$\frac{1}{(3-x)^{2}}$,(0<x<3);
(2)I′(x)=k•[-$\frac{16}{{x}^{3}}$+$\frac{2}{(3-x)^{3}}$]=k•$\frac{18(x-2)({x}^{2}-6x+12)}{{x}^{3}(3-x)^{3}}$,
令I′(x)=0,解得:x=2,
列表:

x(0,2)2(2,3)
I′(x)-0+
I(x)极小值
因此,当x=2时,P处的总照度最小且为3k.

点评 本题主要考查了函数模型的选择与应用,同时考查了函数的最值的求解,导数法求函数最值是常用的方法,属于中档题.

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