如图,钢板材料ABCD的上沿为圆弧AD,其所在圆的圆心为BC的中点O,AB、CD都垂直于BC,且AB=CD=a,BC=b

如图,钢板材料ABCD的上沿为圆弧AD,其所在圆的圆心为BC的中点O,AB、CD都垂直于BC,且AB=CD=a,BC=b,现如何用这块钢板材料截一块矩形板(其中两个顶点在
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上,另两个顶点在BC上),使矩形的面积最大?请你设计截取方案,并说明理由.
即将离别 1年前 已收到1个回答 举报

wu1s4ox80fne4 幼苗

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解题思路:作出如图的辅助线,设∠AOB=θ,∠NOB=α,化简矩形EFMN的面积得S=R2sin 2α,由于2θ≤2α<π,所以分θ≤[π/4]与θ>[π/4]两种情况讨论,分别根据sin2α的最大值得到矩形面积S的最大值,由此即可得到相应的设计方案.

如图,设∠AOB=θ,∠NOB=α(θ≤α≤
π
2),
其中半径AO=R=
a2+
1
4b2,且sin θ=[a/R],cos θ=[b/2R].
矩形EFMN的面积是
S=Rsinα(2Rcosα)=R2sin2α(2θ≤2α<π),
①当θ≤[π/4],即2θ≤[π/2]时,此时2a≤b,Smax=R2=a2+[1/4]b2,这时α=[π/4].
②当θ>[π/4],即2θ>[π/2]时,此时2a>b,Smax=R2sin 2θ=2R2sin θcos θ=2R2•[a/R]•[b/2R]=ab.
因此,设计方案如下:
当2a≤b时,取点N使∠NOB=[π/4],再确定点M、E、F,这样矩形EFMN的最大面积为a2+[1/4]b2
当2a>b时,这时矩形ABCD就是所求的面积最大的矩形,最大面积为ab.

点评:
本题考点: 在实际问题中建立三角函数模型.

考点点评: 本题在圆当中求截取矩形的面积最大值,着重考查了解三角形、三角函数的值域与最值和三角函数的应用等知识,属于中档题.

1年前

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