欲修建一横断面为等腰梯形(如图)的水渠,为降低成本必须尽量减少水与渠壁的接触面,若水渠横断面面积设计为定值S,渠深h,则

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  • 解题思路:作BE⊥DC于E,令y=AD+DC+BC,由已知可得y=[S/h]+

    h(2−cosα)

    sinα

    (0°<α<90°),令u=[2−cosα/sinα],求出u取最小值时α的大小,可得结论.

    作BE⊥DC于E,

    在Rt△BEC中,BC=[h/sinα],CE=hcotα,

    又AB-CD=2CE=2hcotα,AB+CD=[2S/h],

    故CD=[S/h]-hcotα.

    设y=AD+DC+BC,

    则y=[S/h]-hcotα+[2h/sinα]=[S/h]+

    h(2−cosα)

    sinα(0°<α<90°),

    由于S与h是常量,欲使y最小,只需u=[2−cosα/sinα]取最小值,

    u可看作(0,2)与(-sinα,cosα)两点连线的斜率,

    由于α∈(0°,90°),

    点(-sinα,cosα)在曲线x2+y2=1(-1<x<0,0<y<1)上运动,

    当过(0,2)的直线与曲线相切时,直线斜率最小,

    此时切点为(-

    3

    2,[1/2]),

    则有sinα=

    3

    2,且cosα=[1/2],

    那么α=60°,

    故当α=60°时,修建成本最低.

    点评:

    本题考点: 导数在最大值、最小值问题中的应用.

    考点点评: 本题考查的知识点是函数的最值,直线与圆的位置关系,其中求出水与渠壁的接触面y的解析式,将实际问题转化为函数问题,是解答的关键.