题目内容

【题目】某地棚户区改造建筑平面示意图如图所示,经规划调研确定,棚改规划建筑用地区域近似为圆面,该圆面的内接四边形是原棚户区建筑用地,测量可知边界万米,万米,万米.

(1)请计算原棚户区建筑用地的面积及的长;

(2)因地理条件的限制,边界不能更改,而边界可以调整,为了提高棚户区建筑用地的利用率,请在圆弧上设计一点,使得棚户区改造后的新建筑用地的面积最大,并求出最大值.

【答案】(1) 万米. 万平方米.

(2) 所求面积的最大值为万平方米,此时点为弧ABC的中点.

【解析】试题分析:(1)利用圆内接四边形得到对角互补,再利用余弦定理求出相关边长,再利用三角形的面积公式和分割法进行求解 ;(2)利用余弦定理和基本不等式进行求解.

试题解析:(1)根据题意知,四边形ABCD内接于圆,∴∠ABC+∠ADC=180°.

在△ABC中,由余弦定理,得AC2=AB2+BC2-2AB·BC·cos∠ABC,

即AC2=42+62-2×4×6×cos∠ABC.

在△ADC中,由余弦定理,得

AC2=AD2+DC2-2AD·DC·cos∠ADC,即AC2=42+22-2×4×2×cos∠ADC.

又cos∠ABC=-cos∠ADC,

∴cos∠ABC=,AC2=28,即AC=2万米,

又∠ABC∈(0,π),∴∠ABC=.

∴S四边形ABCD=S△ABC+S△ADC=×4×6×sin+×2×4×sin=8 (平方万米).

(2)由题意知,S四边形APCD=S△ADC+S△APC,

且S△ADC=AD·CD·sin=2 (平方万米).

设AP=x,CP=y,则S△APC=xysin=xy.

在△APC中,由余弦定理,得AC2=x2+y2-2xy·cos=x2+y2-xy=28,

又x2+y2-xy≥2xy-xy=xy,

当且仅当x=y时取等号,∴xy≤28.

∴S四边形APCD=2+xy≤2+×28=9 (平方万米),

故所求面积的最大值为9平方万米,此时点P为的中点.

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