题目内容

8.近年来世界各地地震频繁发生,给人民的生命和财产带来了重大损失,地震的阴云笼罩在人们心头,挥之不去,不少民众生活在地震恐慌之中.为了有效做好室外地震预防,某公司组织设计人员特别设计了一款帐篷,要求:帐篷下部的形状是高为1m的正四棱柱,上部的形状是侧棱长为3m的正四棱锥,且要使帐篷的体积最大.那么,这个帐篷的顶点O到底面中心O1的距离应设计为多少?

分析 设出顶点O到底面中心o1的距离,再求底面边长和底面面积,求出体积表达式,利用导数求出高为何时体积取得最大值.

解答 解:设帐篷的顶点O到底面中心O1的距离为h(1<h<4),
则帐篷底面正方形的对角线长为a=2$\sqrt{3-(h-1)^{2}}$=2$\sqrt{8-{h}^{2}+2h}$.
∴底面正方形的面积S=$\frac{1}{2}{a}^{2}$=2(8-h2+2h)=-2h2+4h+16.
∴帐篷的体积V(h)=(-2h2+4h+16)(1+$\frac{1}{3}$(h-1))=-$\frac{2}{3}{h}^{3}$+8h+$\frac{32}{3}$.
求导得V′(h)=-2h2+8.
令V′(h)=0得h=2或h=-2(舍).
当1<h<2时,V'(h)>0,V(h)为增函数;
当2<h<4时,V'(h)<0,V(h)为减函数.
所以当h=2时,V(h)最大.
答:当OO1为2m时,帐篷的体积最大.

点评 本小题主要考查利用导数研究函数的最大值和最小值的基础知识,以及运用数学知识解决实际问题的能力.

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